DE102006041875A1

DE102006041875A1 - Holographisches Projektionssystem mit Mikrospiegeln zur Lichtmodulation

Info

Publication number: DE102006041875A1
Application number: DE102006041875A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr. Häußler; Armin Dr. Schwerdtner
Original assignee: SeeReal Technologies SA
Current assignee: SeeReal Technologies SA
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2008-03-13
Also published as: WO2008025664A3; TWI384257B; JP5427034B2; JP2010501900A; WO2008025664A2; TW200813484A; US20100014136A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein holographisches Projektionssystem, bei dem Lichtmodulationsmittel SLM mit elektromechanisch beweglichen Mikrospiegeln eine Lichtwellenfront LW<SUB>mod</SUB> modulieren. Gemäß der Erfindung stellt ein Hologrammprozessor HP Mikrospiegelflächen von bekannten räumlichen Lichtmodulationsmitteln SLM, die als steuerbare Beugungsgitter auf einem Substrat einer Steuerschaltung angeordnet sind, durch Bewegen im rechten Winkel zum Substrat kontinuierlich jeweils auf eine Beugungsgitteramplitude ein, die vom Inhalt einer Folge von Videohologrammen abhängig sind. Die eingestellten Beugungsgitteramplituden modulieren eine von den Lichtmodulationsmitteln ausgehende Lichtwelle, welche eine interferenzfähige Beleuchtung generiert, mit einem Phasenhologramm, so dass die modulierte Lichtwelle direkt zur holographischen Rekonstruktion dient.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein holographisches Projektionssystem, welche zum Modulieren einer Lichtwellenfront Lichtmodulationsmittel mit individuell steuerbaren Modulatorzellen in Form von elektromechanisch beweglichen Mikrospiegeln, ein so genanntes Micro-Electro-Mechanical System (MEMS), enthält. Die Modulatorzellen werden von interferenzfähigem Licht beleuchtet und sind mit Folgen von Videohologrammen kodiert, um die optische Erscheinung von dreidimensionalen Szenen holographisch zu rekonstruieren. Das System soll vorrangig eine sich bewegende dreidimensionale Szene mit holographischen Videomitteln in Echtzeit oder zumindest zeitnahe darstellen. Dieses stellt besonders hohe Anforderungen an die Auflösung und Geschwindigkeit der Lichtmodulationsmittel, um holographische Darstellungen mit hoher Auflösung, Helligkeit und Kontrast bei geringem lokalem und temporärem Übersprechen zu realisieren. Da im Micro-Electro-Mechanical System die elektronische Steuerung und die Modulatorzellen auf einem Chip integriert sind, ist die Diagonale der Modulatorfläche der Lichtmodulationsmittel im Allgemeinen nur bis zu wenige Zentimeter groß. Um für einen oder mehrere Betrachter die dreidimensionale Szene in einem hinreichenden Betrachterwinkel darstellen zu können, wird die modulierte Lichtwellenfront mit einem optischen Projektionssystem vergrößert.
Darstellung des Problems
Projektionssysteme, welche die Lichtwellenfront vergrößern, sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Der Anmelder hat beispielsweise ein System zur holographischen Rekonstruktion in der älteren Patentanmeldung DE 10 2005 023 743 offenbart, die zum Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlicht war.
Diese Anmeldung beschreibt ein Projektionssystem, bei der hinreichend kohärentes Licht einen Mikro-Lichtmodulator beleuchtet. Die Vorrichtung weist ein Projektionssystem mit zwei Abbildungsmitteln auf, die das kohärente Licht in eine Betrachterebene mit wenigstens einem virtuellen Betrachterfenster abbilden. Dabei bildet ein erstes Abbildungsmittel ein auf dem Lichtmodulator kodiertes Hologramm vergrößert auf ein zweites gegenüber dem ersten Abbildungsmittel größeres Abbildungsmittel ab. Das größere Abbildungsmittel bildet in einem virtuellen Betrachterfenster ein Raumfrequenzspektrum (Fourier-Spektrum) des Lichtmodulators ab. Durch die optische Vergrößerung des kodierten Hologramms als Träger der holographischen Information auf das zweite Abbildungsmittel wird die Rekonstruktion der Szene in einem vergrößerten Rekonstruktionsraum auf Betrachteraugen eines oder mehrerer Betrachtern projiziert. Das virtuelle Betrachterfenster ist somit die Abbildung der verwendeten Beugungsordnung der Fourier-Ebene des Hologramms. Das erste Abbildungsmittel bildet den gesamten Lichtmodulator auf das zweite Abbildungsmittel ab.
Das zweite Abbildungsmittel stellt hier einen Ausgang des Projektionssystems zu jedem Betrachterfenster dar und definiert einen kegelstumpfförmigen Rekonstruktionsraum. In diesem wird eine rekonstruierte Szene rekonstruiert. Der Lichtmodulator kann derart kodiert werden, dass sich der Rekonstruktionsraum rückwärtig hinter dem zweiten Abbildungsmittel fortsetzt. Durch das Betrachterfenster kann der Betrachter somit die rekonstruierte Szene in dem großen Rekonstruktionsraum beobachten.
Es ist bekannt, die Lichtwellenfront in einem holographischen Projektionssystem sowohl mit Flüssigkristall-Lichtmodulatoren als auch mit digitalen Mikrospiegel-Einrichtungen (Digital Micromirror Devices = DMD) zu modulieren. Flüssigkristall-Lichtmodulatoren verursachen unter anderem infolge ihrer begrenzten Geschwindigkeit gravierende Nachteile und sind wenig geeignet für zeitkritische Anwendungen, wie z.B. für Zeit-Multiplexen von holographischen Teilansichten. Sie werden deshalb nachstehend nicht mehr betrachtet.
Eine bekannte Form von digitalen Mikrospiegel-Einrichtung, so genannte DMD-Modulatoren, enthält für jeden Pixel des Lichtmodulators einen mikroskopisch kleinen, kippbaren Mikrospiegel, der wie eine Wippe periodisch zwischen zwei Reflektionsrichtungen kippt. Zur Darstellung nutzt das Projektionssystem nur das reflektierte Licht von einer der beiden Reflektionsrichtungen. Das heißt, die räumliche Modulation des Lichtes erfolgt durch Pulsweitenmodulation und es kann nur die Lichtintensität beeinflusst werden. Die Anwendung für eine holographische Projektion ist beispielsweise aus der US-Patentanmeldung US 2002/176127 mit dem Titel „Digital Micro-Mirror Holographic Projection" bekannt. Da DMD-Modulatoren weder die Amplituden und noch die Phasen von Licht direkt beeinflussen, sind auch diese nur bedingt für Holographie geeignet, da sie nur eine eingeschränkte zeitliche Kohärenz ermöglichen.
Für eine zweidimensionale Darstellung von Bildern mit einem Projektionssystem sind außerdem verschiedene reflektierende Lichtmodulatoren mit steuerbaren Lichtbeugungsgittern bekannt. Diese enthalten für jeden Pixel mehrere längliche, zu einem Beugungsgitter angeordnete Mikrospiegel, die durch Steuerspannung mechanisch ausgelenkt werden. Dabei wird elektronische Bildinformation in entsprechende Phasenmodulation einer Lichtwelle umgewandelt. Das Projektionssystem wandelt dann die Phasenmodulation der Lichtwellen in Lichtintensitätsvariationen in einem Betrachterbereich um, indem beispielsweise das unmodulierte Licht abgeblockt wird, und das modulierte Licht zum Betrachterbereich durchgelassen wird. Zu den Vorteilen derartiger Modulatoren zählt neben einer günstigen Energiebilanz zur Ansteuerung durch Miniaturisierung der Pixel auch eine extrem große realisierbare Pixelzahl.
Bei diesen Mikromodulatoren enthält jede Modulatorzelle mikrofeine, abwechselnd sowohl feststehende Mikrospiegel als auch mit Auslenkbewegungen quer zum Grundkörper als reflektierende Bändchen ausgeführte, bewegliche Mikrospiegel. In der Literatur werden diese Lichtmodulatoren beispielsweise bei der Fa. Eastman Kodak Company als Grating Elektromechanical System (GEMS^TM) oder bei der Fa. Silicon Light Machines, Inc, als Grating Light Valves (GLV^TM) bezeichnet. Ein mechanisches Auslenken ausgewählter Bändchen oder ein Auslenken einzelner Abschnitte der Bändchen senkrecht zum Substrat verändert die optischen Weglängen von Teilen der reflektierten Wellenfront. Dadurch tritt eine Beugung der Wellenfront auf.
Nachfolgend wird in kompakter Form dargestellt, welche der vielen Druckschriften den technischen Hintergrund der für die Erfindung benutzten Lichtmodulationsmittel am besten darstellen.
Ein steuerbarer Lichtmodulator mit Beugungsgitter-Lichtventilen, der zur Modulation eines einfallenden Lichtstrahls mit einer definierten Wellenlänge für eine zweidimensionale Bilddarstellung in herkömmlichen Projektionssystemen benutzt wird, ist aus der europäischen Patentschrift EP 1 090 322 B1 mit dem Titel „Verfahren und Vorrichtung zur Modulation eines Lichtstrahls für eine zweidimensionale Bilddarstellung" bekannt. Jede Modulatorzelle ist als Beugungsgitter ausgeführt und enthält mehrere verformbare, längliche Elemente mit einer reflektierenden Oberfläche, welche an ihren Enden parallel über einem Substrat aufgehängt sind. Jedes zweite reflektierende Element einer Modulatorzelle ist durch eine Steuerspannung um eine mechanische Beugungsgitteramplitude in Richtung zum Substrat gezielt verformbar, ohne dabei das Substrat zu berühren. Durch einen im Verhältnis zur Gitteramplitude großen Abstand zwischen den Elementen und dem Substrat werden eine Hysterese und andere Steuerverzerrungen beim Auslenken vermieden.
Eine definierte Vorspannung als Steuerspannung hält alle reflektierenden Elemente einer Modulatorzelle in einer gemeinsamen Ruheposition mit gleichem Abstand zum Substrat. Dabei reflektiert die Zelle als Ganzes eine Lichtwelle ohne Lichtbeugung, d.h. sie wirkt ohne Ansteuerung wie ein ebener Spiegel.
Eine Zelle beugt jedoch die Lichtwelle, wenn die Steuerspannung jedes zweite reflektierende Element gezielt verformt. Beim Verformen drückt die Steuerspannung einen annähernd ebenen Mittelbereich der Elemente mit einer Gitteramplitude von λ/4 in Richtung zum Substrat. Die Differenz der Weglängen zwischen den verformten und den unverformten reflektierenden Elementen beträgt dann die halbe Wellenlänge, was in Folge von Interferenz ein Beugen der eingehenden Lichtwelle in die positive und negative erste Beugungsordnung bewirkt. Ein Feinabgleich der Gitteramplitude über eine Änderung der Steuerspannung ist vorgesehen.
Eine Sammellinse sammelt das an den Beugungsgittern gebeugte Licht und bringt dieses als diskrete Bildlichtpunkte eines zweidimensionalen Bildes in einen Betrachterbereich. Obwohl die sich ändernde Gitteramplitude die Phase von Teilen der Lichtwellen beeinflusst, bestimmt auch bei dieser konventionellen Betriebsart von Modulatoren mit steuerbaren Beugungsgittern das Verhältnis zwischen Reflexion und Beugung während eines definierten Zeitabschnittes die Anzeigeintensität jeder Modulatorzelle.
In einer Ausführung enthält das Projektionssystem Schlitzblenden, die nur das in den ersten Beugungsordnungen gebeugte Licht aus das System austreten lassen. In einer weiteren Ausführungsform liegen zusätzlich über den Enden der reflektierenden Elemente starre Reflektoren, Lichtabschirmungen oder Blenden. Diese sichern, dass das zweidimensionale Bild ausschließlich von den annähernd ebenen Mittelbereichen der reflektierenden Elemente generiert wird. Der Modulator stellt damit durch Absenken der Mikrospiegel aus ihrer Ruheposition eindeutig definierte Phasenverhältnisse ein.
Das Europäische Patent EP 1 122 577 B1 mit dem Titel „Spatial Light Modulator with conformal grating device" beschreibt ebenfalls einen steuerbaren mechanischen Beugungsgitter-Lichtmodulator mit Mikrospiegeln. Jede Modulatorzelle besitzt mindestens ein lang gestrecktes elastisches Bändchen mit reflektierenden Flächen. Das Bändchen ist an den Enden und durch mindestens einen Zwischenträger so gelagert, dass abwechselnd fest verankerte und mechanisch biegsame Abschnitte des Bändchens ein steuerbares Beugungsgitter bilden. Das Phasengitter entsteht durch elastisches Verformen der biegsamen Abschnitte mit einem Auslenken zum Substrat von einem Viertel der Lichtwellenlänge λ/4, so dass ein Beugungsgitter entlang der Bändchen liegt. Der Modulator arbeitet digital. Er weist einen beugenden Schaltzustand auf, in dem die verformbaren Abschnitte der Bändchen zum Substrat gezogen werden, um ein Beugungsgitter zu bilden, und einen reflektierenden Schaltzustand, in dem die Bändchen wie ein ebener Spiegel Licht reflektieren. Beim Beugen gelangt der größte Teil des Lichts in die positive und die negative erste und zweite Beugungsordnung. Abhängig vom optischen Design des Projektionssystems können ein oder mehr dieser Beugungsordnungen optisch genutzt werden. Für Anwendungen, die einen hohen Kontrast und guten Leistungsdurchsatz erfordern, sollte das reflektierte ungebeugte Licht vom System gesperrt werden. Die Reflektionsrichtung für das ungebeugte Licht wird nachfolgend als Beugungsordnung D₀ bezeichnet.
Ein Display, welches den bekannten Beugungsgitter-Lichtmodulator benutzt, ist sowohl aus der EP 1 193 525 mit dem Titel „Electromechanical grating display system with spatially separated light beams" als auch aus der Internationalen Patentanmeldung WO 98/41893 mit dem Titel: „Display device incorporating one-dimensional high-speed grating light valve array" bekannt. Die Modulatorzellen von beiden bekannten Lösungen reflektieren oder beugen entsprechend von Bildinformation Licht, welches dann in bestimmte separate Richtungen fällt. Das Licht wird über ein eigenes Linsensystem und einen Umlenkspiegel, welcher sich auf der optischen Achse des Projektionssystems befindet, nahezu senkrecht auf die Modulatorzellen gerichtet
Ein optisches System trennt mit Hilfe des Umlenkspiegels und Blenden zumindest das ungebeugte Licht vom gebeugten Licht, wobei letzteres durch die Linse als Bild auf einer Projektionsfläche sichtbar wird. So wird in einer für das menschliche Auge nicht erkennbaren Geschwindigkeit das Bild auf der Projektionsfläche aufgebaut.
Die bisher beschriebenen Anwendungen Beugungsgitter-Lichmodulatoren stellen im Bildprojektionssystem die Lichtintensität der modulierten Welle digital mit Pulsweitenmodulation über das Tastverhältnis ein. Ein Bildsignal schaltet jede Modulatorzelle zwischen den Funktionen als Beugungsgitter und als reflektierender Spiegel hin und her und eine Projektionsoptik bildet die Modulatorzellen in eine Projektionsebene ab. Da Blenden oder halbdurchlässige Spiegel das ungebeugte Licht der Beugungsordnung D₀ abblocken oder zur Lichtquelle zurück reflektieren, erscheint die Modulatorzelle dunkel, wenn alle Bändchen der Zelle auf den gleichen Abstand zum Substrat eingestellt sind. Wird dagegen auf den Bändchen einer Zelle ein Phasenprofil mit verschiedenen Abständen zum Substrat eingestellt, erscheint die Modulatorzelle hell.
Es sind aber auch Lösungen bekannt, welche die Lichtintensität der Modulatorzellen durch eine kontinuierliche Einstellung einer Beugungseffizienz einstellen. Beispielsweise beschreibt die Europäische Patentanmeldung EP 1 296 171 mit dem Titel: „Electro-mechanical grating device having a continuously controllable diffraction efficiency" eine als Intensitätsmodulation bezeichnete Modulation, bei der die Beugungseffizienz eines Modulators mit Beugungsgittern kontinuierlich über die Gitteramplituden gesteuert wird. Dafür ist für jede Modulatorzelle die Gitteramplitude kontinuierlich zwischen einem Punkt mit geringer oder keiner Beugungsintensität und einem Punkt mit maximaler Beugungsintensität einstellbar. Die für eine maximale Beugungsintensität genutzte Amplitude beträgt dann maximal ein Viertel der genutzten Lichtwellenlänge. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Gitterstrukturen sind hier unter anderem zwei Sätze von deformierbaren länglichen Elemente kammartig gegeneinander verschachtelt und ohne Zwischenträger an den Enden über einen Schacht so gelagert, dass diese alternierend gegeneinander gezielt deformiert werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, unter den bekannten Lichtmodulationsmitteln zum Modulieren einer Lichtwellenfront mit individuell steuerbaren Modulatorzellen, die elektromechanisch bewegliche Mikrospiegelflächen aufweisen, solche zu finden, die in einem holographischen Projektionssystem eine hohe Qualität der holographischen Rekonstruktion ermöglichen, insbesondere eine hinreichende Auflösung und Helligkeit bei einer schnellen Folge von Videohologrammen der bewegten dreidimensionalen Szene. Gleichzeitig soll die Erfindung die technischen Mittel aufzeigen, die notwendig sind, um derartige Lichtmodulationsmittel in einem Projektionssystem für eine holographische Rekonstruktion in hoher Qualität zu nutzen, insbesondere, um eine hohe Auflösung und ein geringes Rauschen bei einer schnellen Folge von Videohologrammen zu realisieren.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, bekannte räumliche Lichtmodulationsmittel, bei denen die Modulatorzellen in Form steuerbarer Beugungsgitter mit Mikrospiegelflächen auf dem Substrat mindestens einer Steuerschaltung integriert sind, seriell mit Phasenhologrammen zu kodieren, welche einer Folge von Videohologrammen einer sich bewegenden Szene entsprechen. Die Steuerschaltung bewegt die Mikrospiegelflächen im rechten Winkel zum Substrat mit mechanischen Beugungsgitteramplituden, die vom Inhalt der kodierten Phasenhologramme abhängen. Für eine von den Modulatorzellen ausgehende Lichtwelle, welche eine interferenzfähige Beleuchtung generiert, arbeiten so die Modulatorzellen als steuerbare Beugungsgitter mit einer örtlich kontinuierlich einstellbaren Phasenmodulation. Dabei modulieren und beugen die Beugungsgitter der Lichtmodulatormittel die ausgehende Lichtwelle, wobei gebeugte und phasenmodulierte Lichtwellenanteile entstehen. Diese Lichtwellenanteile dienen zur holographischen Rekonstruktion.
Ein technisches Problem bei der Realisierung stellen dabei jedoch die feststehenden Mikrospiegelflächen der steuerbaren Beugungsgitter dar, welche zwischen den bewegten Mikrospiegelflächen liegen. Diese bewirken unabhängig von der Amplitude der bewegten Mikrospiegelflächen einen permanenten Anteil an ungebeugtem Licht in der Beugungsordnung D₀. Ähnlich, wie bei konventionellen zweidimensionalen Displays mit den genannten Lichtmodulatoren, würde dieser Lichtanteil als Träger ohne holographische Information bei der holographischen Rekonstruktion stören. Deshalb muss das Projektionssystem mit an sich bekannten Separationsmitteln die gebeugten Lichtanteilen der modulierten ausgehenden Lichtwelle so separieren, dass nur die Lichtwellenanteile, welche eine holographische Information tragen, das System über einen Ausgangspfad zum Rekonstruieren verlassen
Gemäß der Erfindung weist das optische System Fourier-Transformations-Mittel auf, welche das auf den Modulatorzellen kodierte Phasenhologramm in eine erste Fourier-Ebene transformieren. In dieser Fourier-Ebene erscheint ein Fourier-Spektrum, das heißt, das Raumfrequenzspektrums der modulierten Lichtwelle des Phasenhologramms, welches die gebeugten und phasenmodulierten Lichtwellenanteile und unmoduliertes Licht jeweils in lokal verschiedenen Raumbereichen enthält.
In der Fourier-Ebene sind sowohl die Separationsmittel als auch optische Vergrößerungsmittel angeordnet, um das optisch separierte, phasenmodulierte Licht des Phasenhologramms, das die Separationsmittel ausschließlich aus einer einzigen Beugungsordnung vollständig separieren, vergrößert auf einem Projektionsschirm abzubilden.
Der Projektionsschirm ist als fokussierende Optik ausgeführt, so dass er nur das separierte, phasenmodulierte Licht, welches die holographische Information des Phasenhologramms trägt, in einem Rekonstruktionsraum vor den Augen von Betrachtern in virtuelle Betrachterfenster fokussiert. Dabei rekonstruieren phasenmodulierte Lichtwellenanteile aus der separierten Beugungsordnung durch Interferenz eine Lichtwellenfront aus Objektlichtpunkten. Die Lichtwellenfront entspricht optisch der dreidimensionalen Szene und breitet sich zu den Betrachteraugen aus.
Der Projektionsschirm kann sowohl als Fokuslinse oder als Hohlspiegel ausgeführt sein. Im Interesse eines großen verfügbaren Betrachterwinkels beim Betrachten der Rekonstruktion, ist es wünschenswert, dass der Projektionsschirm eine möglichst große Schirmdiagonale aufweist. Deshalb ist ein Projektionsschirm mit einem Hohlspiegel kostengünstiger zu realisieren.
Das Phasenmodulationsverhalten der genannten Beugungsgitter-Lichtmodulatoren eignet sich auf Grund der schnellen Arbeitsgeschwindigkeit der Mikrospiegel und einer kostengünstig realisierbaren hohen Auflösung besonders gut zum holographischen Rekonstruieren von dreidimensionalen Szenen.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die bekannten Modulatoren für ein zweidimensionales Videodisplay mechanisch so dimensioniert sind, dass sie nur eine begrenzte maximale Beugungsgitteramplitude von einem Viertel der benutzten Lichtwellenlänge ausführen können. Damit können die Modulatorzellen in der modulierten Welle nur einen Phasenwertebereich zwischen einem minimalen Wert φ_min = 0 und einem maximalem Wert φ_max = π einstellen. Dieser Phasenwertebereich erstreckt sich in der modulierten Welle nur über eine halbe Lichtwellenlänge. Für eine fehlerfreie holographische Rekonstruktion mit Phasenhologrammen fehlen damit alle Phasenwerte des Phasenwertebereichs, der innerhalb der zweiten Hälfte der Lichtwellenlänge liegt. Diese können nur durch ein Verdoppeln der maximalen Gitteramplitude eingestellt werden.
Das Verdoppeln der maximalen Gitteramplitude kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass Lichtmodulatoren, die für eine Wellenlänge im Infrarotbereich konzipiert sind, für eine holographische Rekonstruktion mit sichtbarem Licht der halben Wellenlänge beleuchtet werden.
Prinzipiell können die bekannten Lichtmodulatoren auch für die doppelte Gitteramplitude ausgelegt werden. Das macht jedoch eine kostenintensive Neukonstruktion der bekannten konventionellen Modulatoren erforderlich. Außerdem erschweren zahlreiche mechanische Maßnahmen zum Optimieren des dynamischen Verhaltens das Verdoppeln der Gitteramplitude. Eine lineare Phasenmodulation ist höheren Gitteramplituden wegen einer zunehmenden unlinearen Bewegung, die das Biegeverhalten der verformten Gitterelemente bewirkt, und einem Anwachsen der benötigten Steuerspannungen schwierig. Auch eine Drift in Folge von Umwelteinflüssen, insbesondere von Änderungen der Temperatur oder ein Kriechen der Mikrospiegel können die Widergabequalität stören.
Um diese Nachteile zu umgehen, betrifft eine erweiterte Ausführung der Erfindung ein holographisches Projektionssystem, bei welchem die Lichtmodulationsmittel unter Beibehaltung der Grundidee der Erfindung zwei optisch in Serie geschaltete räumliche Gitterlichtmodulatoren enthalten. Diese Gitterlichtmodulatoren sind über ein optisches Abbildungssystem gekoppelt und realisieren im Verbund eine kontinuierliche Phasenmodulation über den gesamten Phasenbereich, der innerhalb einer Lichtwellenlänge liegt.
Eine weitere Ausführung der Erfindung zeigt technische Merkmale, mit denen mechanische Verzerrungen in der analogen Auslenkung der Spiegel linear gehalten werden können. Dabei wird das mechanische Absenken jedes Bändchens gemessen und dynamisch geregelt.
Ausführungsbeispiele
Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden
Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1: eine Draufsicht auf ein Projektionssystem gemäß der Erfindung mit einem Beugungsgitter-Lichtmodulator mit Modulatorzellen in Form von steuerbaren Beugungsgittern zur räumlichen Lichtmodulation und einer Fokuslinse als Projektionsschirm;
2: zeigt Einzelheiten einer einzelnen Modulatorzelle eines bekannten Beugungsgitter-Lichtmodulators
3: eine andere Ausführung des Projektionssystems von 1 in einer Seitenansicht mit einem Hohlspiegel als Projektionsschirm und einem Raumfrequenzfilter in der Bildebene des Beugungsgitter-Lichtmodulators;
4: eine erweiterte Ausführung der Erfindung, bei der die Lichtmodulationsmittel zwei optisch in Serie geschaltete räumliche Beugungsgitter-Lichtmodulatoren enthalten, welche im Verbund den erforderlichen vollständigen Phasenmodulationsbereich realisieren.
1 zeigt ein holographisches Projektionssystem mit Lichtmodulationsmitteln, die aus einem einzigen Beugungsgitter-Lichtmodulator SLM bestehen. Der Lichtmodulator SLM weist eine Modulatorfläche mit Modulatorzellen auf, die als Mikrospiegelstruktur auf dem Substrat einer Steuerschaltung integriert sind und separat steuerbare Beugungsgitter bilden. Der Lichtmodulator SLM ist im vorliegenden Fall einer der bekannten Beugungsgitter-Lichtmodulatoren mit mehreren elektromechanisch beweglichen Mikrospiegelflächen für jede Modulatorzelle, welche mit Hilfe von holographischer Eingangsinformation gesteuert werden.
Im Interesse einer hohen Qualität der holographischen Rekonstruktion, soll die Beugungsgitteramplitude A der Mikrospiegel jeder Modulatorzelle mindestens bis zu einer halben Lichtwellenlänge absenkbar sein. Da der Lichtmodulator SLM im reflektierenden Betrieb arbeitet, können dadurch die Modulatorzellen jeden gewünschten örtlichen Phasenwert innerhalb der gesamten Lichtwellenlänge λ einstellen.
Eine einzige Modulatorzelle eines solchen Modulators ist beispielsweise in 2 schematisch gezeigt. Jede Zelle enthält feststehende Mikrospiegelflächen 21, 22, 23 und 24 und Mikrospiegelflächen 31, 32 und 33, welche durch Steuerspannung kontinuierlich bis zu einer maximalen Beugungsgitteramplitude A_max = λ/2 über ein Substrat 10 abgesenkt werden können.
Bei diesem Typ von Beugungsgitter-Lichtmodulator sind alle Modulatorzellen zu einer einzigen Zeile angeordnet. Um die Fläche einer Lichtwellenfront zu modulieren, muss eine bekannte Scannereinrichtung benutzt werden, welche die Querschnittsfläche der modulierten Lichtwellenfront zeilensequentiell generiert. Da der Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Zeilenscanner hinreichend bekannt sind, wurde auf eine Darstellung in dieser Anmeldung verzichtet. Der Zeilenscanner kann beispielsweise ein mechanisch schwenkbarer Umlenkspiegel sein und ist in 3 als Kasten SM dargestellt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach 1 beleuchtet eine Lichtquelle LS die Mikrospiegel-Struktur mit interferenzfähigem Licht einer definierten Wellenlänge λ. Ein halbdurchlässiger Umlenkspiegel M, der auf der optischen Achse liegt, führt vorteilhaft das Licht senkrecht zur Modulatorfläche zu den Mikrospiegeln. Das heißt, die Lichtquelle LS und der halbdurchlässige Spiegel M sind im Beispiel so zum Lichtmodulator SLM angeordnet, dass sich das von der Lichtquelle LS generierte Licht im Wesentlichen entlang zur Absenkrichtung der Beugungsgitter des Lichtmodulators SLM ausbreitet. Dadurch erzielen die beweglichen Mikrospiegelflächen 31, 32, 33 mit einer Absenkbewegung von bis zur halben Lichtwellenlänge λ/2 die gewünschte Phasenmodulation einer vom Lichtmodulator SLM fortlaufenden Lichtwelle LW_mod, welche, wie 2 zeigt, neben anderen höheren Beugungsordnungen hauptsächlich Lichtanteile der positiven und negativen ersten Beugungsordnungen D_–1 und D₊₁ und ungebeugtes Licht D₀ enthält. Da höhere Beugungsordnungen für die Realisierung der Erfindung nicht nutzbar sind, wurden diese im Interesse einer besseren Übersichtlichkeit in 1 und 2 nicht dargestellt.
Jede Zelle des Lichtmodulators SLM ist mit einem separaten Ausgang eines Hologrammprozessors HP verbunden, der jeweils in Abhängigkeit vom Inhalt einer Folge von Videohologrammen die diskreten Werte einer holographischen Kodierung für ein Elektrohologramm bereitstellt, das im vorliegenden Fall speziell als Phasenhologramm berechnet wurde. Die Kalkulation eines solchen Phasenhologramms aus vorliegender Information zu einer dreidimensionalen Szene ist aus verschiedenen Veröffentlichungen bekannt und soll in dieser Anmeldung nicht weiter ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung erfordert wie auch herkömmliche zweidimensionale Displays Separationsmittel wie Blenden- oder Sperrmittel zum Entfernen von störenden Lichtanteilen aus der modulierten Lichtwelle. Diese müssen wirksam einen Austritt von ungebeugtem Licht aus dem Projektionssystem zum Betrachter verhindern. Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen kann jedoch zur holographischen Rekonstruktion nur der von den Mikrospiegelflächen der Beugungsgitter gebeugte und phasenmodulierten Lichtwellenanteil genutzt werden, welcher innerhalb einer einzigen Beugungsordnung liegt. Sieht ein Betrachter auch Licht von weiteren Beugungsordnungen, entstehen vor den Betrachteraugen Rekonstruktionen der 3D-Szene an verschiedenen Orten mehrfach.
Gemäß der Erfindung wird deshalb das optische System durch die Anordnung von Fokusmitteln und Lichtseparationsmitteln so gestaltet, dass das System nur den vom Lichtmodulator SLM gebeugten und phasenmodulierten Lichtwellenanteil zum Rekonstruieren nutzt.
Dafür enthält das Projektionssystem Fourier-Transformationsmittel, beispielsweise eine Sammellinse L1, welche die modulierte Lichtwelle in eine Fourier-Ebene FTL transformiert, so dass in dieser Ebene das Fourier-Spektrum des Phasenhologramms mit allen störenden Lichtanteilen liegt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Fourier-Ebene FTL oder zumindest nahe der Fourier-Ebene eine Lochblende AP angeordnet. Diese bildet ein Raumfrequenzfilter und ist geometrisch so geformt ist, dass diese das modulierte Licht der positiven ersten Beugungsordnung D₊₁ ausschließlich und, im Interesse einer fehlerfreien Rekonstruktion, vollständig zum Lichtaustritt des Projektionssystems durchlässt. Die Blende kann grundsätzlich auch so angeordnet werden, dass diese an Stelle des modulierten Lichts der positiven ersten Beugungsordnung D₊₁ das modulierte Lichts der negativen ersten Beugungsordnung D_–1 separiert. Andere, höhere Beugungsordnungen sind wegen der geringen Intensität für eine holographische Rekonstruktion wenig geeignet.
In der Fourier-Ebene FTL der Sammellinse L1 liegt außerdem ein optisches Vergrößerungsmittel in Form einer Projektionslinse L2, das die aus einer Beugungsordnung mit der Lochblende AP separierten phasenmodulierten Lichtwellenanteile vergrößert auf einen großflächigen Projektionsschirm L3 projiziert. Der Projektionsschirm L3 kann im vorliegenden Fall entweder eine fokussierende Linse oder vorteilhaft ein fokussierender Spiegel sein.
Der Projektionsschirm L3 projiziert den separierten phasenmodulierten Lichtwellenanteil in ein Betrachterfenster OW, das jeweils vor den Augen eines Betrachters liegt. Analog zur Wiedergabe von zweidimensionalen Bildern weist der Projektionsschirm L3 im Interesse eines großen Betrachterwinkels einen sehr viel größeren Querschnitt als das oder die Betrachterfenster OW auf.
Das Phasenhologramm auf dem Lichtmodulator SLM ist so kodiert, dass die Rekonstruktion der dreidimensionalen Szene im Raum zwischen dem Projektionsschirm L3 und dem Betrachterauge erfolgt.
Das in 1 dargestellte holographische Projektionssystem nutzt damit das Grundprinzip eines Projektionssystems, das die Anmelderin bereits in ihrer älteren Patentanmeldung DE 10 2005 023 743 dargestellt hat. Die 1 zeigt mit den Beugungsordnungen D_–1, D₊₁ und D₀, dass der Lichtmodulator SLM nur in der Horizontalen eine steuerbare Beugung der ausgehenden Lichtwelle realisiert. Daraus folgt, dass die benutzten Lichtmodulatoren die Lichtwelle nur in Zeilenrichtung modulieren und eine holographische Rekonstruktion deshalb nur zeilenweise erfolgen kann.
Die Hologramme müssen deshalb als eindimensionale Zeilenhologramme kodiert werden, welche, wie in der Videotechnik üblich, mit bekannten Scanner-System zeilenweise auf die Augen von Betrachtern projiziert werden. Eindimensionale Zeilenhologramme weisen nur in horizontaler Richtung eine Parallaxeinformation für die Betrachteraugen auf. Die entsprechende Technologie dafür und deren Vorteile sind hinreichend bekannt. Da diese Technologie nicht Gegenstand der Erfindung ist, erfolgen in dieser Beschreibung keine weiteren Ausführungen.
Im Gegensatz zu bekannten Lösungen muss im vorliegenden Fall der Umlenkspiegel M halbdurchlässig ausgeführt werden, weil ein konventionell benutzter vollständig reflektierender Umlenkspiegel M, der funktionsbedingt auf der optischen Achse, also im Strahlengang des Systems, liegen muss, auch wichtige, für eine fehlerfreie Rekonstruktion benötigte, modulierte Lichtanteile der genutzten Beugungsordnung D₊₁ abschatten würde.
Die Geometrie und Größe des Ablenkspiegels M sind so zu wählen, dass dieser mit seiner Position im Strahlengang der fortlaufenden Lichtwelle für alle Teile der benutzten Beugungsordnung D₊₁ der Lichtwelle LW_mod gleiche optische Eigenschaften aufweist, so dass alle Teile der separierten Welle beim Durchlaufen des Spiegels M in gleicher Weise optisch beeinflusst werden und die Kohärenz erhalten bleibt.
Dem Fachmann wird klar sein, dass das interferenzfähige Licht auch anders als dargestellt zur Mikrospiegel-Struktur geführt werden kann, beispielsweise über selektive Strahlenteiler und/oder mit einem direkt strahlenden Lichtquellensystem schräg zur Auslenkrichtung. Dieses erfordert dann ein entsprechendes Anpassen der optischen Komponenten und ist nicht Gegenstand der Erfindung. Beispielsweise muss man bei einer direkten Lichtzuführung schräg zu den Mikrospiegelflächen die Mikrospiegelsteuerung die Spiegelflächen 31 ... 33 mit einer anderen Beugungsgitteramplitude absenken.
In einer Fortführung der Erfindung können weitere Separationsmittel auch in der Bildebene des Lichtmodulators SLM angeordnet sein.
Das beschriebene Projektionssystem arbeitet wie folgt:
Die Lichtquelle LS beleuchtet den Lichtmodulator SLM und die Sammellinse L1 bildet die Lichtquelle LS in der Fourier-Ebene FTL ab, in deren Nähe sich die Lochblende AP und die Vergrößerungslinse L2 befinden. Da der Lichtmodulator SLM in unmittelbarer Nähe zur Sammellinse L1 angebracht ist, befindet sich in der Bildebene der Lichtquelle LS auch die Fourier-Transformierte des Lichtmodulators SLM. Ein Bereich mit ungebeugtem Licht, die Beugungsordnung D₀, welches die feststehenden Mikrospiegelflächen 21 ... 24 reflektieren, liegt in dieser Ebene dort, wo das Abbild der Lichtquelle LS liegt.
Wie die 2 zeigt, treten die Beugungsordnung D₊₁ bei einem Winkel von +α₁ bzw. die Beugungsordnung D_–1 bei einem von –α₁ auf. Die Winkel ±α₁ hängen vom Mittenabstand p zwischen zwei benachbarten absenkbaren Mikrospiegelflächen und der Lichtwellenlänge λ ab und sind darstellbar durch die Formel (1): ± α1 = ± λ/p (1)
Weitere Beugungen des Lichts treten auch in höheren Beugungsordnungen auf, die für die vorliegende Erfindung außer Acht bleiben.
Wenn alle beweglichen Mikrospiegelflächen um eine gleiche Amplitude abgesenkt werden, tritt unabhängig von der Amplitude die Beugung in den ersten Beugungsordnungen D₊₁, D_–1 bei den durch Formel (1) definierten Winkel auf.
Sind dagegen die beweglichen Mikrospiegelflächen mit verschiedenen Amplituden abgesenkt, verteilt sich das Licht der ersten Beugungsordnungen D₊₁, D₊₁ jeweils auf einen Winkelbereich um ± α₁ herum, d.h. von α_n = 0,5 λ/p bis 1,5 λ/p.
Einer dieser Winkelbereiche ist für ein holographisches Projektionsdisplay nutzbar. Das Licht in den übrigen Winkelbereichen muss separiert werden.
In 1 ist die Lochblende AP so gelegt, dass das ungebeugte Licht D₀ und das gebeugte der Beugungsordnung D_–1 gesperrt werden und das gebeugte Licht der Beugungsordnungen D₊₁ zum Systemausgang durchgelassen wird.
Beim Entwurf des Projektionssystems ist darauf zu achten, dass sich das Licht der Beugungsordnungen D₊₁ mit dem einer benachbarten Beugungsordnung, also dem ungebeugten Licht D₀ oder einer höheren Beugungsordnung, nicht überlappen darf.
Die Lochblende AP muss abhängig vom Abstand d ihres Standortes, der Fourier-Ebene FTL, zum Lichtmodulator SLM so gestaltet und angeordnet sein, dass diese nur einen Durchlassbereich von 0,5 λ*d/p bis 1,5 λ*d/p aufweist.
Die Vergrößerungslinse L2 bildet den Lichtmodulator SLM auf dem Projektionsschirm L3 und der Projektionsschirm L3 die Öffnung der Lochblende AP in die Betrachterebene OP ab. Das Bild der Öffnung der Lochblende AP bildet in der Betrachterebene OP ein virtuelles Betrachterfenster OW, durch das die holographisch rekonstruierte 3D-Szene 3DS zu sehen ist. Es ist darauf zu achten, dass der Betrachter durch das Betrachterfenster immer nur Licht einer Beugungsordnung sieht, da sonst störende Mehrfachrekonstruktionen der 3D-Szene zu sehen sind.
3 zeigt eine andere Ausführung des Projektionssystems gemäß der Erfindung mit einem Hohlspiegel als Projektionsschirm L3 und einem Raumfrequenzfilter in Form einer Lochrasterblende A2 in der Bildebene des Lichtmodulators SLM.
Die erste Lochblende A1 ist optional und liegt in der Fourier-Ebene. Dort separiert diese nur die höheren Beugungsordnungen. Eine ausreichende Unterdrückung höherer Beugungsordnungen kann auch durch einen hohen Füllfaktor des Lichtmodulators SLM erreicht werden. Die Vergrößerungslinse L2 bildet den Lichtmodulator SLM in die Ebene des Hohlspiegels L3 ab. Dort befindet sich die Lochrasterblende A2. Diese hat ein Rastermaß, das gleich dem vergrößerten Mittenabstand p des vergrößert abgebildeten Lichtmodulators SLM ist. Die Lochrasterblende A2 ist so positioniert, dass die beweglichen Mikrospiegelflächen 31 ... 33 auf die transparenten Teile der Lochrasterblende A2 und die feststehenden Mikrospiegelflächen 21 ... 24 auf die absorbierenden Teile der Blende A2 abgebildet werden. Somit wird das von den feststehenden Flächen 21 ... 24 reflektierte Licht gesperrt. Das von den beweglichen Flächen modulierte Licht rekonstruiert die 3D-Szene, die durch ein virtuelles Betrachterfenster OW in der Betrachterebene OP betrachtet werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung zeigt die 4, bei der die Lichtmodulationsmittel einen ersten Beugungsgitter-Lichtmodulator SLM1 enthält, welchen Abbildungsmittel, hier die Sammellinse L1 und eine zweite Sammellinse L4 auf einen zweiten, gegenüberliegenden Beugungsgitter-Lichtmodulator SLM2 abbilden. Die gleichartigen Lichtmodulatoren SLM1 und SLM2 sind so ausgerichtet, dass die Weglängen der ausgehenden modulierten Lichtwelle optisch in Serie geschaltete sind und im Verbund alle gewünschten Phasenmodulationswerte realisieren. Somit lässt sich die Phase auch dann bis zu einem maximalen Phasenwinkel φ_max = 2π modulieren, wenn jeder der Lichtmodulatoren SLM1 und SLM2 nur eine kleine Beugungsgitteramplitude aufweist. Beispielsweise, wenn die Lichtmodulatoren SLM1 und SLM2 konventionelle Ausführungen für zweidimensionale Geräte sind und mit einer maximalen Beugungsgitteramplitude von einem Viertel der Lichtwellenlänge nur einen maximalen Phasenwinkel φ_max = π ermöglichen.
Vorteilhaft liegen die Lichtmodulatoren SLM1 und SL2 einander gegenüber, wobei der zweite Lichtmodulator SLM2 in der Abbildebene vom ersten Lichtmodulator SLM1 liegt.
Im Strahlengang zwischen beiden Lichtmodulatoren SLM1 und SLM2 sind der erste halbtransparente Spiegel M zum Einkoppeln des interferenzfähigen Lichts der Lichtquelle LS auf den Beugungsgitter-Lichtmodulator SLM1 angeordnet und ein zweiter halbtransparenter Spiegel M2 zum Auskoppeln der modulierten Lichtwelle LW_mod aus dem Beugungsgitter-Lichtmodulator SLM2 auf die Vergrößerungslinse L2 der Projektionsvorrichtung. Bei dieser Ausführung der Erfindung liegen in der Ebene der Vergrößerungslinse L2 die aus 1 bekannte die Lochblende A, ein Abbild der Lichtquelle LS und die Fourier-Transformierte FTL der Lichtmodulationsmittel, also beider Lichtmodulatoren SLM1 und SLM2.
Eine weitere Verbesserung der Erfindung betrifft die kontinuierliche Bewegung der Mikrospiegel. Für eine gute Objektrekonstruktion ist eine exakte Einstellung der gewünschten Phase in der Lichtwelle LW_mod nötig. Die Absenkung jedes Mikrospiegels wird durch eine zwischen dem Spiegel und dem Substrat liegende Steuerspannung gesteuert. Eine Ansteuerung nach einer Kalibriertabelle ohne Messung und Regelung der tatsächlichen Auslenkung kann in Folge von Hysterese, Alterung, Drift, Kriechen und anderes zu Phasenfehlern führen. Daher ist eine Messung und Regelung der Auslenkung vorteilhaft.
Ein mechanisches System aus einer Mikrospiegelfläche und dem Substrat stellt einen Plattenkondensator dar, dessen Kapazität vom Abstand zwischen dem Bändchen und dem Substrat abhängt. Im Idealfall eines Plattenkondensators mit zwei planparallelen gleich großen Flächen ist dessen Kapazität C durch die Plattenfläche A, dem Plattenabstand d und materialspezifischen Dielektrizitätszahl ε_r und der Dielektrizitätskonstante ε₀ des Vakuums deren Abstand C = ε_r ε₀ A/d gegeben. Bei der Berechnung der tatsächlichen Kapazität muss die exakte Geometrie der Platten berücksichtigt werden, zum Beispiel die ausgedehnte Substratfläche 10 im Verhältnis zu den kleineren Spiegelflächen.
Gemäß der Erfindung wird zum Bestimmen der Kapazität, der Steuerspannung, die zum Bewegen der Mikrospiegelflächen verwendet wird, eine Prüfwechselspannung mit wesentlich höherer Frequenz f_C überlagert. Ein Rechner misst die kapazitive Impedanz X_C und berechnet daraus die Entfernung d zum Substrat. Die Impedanz X_C ist gegeben durch X_C = 1/ωC. Aus der Impedanz X_C lassen sich C und somit der Abstand d berechnen. Daraus erhält man die tatsächliche Position der Mikrospiegelfläche und somit die tatsächliche Phasenverschiebung.
An jede Mikrospiegelfläche muss daher eine elektronische Schaltung zum Messen der kapazitiven Impedanz X_C angeschlossen sein, um das Erreichen der korrekten mechanischen Position für die gewünschte optischen Phasenverschiebung zu bestimmen. Diese lässt sich auf dem Chip der optischen Lichtgitterschaltung integrieren. Es ist darauf zu achten, dass die Messfrequenz f_C viel höher ist, als die Resonanzfrequenz der Mikrospiegelflächen, damit die Schwingungen genügend gedämpft sind und die Fläche nicht einschwingt.

Claims

Holographisches Projektionssystem enthaltend räumliche Lichtmodulationsmittel mit diskret steuerbaren Modulatorzellen, die in Form von elektromechanisch beweglichen Mikrospiegelflächen auf mindestens einer Steuerschaltung integriert sind, wobei die Modulatorzellen diskret mit einem Phasenhologramm kodiert sind, um eine Lichtwelle, welche von den mit interferenzfähigem Licht beleuchteten Modulatorzellen ausgeht, so zu modulieren, dass die Lichtwelle durch Interferenz in einem Rekonstruktionsraum vor den Augen von Betrachtern Lichtpunkte rekonstruiert, welche der optischen Erscheinung einer dreidimensionalen Szene entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulatorzellen an sich bekannte steuerbare Beugungsgitter auf einer Modulatorfläche sind, welche für eine direkte, kontinuierliche Phasenmodulation jeweils auf eine vom Inhalt des Phasenhologramms abhängige Beugungsgitteramplitude (A) eingestellt sind dass Fourier-Transformations-Mittel (L1) das kodierte Phasenhologramm optisch in eine Fourier-Ebene (FTL) transformieren, um ein Fourier-Spektrum von der modulierten Lichtwelle (LW_mod) zu erhalten, dass optische Vergrößerungsmittel (L2), welche nahe der Fourier-Ebene (FTL) liegen, phasenmoduliertes Licht der Lichtwelle (LW_mod), welches Separationsmittel ausschließlich aus einer einzigen ausgewählten Beugungsanordnung (D₊₁) der Lichtwelle (LW_mod) separieren, vergrößert in eine Abbildungsebene (IL) abbilden dass ein Projektionsschirm (L3) in der Abbildungsebene (IL) liegt und als Fokusoptik ausgeführt ist, um das separierte phasenmodulierte Licht in einem Raum zum Rekonstruieren der Szene vor den Augen von Betrachtern in einem virtuellen Betrachterfenster (OW) zu fokussieren.
Holographisches Projektionssystem nach Anspruch 1, bei dem der Projektionsschirm ein Hohlspiegel ist.
Holographisches Projektionssystem nach Anspruch 1, bei dem die Separationsmittel (A, A1) und optischen Vergrößerungsmittel (L2) nahe der Fourier-Ebene (FTL) liegen.
Holographisches Projektionssystem nach Anspruch 1, bei dem ein Separationsmittel (A, A1) eine Lochblende mit mindestens einem Lochausgang ist, welcher ausschließlich das modulierte Licht der ausgewählten Beugungsanordnung (D₊₁) zum Betrachter passieren lässt.
Holographisches Projektionssystem nach Anspruch 4, bei dem die Augen der Betrachter an einem Ort (OW) liegen, an dem ein Abbild des Lochausgangs der Lochblende erscheint.
Holographisches Projektionssystem nach Anspruch 1, mit einer optischen Achse, die im Wesentlichen im rechten Winkel zur Modulatorfläche liegt, und bei dem das interferenzfähige Licht die Mikrospiegelflächen (21 ... 24; 31 ... 33) so beleuchtet, dass sich die modulierte Lichtwelle (LW_mod) entlang der optischen Achse ausbreitet.
Holographisches Projektionssystem nach Anspruch 1, mit einem halbtransparenten Umlenkspiegel (M) auf der optischen Achse zum senkrechten Beleuchten der Mikrospiegelflächen, der mindestens eine Flächengröße aufweist, welche alle Strahlen überdeckt, die im Strahlengang der separierten Beugungsordnung (D₊₁) liegen.
Holographisches Projektionssystem nach Anspruch 1, bei dem die elektromechanisch beweglichen Mikrospiegelflächen im Wesentlichen eben sind und sich senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Lichtwelle (LW_mod) bewegen.
Holographisches Projektionssystem nach Anspruch 1, bei dem die Fourier-Transformations-Mittel (L1) eine Sammellinse sind, die nahe der räumlichen Lichtmodulationsmittel (SLM) angeordnet ist.
Holographisches Projektionssystem nach Anspruch 1, bei dem die Lichtmodulationsmittel zwei optisch in Serie geschaltete räumliche Gitterlichtmodulatoren (SLM1, SL2) enthalten, welche im Verbund eine kontinuierliche Phasenmodulation realisieren.
Holographisches Projektionssystem nach Anspruch 10, bei dem die Gitterlichtmodulatoren (SLM1, SL2) einander gegenüber liegen und ein Abbildungsmittel (L4) so angeordnet ist, dass dieses einen ersten Gitterlichtmodulator (SLM1) auf dem zweiten Gitterlichtmodulator (SLM2) abbildet.
Holographisches Projektionssystem nach Anspruch 11, mit einem weiteren halbtransparenten Umlenkspiegel (M2) zum Auskoppeln der durch beide Gitterlichtmodulator (SLM1, SL2) modulierten Lichtwelle (LW_mod) auf die optischen Vergrößerungsmittel (L2).
Holographisches Projektionssystem nach den Ansprüchen 10 bis 12, bei dem die Fourier-Transformations-Mittel (L1) in der Nähe des zweiten Gitterlichtmodulators (SLM2) liegen, um das Phasenhologramm optisch in eine Fourier-Ebene (FTL2) zu transformieren, welche im Wellengang hinter dem weiteren halbtransparenten Umlenkspiegel (M2) liegt.
Holographisches Projektionssystem, bei dem die Kontinuität der Auslenkung mit einem Regelkreis überwacht wird.