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Die
Erfindung betrifft eine Wellenfrontformvorrichtung, insbesondere
für eine
holographische Wiedergabe, mit einer Anordnung von Spiegelelementen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Verwendung einer
Wellenfrontformvorrichtung, insbesondere für eine holographische Wiedergabe.
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Die
Holographie wird in vielen Gebieten der optischen Bildverarbeitung
zur Datenverdichtung und Mustererkennung eingesetzt. Auf den Gebieten
der adaptiven Optik wie auch der Mustererkennung ermöglichen
Modulatoren die Modulation von einfallendem Licht, um beispielsweise
Abbildungsfehler in einem optischen System zu reduzieren bzw. zu
verhindern. Als Lichtmodulatoren sind beispielsweise LCD, LCoS (Liquid
Crystal on Silicon), Akusto-optische Modulatoren, OASLM (Optically
Addressed Spatial Light Modulator), EASLM (Electrical Addressed
Spatial Light Modulator) bekannt.
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Des
Weiteren sind Lichtmodulatoren bekannt, welche bewegliche Spiegelelemente
aufweisen.
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Beispielsweise
beschreibt das Dokument T. G. Bifano and J. B. Stewart, Boston University [5895-27]
mit dem Titel „High-speed
wavefront control using MEMS micromirrors" eine auf Silizium-Substrat basierende
Einrichtung, welche eine eintreffende optische Wellenfront durch
axiales elektro-mechanisches Verschieben von Mikrospiegeln umformt.
Die Einrichtung weißt
ein Array mit Mikrospiegeln auf, welche jeweils auf elektro-statische
Aktuatormittel gelagert sind. Alle Aktuatoren werden von einer Steuereinrichtung
adressiert, die die Spiegel um bis zu einer halben Lichtwellenlänge axial,
das heißt,
quer zur Reflexionsfläche
verschiebt. Auf diese Weise formen Phasenmodulation von Winkel bis
zu 2π optische Wellenfronten
für Bildwiedergabeanwendungen, Strahlenformung
oder in optischen Kommunikationssystemen um.
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In 1 stellt eine geformte Wellenfront
des bekannten Lichtmodulators graphisch dar. Die geformte Wellenfront
kann dabei idealisiert als Aneinanderreihung von Rechteckfunktionen
in einem Koordinatensystem dargestellt werden. Auf der Abszisse ist die
Koordinate der Wellenfront und auf der Ordinate die Phasendifferenz
modulo 2π aufgetragen.
Bei der Wellenformung kann die Wellenphasen in einem Bereich von
0 bis 2π verschoben
werden.
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Von
Nachteilig ist, dass jeder Mikrospiegel nur eine bestimmte Phasendifferenz
von einer modulierten Wellenfront zu einer Zielwellenfront beinflusst. Dieses
verschlechtert bei starker räumlicher
Dynamik der Wellenfront die Approximations-Genauigkeit.
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Im
Gegensatz dazu beschreibt die
CA 2 190 329 C einen Lichtmodulator zum Modulieren
der Intensität
und der Phase einer einfallenden Lichtwelle. Dieser weist Mikrospiegel
auf, welche auf Biegeelemente angeordnet sind, die mittels elektrostatischer Kräfte die
Mikrospiegel relativ zu ihrer Grundplatte kippen oder axial verschieben.
Damit können
die Mikrospiegel durch Pulsweitenmodulation für eine Amplitudenmodulation
mittels eines Steuersignals kurzzeitig gekippt werden. Eine Phasenmodulation
wird erreicht, indem eine elektrostatische Kraft Mikrospiegel axial
bewegt.
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Von
Nachteil ist, dass die im Dokument beschriebene Amplitudenmodulation
durch Pulsweitenmodulation für
eine holographische Wiedergabe gemäß der nachfolgend beschriebenen
Erfindung, ungeeignet ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Wellenfrontformvorrichtung und ein
Verfahren zur Anwendung einer Wellenfrontformvorrichtung, insbesondere
für eine
holographische Wiedergabe, zu schaffen, mit welcher eine bessere
Approximationsgenauigkeit bzw. bessere Nachbildung einer Wellenfront
erzielt werden kann, ohne die Anzahl der Pixel der Wellenfrontformvorrichtung
zu erhöhen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe mit einer Wellenfrontformvorrichtung gelöst, die Spiegelelemente und
Aktuatormittel zum direkten Nachbilden einer Lichtwellenfront aufweist,
welche die Spiegelelemente so kippen beziehungsweise verschieben, dass
diese eine eintreffende Lichtwellenfront entsprechend einer Ziellichtwellenfront
umformen.
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Die
Spiegelelemente formen durch lokal verschiedene Lichtreflexionen
in Folge eines mechanischen Einstellungsmusters eine einfallende
Lichtwellenfront direkt entsprechend einer Zielwellenfront. Mit elektrischen
Signalen kann das Einstellungsmuster durch bewegen einzelner oder
aller Spiegelelemente sehr schnell verändert werden. Das Bewegen eines Spiegelelementes
erfolgt in diesem Fall entweder durch ein axiales Verschieben, ein
Kippen oder einer Kombination aus beidem.
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Damit
sind beispielsweise bewegte Szenen mit Hilfe von bekannten Videosignalen
als Sequenz von geformten Wellenfronten holographisch als Rekonstruktion
in Echtzeit darstellbar.
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Gemäß eines
zusätzlichen
Merkmals der Erfindung kann eine Steuereinrichtung die Spiegelelemente
entsprechend der Zielwellenfront besonders präzise einstellen und ausrichten,
wenn die Aktuatormittel Spiegelelemente um mindestens eine ganze Lichtwellenlängen bewegen.
Dadurch erfolgt mindestens eine virtuelle Verdopplung der Auflösung der
Rekonstruktion.
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Dieses
wird dadurch erreicht, dass jedes Spiegelelement auf Aktuatormittel
mit mehreren Aktuatoren gelagert ist, welche der Steuereinrichtung für jedes
Spiegelelement koordiniert eine Vielzahl von mechanischen Einstellungen
ermöglichen.
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Zum
Formen der einfallenden Wellenfront werden die Spiegelelemente mittels
entsprechender Aktuatoren sowohl gekippt als auch axial verschoben.
Das bedeutet, dass bei einer lokalen Änderung der Ziellichtwellenfront
die Steuereinrichtung nicht alle Spiegelelemente bewegt. Abhängig von
der Zielwellenfront werden nur einige Spiegelelemente bewegt, wobei
andere beide Bewegungen durchführen. Bei Änderungen
in der Zielwellenfront um beispielsweise eine rekonstruierten Szene
in einem bestimmten Bereich darzustellen, dem so genannten Rekonstruktionsbereich,
wird das Muster der mechanischen Einstellungen der Spiegelelemente
entsprechend der Szene neu eingestellt.
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Um
den Verlauf einer rekonstruierten Szene zu folgen, ändert eine
Steuereinrichtung die Ansteuerung der Aktuatormittel von Spiegelelemente,
wodurch die Spiegelelemente eine entsprechende mechanische Einstellung
einnehmen. Die Steuereinrichtung richtet die Spiegelelemente derart
aus, dass eine auf die Spiegelelemente auftreffende vorzugsweise
ebene Wellenfront entsprechend einer Zielwelle, welche beispielsweise
einem einzelnen Objekt oder gar einer Szene mit mehren Objekten
entspricht, direkt geformt werden.
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Auf
diese Weise ist eine genauere Approximation beziehungsweise der
Nachbildung der Phase der erforderlichen Wellenfront im Gegensatz
zu anderen bisher bekannten Lichtmodulatoren (SLM) möglich. Der
Vorteil der Lösung
gemäß der Erfindung besteht
weiterhin darin, dass Rechenaufwand mittels einer Schnellen Fourier-Transformation
(FFT) reduziert wird, wodurch eine Zeitersparnis für eine Echtzeitdarstellung
bei Einsatz der Wellenfrontformvorrichtung in einer holographischen
Wiedergabeeinrichtung eintritt. Außerdem bewirkt ein genaueres Nachbilden
der Lichtwellenfront bei gleichbleibender Anzahl der Spiegelelemente
ein virtuelles Erhöhen der
Auflösung
und somit beispielsweise für
eine holographische Wiedergabe einen vergrößerten Rekonstruktionsbereich
bzw. Betrachterwinkel.
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Eine
Kombination von Kippung und axialer Verschiebung der Spiegelelemente
vermeidet ein Entstehen von periodischen Wiederholungen bei der Rekonstruktion
von Objekten einer Szene, welche infolge von diskreter Abtastung
der Szene bei herkömmlichen
holographischen Wiedergabeeinrichtungen auftreten.
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Wenn
die Aktuatoren unterhalb der Spiegelelemente angeordnet sind, können die
Spiegelelemente sehr nah zueinander angeordnet werden und ein hoher
Füllfaktor
wird erzielt. Der Füllfaktor
ist das Verhältnis
von effektiv reflektierender Fläche
aller Spiegelelemente zur gesamten Fläche der Wellenfrontformvorrichtung.
Bei einem Einsatz der Wellenfrontformvorrichtung in einer holographischen
Wiedergabeeinrichtung bewirkt ein hoher Füllfaktors der Spiegelelemente
bei axialer Verschiebung den Vorteil, dass dadurch die oben genannten
periodischen Wiederholungen deutlich unterdrückt werden. Bei Kippung und
axialer Verschiebung der Spiegelelemente treten jedoch keine periodische
Wiederholungen auf, wobei der Kontrast deutlich erhöht wird.
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Von
Vorteil ist, wenn die Spiegelelemente als Mikrospiegel in Form von
MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems)
ausgeführt
sind, da diese Spiegel sehr präzise
elektrisch justiert und sehr schnell bewegt werden können. Ebenso
sind diese sehr klein und die integrierte Ansteuerungselektronik
der Aktuatoren ist vorwiegend CMOS (complementary metal oxide semiconductor)-kompatibel.
Des Weiteren weisen die Mikrospiegel einen hohen Reflexionsgrad von
p > ca.90% auf gegenüber herkömmlich eingesetzten,
auf Flüssigkristall
basierenden Modulatoren mit einem Reflexionsgrad von höchstens
ca. 70%. Dadurch entsteht nahezu kein Lichtverlust.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung dient die Wellenfrontformvorrichtung
zur Rekonstruktion von Szenen in einer holographischen Wiedergabeeinrichtung.
Vorteilhaft wird dabei eine rekonstruierte zwei- und/oder dreidimensionale
Szene in einem großen
Rekonstruktionsbereich dargestellt.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird weiterhin durch ein Verfahren zur Verwendung einer Wellenfrontformvorrichtung
mit beweglichen Spiegelelementen, insbesondere für eine holographische Wiedergabe,
gelöst,
bei der Aktuatormittel durch Kippen beziehungsweise axiales Verschieben
von Spiegelelementen oder beide Bewegungen in Kombination ein Einstellungsmuster
zum Reflektieren einer Wellenfront realisieren, welches eine eintreffende
Wellenfront in eine reflektierte Lichwellenfront umformt, welche
einer Ziellichtwellenfront entspricht.
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Eine
Steuereinrichtung realisiert mit Aktuatormitteln abhängig von
einer Zielwellenfront für
die Spiegelelemente ein Einstellungsmuster, welches die eintreffenden
Wellenfront nach ihrer Reflexion an den Spiegelelementen direkt
die optischen Eigenschaften einer Zielwellenfront aufprägt. Infolge
des Reflektierens mit dem Einstellungsmuster entsteht dann eine Approximation
der Zielwellenfront. Damit kann eine Annäherung an eine Zielwellenfront
erfolgen bzw. ist eine genauere Nachbildung der der Zielwellenfront als
bei bekannten Lichtmodulatoren möglich.
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Ein
Vorteil der direkten Formung der Wellenfront besteht darin, dass
eine rechenaufwendige Transformation der erforderlichen Wellenfront
in ein Hologramm entfällt.
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Um
einen Phasenwinkel über
eine gesamte Wellenlänge λ einzustellen,
müssen
wegen der doppelten Weglänge,
den eine sich ausbreitenden reflektierte Wellenfront zurücklegt,
die Aktuatormittel die Spiegelelemente beim Verschieben axial oder
beim Kippen an einem Rand jedes Spiegelelementes maximal um eine
halbe Wellenlänge λ bewegen.
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Eine
Vorrichtung, bei der alle Aktuatormittel eine Bewegung von maximal
einer halben Wellenlänge
ausführen
können,
ist deshalb zum Realisieren der Erfindung geeignet. Gemäß einer
vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung können die Aktuatormittel jedoch
auch die Spiegel um größere Längen bewegen,
beispielsweise um eine Wellenlänge
oder mehr. Dadurch wird die Auflösung
der Wellenfrontformung bei gleicher Anzahl an Spiegelelementen virtuell
erhöht,
eine höhere
Genauigkeit erzielt und ein größerer Rekonstruktionsbereich
bzw. Betrachterwinkel erzeugt. Folglich ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich,
eine rekonstruierte dreidimensionale Szene mit realem Tiefeneindruck
bei der Wiedergabe in einem großen
Rekonstruktionsbereich/Betrachterwinkel darzustellen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ferner
vorgesehen sein, dass die Spiegelelemente mittels des jeweiligen
Aktuators derart angesteuert werden, dass wenigstens ein Spiegelelement
entsprechend einer geforderten Wellenfront seine Stellung verändert. Demnach
ist es nicht notwendig, dass alle Spiegelelemente bei Änderung
der Wellenfront gekippt und axial mittels der Aktuatoren verschoben
werden. Alle Spiegelelemente oder nur einige Spiegelelemente können beispielsweise
nur gekippt, nur axial verschoben werden, beide Bewegungen durchführen oder
aber auch einige Spiegelelemente ohne Änderung ihrer Stellung die neue
geforderte Wellenfront formen.
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Die
Erfindung kann zum Formen von Wellenfronten bei Wellenlängen in
jedem Spektralbereich, der Spiegel nutzt eingesetzt werden, beispielsweise zur
Wellenfrontkorrektur von abbildenden optischen Systemen und Lasern,
in Projektionseinrichtungen, in der optischen Bildverarbeitung,
als holographisches Display.
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Im
nachfolgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Dabei
wird das Prinzip der Erfindung anhand einer holographischen Rekonstruktion
mit monochromatischem Licht beschrieben. Der Gegenstand der Erfindung
ist jedoch auch für
farbige holographische Rekonstruktionen anwendbar, worauf in den
jeweiligen Ausführungsbeispielen
noch näher
eingegangen wird.
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Die
Figuren zeigen:
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1 eine
graphische Darstellung der Modulation einer Wellenfront mittels
eines bekannten phasenmodulierenden Lichtmodulators durch Aneinanderreihen
von Rechteckfunktionen;
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2 eine
prinzipmäßige Darstellung
einer erfindungsgemäßen Wellenfrontformvorrichtung,
mittels welcher eine Wellenfront geformt wird;
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3 eine
graphische Darstellung der Formung einer Wellenfront mittels der
in 2 dargestellten Wellenfrontformvorrichtung;
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4a ein
Prinzip einer holographischen Wiedergabeeinrichtung mit der erfindungsgemäßen Wellenfrontformvorrichtung
zur Rekonstruktion von dreidimensionalen Szenen in der Draufsicht;
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4b einen
vergrößerten Ausschnitt
aus der in 4a dargestellten holographischen
Wiedergabeeinrichtung;
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5 eine
weitere Ausführungsform
der holographischen Wiedergabeeinrichtung mit einem Positionserfassungssystem
in der Draufsicht;
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6 eine
weitere Ausführungsform
der holographischen Wiedergabeeinrichtung für wenigstens zwei Betrachter
einer rekonstruierten Szene in der Draufsicht;
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7a ein
Prinzip einer eindimensionalen Wellenfrontformvorrichtung;
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7b ein
Prinzip einer zweidimensionalen Wellenfrontformvorrichtung;
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8 eine
Möglichkeit
zur Darstellung einer rekonstruierten Szene einem oder mehreren
Betrachtern; und
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9 eine
weitere Möglichkeit
zur Darstellung der rekonstruierten Szene einem oder mehreren Betrachtern.
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Wie
bereits zu 1 oben ausgeführt wurde, läßt sich
mit einem bekannten Lichtmodulator nur eine eingeschränkte Approximationsgenauigkeit beim
Abtasten der Wellenfront erzeugen.
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Für eine Verbesserung
der Approximationsgenauigkeit wäre
eine Vergrößerung der
Auflösung des
Lichtmodulators nötig.
Je höher
die Approximationsgenauigkeit, umso größer kann der Rekonstruktionsbereich
sein.
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Um
eine genauere Nachbildung der Wellenfront und eine Vergrößerung des
Rekonstruktionsbereichs bzw. des Betrachterwinkels zu erreichen,
werden gemäß der Erfindung
die Zielwellenfronten wie in 2 dargestellt,
geformt. Diese zeigt jedoch nur schematisch die Formung einer Wellenfront.
In diesem Ausführungsbeispiel
sind die Spiegelelemente 3 der Wellenfrontformvorrichtung 2 eindimensional
angeordnet und Mikrospiegel, insbesondere MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems)
mit ebenen Spiegeloberflächen.
Selbstverständlich
können
die Spiegelelemente 3 auch andere Spiegeloberflächen aufweisen.
Die Spiegelelemente 3 sind über Aktuatormittel 4 auf
einem Substrat 5 der Wellenfrontformvorrichtung 2 angeordnet.
Eine nicht gezeigte Steuereinrichtung, welche die Aktuatormittel 4 entsprechend
adressiert, kippt beziehungsweise verschiebt die Spiegelelemente 3 axial
entsprechend einer Zielwellenfront. Die Kippung und die axiale Verschiebung der
Spiegelelemente 3 ist in 2 deutlich
erkennbar, wobei darauf geachtet werden sollte, dass die Spiegelelemente 3 sehr
nahe zueinander angeordnet sind, damit ein möglichst hoher Füllfaktor
der reflektierenden Oberflächen
der Spiegelelemente 3 erreicht wird. Die Spiegelelemente 3 besitzen
eine Größe von beispielsweise
49 μm bei
einem Abstand zueinander von ca. 1 μm. Dadurch wird ein hoher Füllfaktor,
welcher mindestens 98% sein sollte, erreicht. Die Wellenfrontformvorrichtung 2 weist
zum Formen der Wellenfront W eine Vielzahl von Spiegelelementen 3,
beispielsweise 1 × 2000
Spiegelelemente bei einer eindimensionalen Wellenfrontformvorrichtung oder
2000 × 2000
Spiegelelemente 3 bei einer zweidimensionalen Wellenfrontformvorrichtung,
auf.
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Zum
Formen einer auftreffenden ebenen Wellenfront W in eine Zielwellenfront
wird die Wellenfrontformvorrichtung 2 mit Lichtstrahlen
einer Lichtquelle 6 beleuchtet. Die von der Lichtquelle 6 ausgehende
Wellenfront W ist eben, wie in 1. und 2. der 2 gezeigt.
Diese Wellenfront W trifft, wie mit Pfeilen angezeigt, unter dem
Punkt 3. auf die Spiegelelemente 3 der Wellenfrontformvorrichtung 2 und
wird entsprechend der Kippung und axialen Verschiebung der Spiegelelemente 3 entsprechend
einer Ziellichtwelle für
eine Szene geformt und reflektiert. Unter Punkt 4. zeigt
die geformte Wellenfront W nach der Reflexion an einem Einstellungsmuster
das die Aktuatormittel 4 an den Spiegelelementen 3 eingestellt haben.
Die Spiegelelemente 3 formen also eine eintreffende Wellenfront
W, in eine solche um, die zur Sichtbarmachung einer bestimmten dreidimensionalen
Szene erforderlich ist.
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In 3 ist
eine mit den verschiebbaren und kippbaren Spiegelelementen 3 geformten
Wellenfront dargestellt. Kurvenstücke 3a, 3b, 3c, 3d und 3e entsprechen
der erforderlichen Stellung der Spiegelelemente 3. Dabei
ist es möglich,
dass durch den Verlauf der darzustellenden Phasenfunktion die Randpunkte
des entsprechenden Spiegelelements 3 eine Phasendifferenz
größer als
2π aufweisen,
wie z.B. das Kurvenstück 3b.
Durch die Kombination von Kippung und axialer Verschiebung der Spiegelelemente 3 ist
eine wesentlich genauere Annäherung
an eine Zielwellenfront als bei bekannten Lösungen möglich. Dadurch kann die Auflösung virtuell
erhöht und
somit der Rekonstruktionsbereich bzw. der Betrachterwinkel vergrößert werden.
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4a zeigt
ein Prinzip der holographischen Wiedergabeeinrichtung 1 zur
Rekonstruktion von dreidimensionalen Szenen in der Draufsicht. Zum besseren
Verständnis
ist die holographische Wiedergabeeinrichtung 1 in 4a und
in den nachfolgenden Figuren vereinfacht als transmissive Vorrichtung dargestellt.
Im nachfolgenden wird zunächst
der Grundaufbau beschrieben. Wie im Ausführungsbeispiel erkennbar, sind
die Spiegelelemente 3 eindimensional angeordnet. Die Wellenfrontformvorrichtung 2 wird
von einer Beleuchtungseinrichtung 7 mit einer Lichtquelle 8,
welche hinreichend kohärentes Licht
aussendet und eine Linienlichtquelle darstellt, beleuchtet. Unter
hinreichend kohärentem
Licht wird hier Licht verstanden, welches interferenzfähig für die Darstellung
einer dreidimensionalen Szene ist. Als Lichtquelle 8 der
Beleuchtungseinrichtung 7 können Laserdioden, DPSS-Laser
(Diode Pumped Solid-State-Laser) oder auch andere Laser eingesetzt werden.
Auch Lichtquellen mit hinreichender Kohärenz können eingesetzt werden. Jedoch
sollten derartige Lichtquellen gefiltert werden, um einen erforderlichen
Kohärenzgrad
zu erreichen. Die holographische Wiedergabeeinrichtung 1 enthält weiterhin ein
optisches System 9. Dieses optische System 9 weist
ein Abbildungsmittel 10 und einen Bildschirm 11 auf.
Selbstverständlich
kann das optische System 5 auch weitere optische Elemente
aufweisen, wie beispielsweise in den nachfolgenden Ausführungen ersichtlich
und beschrieben. Der Bildschirm 11 ist vorteilhaft als
Spiegel, insbesondere als Konkavspiegel, ausgeführt. Selbstverständlich kann
der Bildschirm 11 auch ein anderes abbildendes optisches Element,
beispielsweise eine Linse, wie hier dargestellt, sein. Ist der Bildschirm 11 ein
Konkavspiegel, so besteht der Vorteil, dass die Ausdehnung des optischen
Aufbaus der holographischen Wiedergabeeinrichtung 1 im
Vergleich zu einer transmissiven Vorrichtung mit ausschließlich Linsen
wesentlich reduziert wird. Der Bildschirm 11 sollte jedoch
keine streuende Oberfläche
aufweisen, damit eine von der Wellenfrontformvorrichtung 2 ausgehende
Wellenfront 12 nicht zerstört wird. Wenn eine zweidimensionale
Darstellung der rekonstruierten Szene gewünscht wird, so kann der Bildschirm 11 auch
eine streuende Oberfläche
aufweisen. Das Abbildungsmittel 10 ist ebenfalls als Spiegel
oder Linse ausgeführt.
Die von der Wellenfrontformvorrichtung 2 reflektierte und
geformte monochromatische Wellenfront 12 wird zur Rekonstruktion
einer dreidimensionalen Szene durch Linsenelemente 19 und 20 auf
ein Ablenkelement 13 abgebildet. Ein derartiges Ablenkelement 13 kann
ein Galvanometer-Scanner, ein Piezo-Scanner, ein Resonanz-Scanner,
ein Polygon-Scanner, eine Mikrospiegelanordnung oder eine ähnliche
Einrichtung sein. Das Ablenkelement 13 bewirkt eine optische
Ablenkung der Wellenfront 12 in Richtung senkrecht zu der
Wellenfrontformvorrichtung 2, um eine zweidimensionale
Wellenfront 14 zu erzeugen. Die zweidimensionale Wellenfront 14 wird durch
die Ablenkung aus einer Folge von parallel zueinander angeordneten
eindimensionalen Wellenfronten 14', 14'' und 14''' usw.
gebildet. Das optische System 9 bildet danach die geformte
zweidimensionale Wellenfront 14 in ein Betrachterfenster 15 einer Betrachterebene 16 ab,
in welcher sich ein Auge eines Betrachters zum Beobachten der rekonstruierten Szene
befindet. Das hinreichend kohärente
Licht der Lichtquelle 8 wird auf dem Bildschirm 11 abgebildet. Zwischen
den Linsenelementen 19 und 20 in der bildseitigen
Brennebene entsteht dabei eine Fourier-Transformierte FT der Wellenfront 12.
Das Abbildungsmittel 10 des optischen Systems 9 bildet
dann die Fourier-Transformierte FT in der bildseitigen Brennebene 17 auf
dem Bildschirm 11 ab. Die rekonstruierte Szene kann dann
von dem Betrachter in einem vergrößerten Rekonstruktionsbereich 18,
welcher sich kegelstumpfförmig
zwischen dem Betrachterfenster 15 und dem Bildschirm 11 aufspannt,
bzw. unter einem vergrößerten Betrachterwinkel δ betrachtet
werden. Durch das Vorhandensein eines hohen Füllfaktors der Spiegelelemente 3 der
Wellenfrontformvorrichtung 2 liegen keine periodischen Wiederholungen
der rekonstruierten Szene in der Betrachterebene 16 vor.
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Da
die Spiegelelemente 3 der Wellenfrontformvorrichtung 2 mittels
der Aktuatoren 4 kippbar sind, lässt sich die geformte Wellenfront 12 so
beeinflussen, dass die Rekonstruktion der dreidimensionalen Szene
in der nullten Beugungsordnung erfolgt. Dies ist besonders vorteilhaft,
da in der nullten Beugungsordnung die Helligkeit bzw. die Intensität des Lichts
am größten ist.
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Es
ist auch möglich,
das Ablenkelement 13 direkt in die Wellenfrontformvorrichtung 2 zu
integrieren. Dies bedeutet, dass die Wellenfrontformvorrichtung 2 die
ebene Wellenfront W, wie bereits oben beschrieben, mittels der Spiegelelemente 3 formt.
Zur Erzeugung der zweidimensionalen Wellenfront 14 wird
jedoch die Wellenfrontformvorrichtung 2 als ganzes System
bewegt. Die Linsenelemente 19 und 20 können in
diesem Fall entfallen. Die Wellenfrontformvorrichtung 2 ist
dann im Bereich des Ablenkelements 13, also in der objektseitigen
Brennebene des Abbildungsmittels 10 angeordnet. Ein Strahlteilerelement 21 zur
farbigen Rekonstruktion kann dann beispielsweise zwischen der Wellenfrontformvorrichtung 2 und
dem Abbildungsmittel 10 positioniert sein. Weiterhin ist
es auch möglich,
anstatt der Bewegung bzw. Kippung des ganzen Systems nur die Anordnung
aus den Spiegelelementen 3 als gesamte Einheit zur Erzeugung
der zweidimensionalen Wellenfront 14 zu bewegen. Dadurch
wird der Gesamtaufbau der holographischen Wiedergabeeinrichtung 1 sehr
kompakt.
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Zusätzlich können im
Strahlengang der holographischen Wiedergabeeinrichtung 1 auch
die Linsenelemente 19 und 20 angeordnet sein,
welche, wie hier an den einzelnen Brennweiten erkennbar, zur Reduzierung
von Abbildungsfehlern eine gleiche Brechkraft aufweisen. Jedoch
können
die Linsenelemente 19 und 20 auch unterschiedliche
Brechkraft bzw. Brennweiten aufweisen, um die Größe der eindimensionalen Wellenfront 12 auf
dem Ablenkelement 13 zu verändern bzw. zu optimieren, wenn
dieses zwischen der Wellenfrontformvorrichtung 2 und dem
optischen System 9 angeordnet ist. Die Linsenelemente 19 und 20 weisen
einen weiteren Vorteil in diesem Fall auf. Sie sorgen dann dafür, dass
die von der Wellenfrontformvorrichtung 2 reflektierte geformte
Wellenfront 12 auf das Ablenkelement 13 zur Erzeugung
der zweidimensionalen Wellenfront 14 abgebildet wird. Zur
Abbildung der Wellenfront 12 auf das Ablenkelement 13 kann
ein afokales System, durch die Linsenelemente 19 und 20 dargestellt,
eingesetzt werden. In der bildseitigen Brennebene des Linsenelementes 19 entsteht
dabei die Fourier-Transformierte FT der Wellenfront 12.
Mittels des Linsenelementes 20 und des Abbildungsmittels 10 wird
die Fourier-Transformierte FT auf den Bildschirm 11 abgebildet.
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Das
Ablenkelement 13 kann aber auch zwischen der Lichtquelle 8 und
der Wellenfrontformvorrichtung 2 angeordnet sein. Dies
hat den Vorteil, dass dadurch Fehler bei der Formung der zweidimensionalen
Wellenfront 14 weitestgehend verhindert bzw. reduziert
werden, da die auf die Wellenfrontformvorrichtung 2 auftreffende
ebene Wellenfront W noch nicht kodiert ist.
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Eine
farbige Rekonstruktion der dreidimensionalen Szene ist mit der holographischen
Wiedergabeeinrichtung 1 ebenfalls möglich. Dafür ist in 4a das
Strahlteilerelement 21, insbesondere ein Prismenblock,
in Strahlrichtung vor dem Abbildungsmittel 10 vorgesehen.
Das Strahlteilerelement 21, welches hier vorteilhaft als
X-Prisma mit dichroitischen Schichten ausgeführt ist, splittet rotes, grünes und blaues
Licht in drei separate Wellenfronten auf bzw. fügt die separaten Wellenfronten
zu einer gemeinsamen Wellenfront zusammen. Die farbige Rekonstruktion
der Szene erfolgt dabei simultan in den drei Grundfarben RGB (rot-grün-blau).
Das Strahlteilerelement 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel
zwischen den Linsenelementen 19 und 20 angeordnet, wobei
es selbstverständlich
auch an anderer Position in der holographischen Wiedergabeeinrichtung 1 angeordnet
sein kann. Ebenso kann auch ein anderes Strahlteilerelement vorgesehen
werden.
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In 4b ist
ein vergrößerter Ausschnitt
des Strahlteilerelementes 21 von 4a dargestellt.
Dabei werden zur simultanen farbigen Rekonstruktion der dreidimensionalen
Szene drei Wellenfrontformvorrichtungen 2R, 2G und 2B für jede der
drei Grundfarben RGB vorgesehen. Die drei Wellenfrontformvorrichtungen 2R, 2G und 2B werden
von drei Lichtquellen 8R, 8G und 8B beleuchtet.
Das Strahlteilerelement 21 führt nach der Formung von einzelnen
zugehörigen
Wellenfronten 12R, 12G und 12B an den Wellenfrontformvorrichtungen 2R, 2G und 2B diese zur
Weiterführung
auf das Linsenelement 20 zusammen. Es ist ebenfalls möglich, dass
nur eine Lichtquelle, insbesondere eine Weißlichtquelle, zur farbigen
Rekonstruktion eingesetzt wird. Dabei wird auch hier das Strahlteilerelement 21 zwischen
den Linsenelementen 19 und 20 angeordnet. Zwischen
dem Strahlteilerelement 21 und dem Linsenelement 20 ist jedoch
ein halbdurchlässiger
Spiegel angeordnet. Zur Beleuchtung der drei Wellenfrontformvorrichtungen 2R, 2G, 2B und
Formung der Wellenfronten wird das Licht der Lichtquelle auf den
halbdurchlässigen Spiegel
gelenkt und von dort mittels des Strahlteilerelements 21 auf
die drei Wellenfrontformvorrichtungen 2R, 2G, 2B geleitet,
wobei das Strahlteilerelement 21 das Licht in die drei
monochromatischen Wellenfronten 12R, 12G, 12B aufsplittet.
Ferner ist es auch möglich,
zur farbigen Rekonstruktion nicht drei, sondern nur eine einzige
Wellenfrontformvorrichtung vorzusehen, wobei diese Möglichkeit
nicht dargestellt ist. Diese Wellenfrontformvorrichtung kann mit
einer Lichtquelle, welche drei verschiedenfarbige Leuchtdioden (LED)
oder eine Weißlicht-LED aufweist,
beleuchtet werden. Zusätzlich
wird jedoch noch wenigstens ein optisches Element, beispielsweise
ein akustooptisches Element benötigt,
welches zum Beispiel die Wellenfronten in einem unterschiedlichen
Einfallswinkel auf die Wellenfrontformvorrichtung sendet.
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Statt
der oben beschriebenen Farbdarstellung mit drei simultan arbeitenden
Wellenfrontformeinrichtungen 2R, 2G, 2B ist
auch eine sequentielle Farbdarstellung mit wenigstens einer Wellenfrontformeinrichtung
möglich.
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Die
oben beschriebene holographische Wiedergabeeinrichtung 1 wurde
nur für
ein Auge eines Betrachters beschrieben. Für ein Augenpaar des Betrachters
ist es sinnvoll, eine zweite Wellenfrontformvorrichtung 2 vorzusehen.
Die optischen Elemente der bestehenden holographischen Wiedergabeeinrichtung 1 können weiter
benutzt werden. Befindet sich der Betrachter nun in der Betrachterebene 16 und
blickt durch das Betrachterfenster 15, so kann er die rekonstruierte
dreidimensionale Szene im Rekonstruktionsbereich 18 beobachten,
wobei die rekonstruierte dreidimensionale Szene in Lichtrichtung
vor, auf oder hinter dem Bildschirm 11 entsteht. Es ist aber
auch möglich,
nur mit einer einzigen Wellenfrontformvorrichtung 2 einem
Augenpaar des Betrachters die rekonstruierte Szene darzustellen,
wobei die Wellenfrontformvorrichtung 2 horizontal angeordnet
ist.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
holographischen Wiedergabeeinrichtung 1. Der Aufbau der
Wiedergabeeinrichtung 1 entspricht dabei grundsätzlich dem
von 4a. Die Wiedergabeeinrichtung 1 weist
außerdem
ein Positionserfassungssystem 22 zur Bestimmung von Änderungen einer
Augenposition eines Betrachters in der Betrachterebene 16 auf.
Das Positionserfassungssystem 22 kann beispielsweise eine
Kamera sein. Zur Nachführung
des Betrachterfensters 15 bei der Änderung der Augenposition des
Betrachters ist ein Ablenkmittel 23 zwischen dem Abbildungsmittel 10 und dem
Bildschirm 11, insbesondere in der bildseitigen Brennebene
des Abbildungsmittels 10, angeordnet. Das Ablenkmittel 23 ist
individuell ansteuerbar und als Spiegel ausgeführt. Zum Nachführen des
Betrachterfensters 15 wird ein sehr präzise arbeitendes Ablenkmittel
benötigt.
Aus diesem Grunde kann das Ablenkmittel 23 beispielsweise
ein Galvanometer-Scanner sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, andere
Ablenkmittel, wie z.B. MEMS-Anordnungen, Piezoscanner oder ähnliche,
zu verwenden. Ebenso kann das Ablenkmittel 23 in wenigstens
einer der Richtungen horizontal oder/oder vertikal ablenken. Das
heißt,
dass das Ablenkmittel 23 bei eindimensionaler Ausführung entweder
nur horizontal oder vertikal das Betrachterfenster 15 nachführt. Bei einer
zweidimensionalen Ausführung
des Ablenkmittels 23 kann das Betrachterfenster 15 in
beiden Richtungen, horizontal und vertikal, nachgeführt werden. Dazu
kann das Ablenkmittel 23 als xy-Galvanometer-Scanner ausgeführt sein,
oder es ist auch möglich,
zwei hintereinander angeordnete Galvanometer-Scanner, einen für eine horizontale
und einen für eine
vertikale Nachführung,
einzusetzen. Es ist weiterhin ein dem Ablenkmittel 23 in
Lichtrichtung nachgeschaltetes zweites Abbildungsmittel 24 vorgesehen.
Da die Vergrößerung zur
Abbildung auf dem Bildschirm 11 sehr groß sein muss,
kann das zweite Abbildungsmittel 24 anstatt als Linse auch
als ein Linsensystem zur Reduzierung von Abbildungsfehlern ausgeführt sein.
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Im
nachfolgenden wird die Rekonstruktion der dreidimensionalen Szene
anhand dieses Ausführungsbeispiels
beschrieben. Die von der Lichtquelle 8 ausgesandte Wellenfront
W trifft zur Formung auf die Wellenfrontformvorrichtung 2,
welche die geformte Wellenfront 12 reflektiert. Nach der
Reflexion tritt die geformte Wellenfront 12 durch die Linsenelemente 19 und 20 und
wird von diesen auf das Ablenkelement 13 abgebildet. Gleichzeitig
entsteht mittels des Linsenelements 19 die Fourier-Transformierte
FT der Wellenfront 12 in der bildseitigen Brennebene des Linsenelements 19.
Nach der Bildung der zweidimensionalen geformten Wellenfront 14 trifft
diese nach Durchtritt durch das Abbildungsmittel 10 auf
das Ablenkmittel 23. Bei Bewegung des Betrachters kann über das
Positionserfassungssystem 22 diese Bewegung detektiert
werden. Zur Nachführung
des Betrachterfensters 15 kann dann mit dem Positionserfassungssystem 22 das
Ablenkmittel 23 gesteuert werden. Mittels der Abbildungsmittel 10 und 24 entsteht
dabei in einer bildseitigen Brennebene 25 des zweiten Abbildungsmittels 24 ein
Bild der geformten zweidimensionalen Wellenfront 14. Dieses
zweidimensionale Bild in der Brennebene 25 wird dann über den
Bildschirm 11 in das Betrachterfenster 15 abgebildet.
Gleichzeitig entsteht in einer bildseitigen Brennebene 26 des
Abbildungsmittels 10 die Abbildung der Fourier-Transformierten
FT. Das zweite Abbildungsmittel 24 bildet dann die Abbildung
der Fourier-Transformierten FT auf den Bildschirm 11 ab.
Für ein
Augenpaar des Betrachters ist es auch hier sinnvoll, eine zweite
Wellenfrontformvorrichtung 2 vorzusehen. Befindet sich
der Betrachter nun in der Betrachterebene 16 und blickt
durch das Betrachterfenster 15, so kann er die rekonstruierte
dreidimensionale Szene im Rekonstruktionsbereich 18 beobachten,
wobei die rekonstruierte dreidimensionale Szene in Lichtrichtung
vor, auf oder hinter dem Bildschirm 11 entsteht. Es ist
aber auch hier möglich,
nur mit einer einzigen Wellenfrontformvorrichtung 2 einem
Augenpaar des Betrachters die rekonstruierte Szene darzustellen,
wobei die Wellenfrontformvorrichtung 2 wieder horizontal
angeordnet ist.
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Eine
farbige Rekonstruktion der dreidimensionalen Szene kann entsprechend
den oben beschriebenen Beispielen mittels des Strahlteilerelementes 21 erfolgen.
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Die
Lichtquelle 8 kann sich an einem beliebigen Ort in der
holographischen Wiedergabeeinrichtung 1 befinden. Wenn
beispielsweise die Wellenfrontformvorrichtung 2, reflektiv
ausgeführt
ist, dann kann die Beleuchtungseinrichtung 7 auch derart
angeordnet sein, dass die ausgesandte Wellenfront W über ein
Ablenkelement, z.B. ein Umlenkspiegel oder ein halbdurchlässiger Spiegel,
zu der Wellenfrontformvorrichtung 2 geführt wird. Es ist vorteilhaft, wenn
die Lichtquelle 8 auf eine Fourierebene abgebildet wird,
wobei das Ablenkelement in der Fourierebene angeordnet ist. Dabei
kann zwischen dem Ablenkelement und der Wellenfrontformvorrichtung 2 wenigstens
ein optisches Element, wie Linse, Spiegel oder ähnliches, vorgesehen sein.
Ein derartiges Ablenkelement kann beispielsweise bezogen auf 5 am
Ort des Strahlteilerelements 21 angeordnet sein, wobei
das Strahlteilerelement 21 dann zwischen dem Linsenelement 19 und
dem Ablenkelement oder zwischen dem Ablenkelement und dem Linsenelement 20 vorgesehen
sein kann. Auf diese Weise kann die holographische Wiedergabeeinrichtung 1 kompakter
im Aufbau gestaltet werden.
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In 6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der holographischen Wiedergabeeinrichtung 1. Der Aufbau
entspricht aber grundsätzlich
der 5. Im Gegensatz zu den 4a und 5 ist
die Wiedergabeeinrichtung 1 nach 6 für mehrere
Betrachter geeignet. Zur vereinfachten Darstellung sind nur die
Strahlengänge
für zwei
Betrachter und jeweils nur eine eindimensionale Wellenfront pro
Betrachter dargestellt. Grundsätzlich
können
aber auch mehr als zwei Betrachter die rekonstruierte dreidimensionale
Szene beobachten. Die Betrachterfenster R sind für das rechte Auge und die Betrachterfenster
L jeweils für
das linke Auge eines Betrachters. Zur Darstellung der rekonstruierten
dreidimensionalen Szene sind hier zwei Wellenfrontformvorrichtungen 2 in der
holographischen Wiedergabeeinrichtung 1 gezeigt. Diese
zwei Wellenfrontformvorrichtungen 2 werden von jeweils
einer Beleuchtungseinrichtung 7 mit wenigstens einer Lichtquelle 8 beleuchtet.
Die Lichtquellen 8 sind dabei unabhängig voneinander mit unterschiedlichen
Lichteinfallswinkeln. Die Anzahl der Lichtquellen 8 pro
Wellenfrontformvorrichtung 2 ist dabei abhängig von
der Anzahl der Betrachter der rekonstruierten Szene und wird durch diese
bestimmt. Für
zwei oder mehrere Betrachter wird eine einzige Wellenfrontformvorrichtung 2 für jeweils
das gleiche Betrachterfenster, das heißt jeweils für die rechten
Augen oder jeweils für
die linken Augen der Betrachter, genutzt. Die Lichtquellen 8 beleuchten
mit hinreichend kohärentem
Licht in jeweils unterschiedlichen Einfallswinkeln die Spiegelelemente 3 der
Wellenfrontformvorrichtung 2. Die Einfallswinkel des Lichts
der Lichtquellen 8 für
die Betrachterfenster 15R und 15L des Augenpaares
eines Betrachters sind dabei immer nahezu gleich. Das heißt, dass
der Einfallswinkel der Lichtquellen 8 zur Erzeugung von
geformten Wellenfronten 12L und 27L für die Betrachterfenster 15L und 28L verschieden
sind. Der Bildschirm 11, das Ablenkelement 13,
die Linsenelemente 19 und 20 sowie die Abbildungsmittel 10 und 24 können für beide
Wellenfrontformvorrichtungen 2 verwendet werden.
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Im
Unterschied zu 5 sind zur Nachführung von
wenigstens zwei, hier drei, Betrachterfenstern 15R, 15L und 28L entsprechend
der jeweiligen Augenposition der Betrachter zwei Ablenkmittel 23 vorgesehen.
Die Anzahl der Ablenkmittel 23 ist dabei von der Anzahl
der Betrachter abhängig.
Dies bedeutet, dass pro Betrachter nur ein Ablenkmittel 23 für beide
Augen, hier Betrachterfenster 15R und 15L, verwendet
wird. In Strahlrichtung hinter den Ablenkmitteln 23 ist
das zweite Abbildungsmittel 24 in Verbindung mit einem
Fokussierelement 30 angeordnet. Das zweite Abbildungsmittel 24 ist
hier als zur Kollimation der Wellenfronten 14R und 14L dienendes Lentikular
ausgeführt,
wobei beide Wellenfronten 14R und 14L für das linke
und rechte Auge durch ein dem Ablenkmittel 23 entsprechendes
Lentikel des zweiten Abbildungsmittels 24 geführt werden.
Das Fokussierelement 30 dient nach Durchtritt der beiden Wellenfronten 14R und 14L durch
das entsprechende Lentikel des zweiten Abbildungsmittels 24 zur Überlappung
und Fokussierung der Wellenfronten 14R und 14L auf
dem Bildschirm 11. Ein weiteres Ablenkmittel 23 ist
zur Nachführung
des Betrachterfensters 28L für eine zweidimensionale Wellenfront 29L vorgesehen.
Ein drittes dargestelltes Ablenkmittel 23 dient zur Bedienung
eines dritten Betrachters, wobei auch mehr als drei Betrachter die
rekonstruierte Szene beobachten können. Die Anzahl der Lentikel
des zweiten Abbildungsmittels 24 entspricht dabei der Anzahl
der Ablenkmittel 23 in der Wiedergabeeinrichtung 1.
Zur Reduzierung von Abbildungsfehlern kann das Fokussierelement 30 durch
eine komplexere Anordnung von Linsen ersetzt werden. Beispielsweise kann
das Fokussierelement 30 als Achromat ausgebildet sein.
Es besteht auch die Möglichkeit,
das zweite Abbildungsmittel 24 und das Fokussierelement 30 beispielsweise
als einzelnes Lentikular in der Wiedergabeeinrichtung 1 vorzusehen.
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Die
rekonstruierte dreidimensionale Szene entsteht hier, wie bereits
unter 5 beschrieben, außer dass in diesem Ausführungsbeispiel
die holographische Wiedergabeeinrichtung 1 für mehrere
Betrachter vorgesehen ist und deshalb die Nachführung der Betrachterfenster 15R, 15L und 28L über mehrere
Ablenkmittel 23 geschieht. Mit der hier dargestellten holographischen
Wiedergabeeinrichtung 1 wird ermöglicht, drei Betrachterfenster
gleichzeitig zu bedienen.
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Es
ist auch möglich,
eine einzige Lichtquelle 8 für jede Wellenfrontformvorrichtung 2 zu
nutzen, anstatt der Lichtquellen 8, welche hinreichend
kohärentes
Licht aussenden, das unter verschiedenen Einfallswinkeln jeweils
auf die Wellenfrontformvorrichtungen 2 trifft. Die Vervielfältigung
der Wellenfronten geschieht dann nach der Formung und Reflexion an
den Spiegelelementen 3 der Wellenfrontformvorrichtung 2.
Dieses erfolgt beispielsweise im Bereich des Ablenkelements 13 mit
Hilfe eines Gitterelementes. Der Vorteil dieser Lösung besteht
darin, dass Phasendefekte von Wellenfronten der einzelnen Lichtquellen 8 auf
die Wellenfrontformvorrichtungen 2 korrigiert werden können.
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Die
Lichtquellen 8 können
auch durch eine hier nicht dargestellte primäre Lichtquelle mit Hilfe von
wenigstens einem optischen Element erzeugt werden.
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Bezüglich der 5 und 6 kann
das Ablenkmittel 23, welches als Spiegel, insbesondere
als Galvanometer-Scanner ausgebildet ist, mit einer lichtstreuenden
Schicht versehen sein. Das Ablenkmittel 23 kann somit als
Spiegel ausgeführt
sein, der in horizontaler Richtung streut. Die lichtstreuende Schicht
kann dabei z.B. als Folie ausgeführt
sein. Die Ausbreitung des gestreuten Lichts bzw. der gestreuten
Wellenfront muss senkrecht zur geformten eindimensionalen Wellenfront,
erfolgen. Da die Kohärenz bei
einer holographischen Rekonstruktion benötigt wird, darf diese nicht
durch Einbringung einer lichtstreuenden Schicht gestört werden.
Dadurch ist es jedoch möglich,
eine Aufweitung bzw. Vergrößerung der
Betrachterfenster 15, 15R, 15L, 28L in
nicht-kohärenter
Richtung zu erreichen, wobei die Betrachterfenster 15, 15R, 15L, 28L in
der anderen Richtung durch die Ausdehnung der Beugungsordnungen
begrenzt sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wellenfrontformvorrichtung 2 horizontal
angeordnet ist. Auf diese Weise kann in vertikaler, nicht-kohärenter Richtung
eine Aufweitung der einzelnen Betrachterfenster 15, 15R, 15L, 28L ermöglicht werden.
Deshalb ist es bei dieser Anordnung der Wellenfrontformvorrichtung 2 nicht
mehr notwendig, die Betrachterfenster 15, 15R, 15L, 28L entsprechend
der vertikalen Position des Betrachters vertikal nachzuführen, da
die Betrachterfenster 15, 15R, 15L, 28L in
dieser Richtung eine große
Ausdehnung aufweisen. Es besteht auch die Möglichkeit die lichtstreuende
Schicht auf dem Bildschirm 11 aufzubringen, welcher dann nicht
nur zur Abbildung und Darstellung dient, sondern auch die Fourier-Transformierte der
Wellenfront in nicht-kohärenter
Richtung streut.
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Die
Ausführungsbeispiele
der Erfindung gemäß den 4a, 5 und 6 beziehen
sich immer auf wenigstens eine eindimensionale Wellenfrontformvorrichtung 2 zur
Formung wenigstens einer einfallenden Wellenfront. Eine derartige
eindimensionale Wellenfrontformvorrichtung 2 ist in 7a in perspektivischer
Ansicht dargestellt. Wie gezeigt, sind die Spiegelelemente 3 als
Zeile bzw. Spalte auf dem Substrat 5 angeordnet. Die Aktuatormittel
sind hier nicht mit dargestellt.
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Wie 7b zeigt,
kann die Erfindung aber auch mit einer zweidimensional ausgeführten Wellenfrontformvorrichtung 2 realisiert
werden. In diesem Fall ist das Ablenkelement zum Erzeugen einer zweidimensionalen
Wellenfront nicht mehr notwendig. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Spiegelelemente 3 in
mehreren Zeilen bzw. Spalten auf dem Substrat 5 angeordnet.
Die Aktuatormittel kippen und/oder verschieben die Spiegelelemente 3 der zweidimensionalen
Wellenfrontformvorrichtung 2 in einer Vielzahl von Richtungen.
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Die 8 und 9 beschreiben
verschiedene Möglichkeiten
für das
zeitliche Multiplexing der Zeilen bzw. Spalten S der geformten Wellenfront 12 bei
der Realisierung von zweidimensionalen Wellenfronten eines Teilbildes
der rekonstruierten dreidimensionalen Szene für jeweils zwei oder mehrere Betrachter
B1 und B2 durch das Ablenkelement 13 im Zusammenspiel mit
der eindimensionalen Wellenfrontformvorrichtung 2. Gemäß 8 wird
die zweidimensionale Wellenfront eines Teilbildes erst für den Betrachter
B1 und dann für
den Betrachter B2 vollständig
aufgebaut. Gemäß 9 werden
die den einzelnen Betrachtern B1 und B2 zugehörigen Zeilen bzw. Spalten der
geformten Wellenfront eines Teilbildes abwechselnd nacheinander
dargestellt.
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Mögliche Einsatzgebiete
der Wellenfrontformvorrichtung 2 und der holographischen
Wiedergabeeinrichtung 1 können Displays für eine zwei- und/oder
dreidimensionale Darstellung für
den Privat- und Arbeitsbereich sein, wie beispielsweise für Computer,
Fernsehen, elektronische Spiele, Automobilindustrie zur Anzeige
von Informationen oder der Unterhaltung, Medizintechnik, hier insbesondere
für die
minimal-invasive Chirurgie oder die räumliche Darstellung tomographisch
gewonnener Daten oder auch für
die Militärtechnik
zur Darstellung von Geländeprofilen.