DE4119847A1

DE4119847A1 - Light modulator with controllable refraction grid - has structure layer at front, divided transmission and reflection regions

Info

Publication number: DE4119847A1
Application number: DE19914119847
Authority: DE
Inventors: Elmar Dipl Ing Schulze; Reimund Dr I Gerhard-Multhaupt
Original assignee: Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
Current assignee: Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1991-12-19

Abstract

The refraction grid is fitted on the rear front with a mirror layer backing, while between the front and rear side is fitted a transparent layer, in which the effective path length of the light can be affected by variable physical parameters. At the front (8) is provided a structured layer divided into transmissive and reflective regions. A homogeneously variable function layer (12,12.1,12.2) is fitted between the front and rear (13), effective w.r.t. the path length. Plate-shaped control arrangement (18.1) affects the effective path length of the light in the functional layer, and responds to the variable physical parameters. USE/ADVANTAGE - For optical information and signal processing e.g. in projection or direct viewing display, image conversion, etc. with independent steps for providing both light components.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtmodulator mit einem steuerbaren Beugungsgitter, das an der Rückfront mit einer Spiegelschicht hinterlegt ist und zwischen Vorder front und Rückfront eine transparente Schicht aufweist, in der die wirksame Weglänge des sie durchdringenden Lichts mittels änderbarer physikalischer Parameter beeinflußbar ist.The invention relates to a light modulator a controllable diffraction grating, which with on the rear front is deposited in a mirror layer and between the front front and back front has a transparent layer, in the effective path length of the light penetrating it can be influenced by means of changeable physical parameters is.

Die Anwendungsgebiete von derartigen Lichtmodulatoren lie gen insbesondere bei Steuereinrichtungen der optischen In formations- und Signalverarbeitung. Sie kommen zum Einsatz z. B. in Projektions- oder Direktsicht-Displays, bei der Bildwandlung, dort z. B. auch von Ultraschall-, Infrarot- oder Ultraviolett-Primärbildern, und beruhen auf der Anwen dung elektrooptischer, thermooptischer, piezo-elektrischer Effekte oder dergleichen. In der optischen Nachrichtentech nik finden sie Anwendung bei der Übertragung, Verteilung und Vermittlung optischer Signale: z. B. zur Wellenlängenselek tion, unter Umständen kombiniert mit Schaltfunktionen, als elektrisch angesteuerte Eingangswandler oder optisch adres sierte räumliche Lichtmodulatoren, als schnelle, "quasi-pho torefraktive" Elemente in Kombination mit Photo(halb)lei tern, u. v. m.The areas of application of such light modulators lie conditions, in particular in the case of optical control devices formation and signal processing. They are used e.g. B. in projection or direct view displays Image conversion, there z. B. also of ultrasound, infrared or ultraviolet primary images, and are based on the application electro-optic, thermo-optic, piezo-electric Effects or the like. In the optical communications technology They are used for transmission, distribution and Mediation of optical signals: z. B. for wavelength selection tion, possibly combined with switching functions, as electrically controlled input converter or optically address based spatial light modulators, as fast, "quasi-pho torefractive "elements in combination with photo (half) lei tern, u. v. m.

Im Unterschied zu einem klassischen Beugungsgitter, dessen Funktion allein auf seiner geometrischen Ausgestaltung be ruht, ermöglichen Konfigurationen von Beugungsgittern, de ren optische Arbeitsweise durch Ändern physikalischer Pa rameter beeinflußbar ist, dynamisch veränderbare Beugungs erscheinungen. Sowohl bei senkrecht als auch schräg einfal lendem, zu modulierendem Licht bewirken die änderbaren Para meter je nach Zustand der Ansteuerung eine Variation z. B. des Phasenhubs, führen also zu mehr oder weniger starker Beugung, insbesondere zu maximaler oder minimaler Lichtin tensität in den einzelnen Beugungsordnungen. Verwendet wird z. B. die 0. Beugungsordnung.In contrast to a classic diffraction grating, whose Function be based solely on its geometric design at rest, allow configurations of diffraction gratings, de ren optical mode of operation by changing physical Pa parameter can be influenced, dynamically variable diffraction appearances. Both vertically and diagonally The changeable Para create glowing, modulating light a variation depending on the state of the control z. B. of the phase shift, so lead to more or less strong Diffraction, especially to maximum or minimum light intensity in the individual diffraction orders. Is used e.g. B. the 0th diffraction order.

Die Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie er aus "Proceedings of the SPIE", Band 862, Optical Intercon nections (1987), Seiten 50 bis 57, E. Schulze, für Lichtmo dulatoren der eingangs genannten Art bekannt ist. Der Auf bau derartiger, sämtlich für den Reflexions-Modus ausgeleg ter Anordnungen mit Flüssigkristallen oder Feststoffkri stallen in der funktionellen Schicht, ihre Arbeitsweise und die für das Ändern optischer Eigenschaften zum Einsatz ge langenden Mittel sind a. a. O. insbesondere Seite 52 beschrie ben und den Fig. 6 und 7 auf Seite 56 zu entnehmen. In allen angegebenen Fällen wird das für die optische Arbeits weise benötigte elektrische Feld in der funktionellen Schicht zwischen strukturierten Elektroden an der Rückfront und einer homogenen Gegenelektrode an der Vorderfront ausge bildet.The invention is based on a prior art as he from "Proceedings of the SPIE", volume 862, Optical Intercon nections (1987), pages 50 to 57, E. Schulze, for Lichtmo Dulators of the type mentioned is known. The up Construction of such, all designed for the reflection mode ter arrangements with liquid crystals or solid crystals stalls in the functional layer, their mode of operation and those used for changing optical properties long-lasting means are a. a. O. especially described on page 52 ben and Figs. 6 and 7 on page 56. In In all the specified cases this will work for the optical required electrical field in the functional Layer between structured electrodes on the back front and a homogeneous counter electrode on the front forms.

Weitere, für das Verständnis der Erfindung bedeutsame Infor mationen finden sich z. B. in "IEEE Transactions on Electron Devices", Band ED-26, Nr. 11, November 1979, Seiten 1734 bis 1737, Y. Hori et al. Dort ist ein Flüssigkristall-Phasengit ter für Transmissionsbetrieb beschrieben, bei dem in der funktionellen Schicht ein räumlich periodisches elektri sches Feld zu sich entsprechend periodisch verändernden Brechzahlen und damit zu unterschiedlichen wirksamen Weglän gen führt. Das das Gitter konfigurierende und den Modulator steuernde räumlich periodische elektrische Feld entsteht in der funktionellen Schicht zwischen einer elektrisch und op tisch homogenen transparenten Elektrode und einer streifig strukturierten transparenten, also elektrisch inhomogenen und optisch homogenen Gegenelektrode. Further information which is important for understanding the invention mations can be found e.g. B. in "IEEE Transactions on Electron Devices ", volume ED-26, No. 11, November 1979, pages 1734 to 1737, Y. Hori et al. There is a liquid crystal phase git ter described for transmission operation, in which in the functional layer a spatially periodic electri field to periodically changing accordingly Refractive indices and thus to different effective distances gene leads. The one configuring the grid and the modulator controlling spatially periodic electric field arises in the functional layer between an electrical and an op table homogeneous transparent electrode and a streaky structured transparent, i.e. electrically inhomogeneous and optically homogeneous counter electrode.

Auch bei den aus der DE-A1-36 05 516 (Erfinder: H. Sakata) bekannten optischen Funktionselementen sowie optischen Funk tionsvorrichtungen handelt es sich um Lichtmodulatoren mit steuerbaren Beugungsgittern, die allerdings aus sich abwech selnden Elementen mit optisch anisotropen und/oder isotropen Substanzen aufgebaut sind. Zwei benachbarte, im wesentli chen verschiedene Elemente bewirken dabei, daß ein einfal lender Lichtstrahl willkürlicher Polarisationscharakteri stik in eine Vielzahl unterschiedlich polarisierter Licht bündel geteilt und wenigstens ein Teil des einfallenden Lichts gebeugt wird. Die dargestellten und beschriebenen optischen Funktionselemente arbeiten im Transmissions-Mo dus, sollen aber auch für den Reflexions-Modus abgewandelt werden können, wozu Licht reflektierende Materialien als vorbestimmte Bauteile, z. B. Substrate, zu verwenden oder Licht reflektierende Filme auf vorbestimmte Flächen auszu bilden sein sollen (vgl. a. a. O., Seite 44, letzter Absatz und Seite 71, 2. Absatz). Im Gegensatz zu den umfassenden Erläuterungen der transmissiven Ausführungsformen dieses vorbekannten Standes der Technik werden zu reflektiven Aus bildungen keine weitergehenden Hinweise als die erwähnten gegeben.Also in those from DE-A1-36 05 516 (inventor: H. Sakata) known optical functional elements and optical radio tion devices are light modulators with controllable diffraction gratings, which, however, differ from each other selenden elements with optically anisotropic and / or isotropic Substances are built up. Two neighboring, essentially Chen different elements cause a simple emitting light beam of arbitrary polarization character stik in a variety of differently polarized light bundle divided and at least part of the incident Light is bent. The illustrated and described optical functional elements work in the transmission mode dus, but should also be modified for the reflection mode can be what light reflecting materials as predetermined components, e.g. B. substrates to use or Apply light reflecting films to predetermined areas should be formed (see above, page 44, last paragraph and page 71, 2nd paragraph). In contrast to the comprehensive Explanations of the transmissive embodiments of this prior art become reflective educations no further indications than the mentioned given.

Bezüglich der optischen Arbeitsweise kann damit zusammenfas send den oben genannten bekannten Lichtmodulatoren folgen des entnommen werden:With regard to the optical mode of operation, this can be summarized send follow the known light modulators mentioned above are taken from:

- Both in transmission and in reflection mode the entire incident light penetrates a functional one Layer in which the effective path lengths in neighboring Be Depending on the state of the control, they are sufficient or below are different.
- Technological and physical boundary conditions for the constructive design of such controllable diffraction gratings have a decisive influence on their optical ar at times. In a functional layer that is in neighboring beard areas controllable, different optical egg properties, the dimensions of these Areas and in particular the tax required for this do not organize arbitrarily small in terms of wavelength of the waves to be diffracted and it is only with considerable Effort possible, neighboring areas with different clearly distinguish optical properties from each other.

Ziel der Erfindung ist ein Lichtmodulator als einzelnes Ele ment wie auch als topographisch gleichartige Komponente in einer Feldanordnung. Ein solcher Lichtmodulator soll insbe sondere beliebig ausgebildete Gitterstrukturen im µm-Be reich aufweisen können und sich durch hohen Kontrast und einen kontinuierlichen, zumindest fein gestuften Steuerbe reich für die Lichtmodulation auszeichnen. Weiterhin sollen bezüglich der zum Ändern der wirksamen Weglänge zur Anwen dung kommenden Maßnahmen weitreichende Auswahlmöglichkeiten geboten werden und die konstruktive Ausbildung und die Her stellung geringen Aufwand erfordern. Für Feldanordnungen, z. B. zum Einsatz in Gerätschaften für Display-Anwendungen, auch bei künftigem hochauflösendem Fernsehen (HDTV = High Definition Television), muß die Ansteuerung vorzugsweise über eine aktive Transistor-Matrix oder eine aktive, op tisch adressierbare Matrix erfolgen können.The aim of the invention is a light modulator as a single ele ment as well as a topographically similar component in a field arrangement. Such a light modulator is intended in particular special arbitrarily formed lattice structures in µm-Be can have rich and are characterized by high contrast and a continuous, at least finely graded tax distinguish rich for light modulation. Should continue regarding how to change the effective path length to the user far-reaching options are offered and the constructive training and the fro position require little effort. For field arrangements, e.g. B. for use in equipment for display applications, also with future high-definition television (HDTV = High Definition Television), the control must preferably via an active transistor matrix or an active, op table addressable matrix can be done.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Lichtmodulator mit einem steuerbaren Reflexions-Beu gungsgitter zu schaffen, bei dem voneinander weitgehend un abhängige Maßnahmen zum Bereitstellen der beiden Anteile des Lichts dienen, die mit änderbarer Phasendifferenz zu überlagern sind und das gebeugte Licht bilden.The object underlying the invention is a light modulator with a controllable reflection Beu to create grid in which largely un dependent measures to provide the two shares serve the light with changeable phase difference are superimposed and form the diffracted light.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei Lichtmodulatoren der eingangs genannten Art gelöst durchAccording to the invention, this object is achieved with light modulators solved at the outset by

- one in transmissive and reflective areas middle structured layer on the front,
- A homogeneously changeable with respect to the effective path length functional layer between front and back and
- at least one of changeable physical parameters ho appealing plate-like control means to leg flow of the effective path length of the light in the radio tional layer.

Somit wird ein Teil des eintreffenden Lichts also bereits an der Vorderfront reflektiert und erfährt, bis auf die Um kehrung der Ausbreitungsrichtung, keine Veränderungen. Hin gegen unterliegt der andere Teil des eintreffenden Lichts, der die funktionelle Schicht auf seinem Hin- und Rückweg durchdringt, steuerbaren Veränderungen der wirksamen Weglän ge und wird sodann an der Vorderfront mit dem reflektierten Anteil überlagert. Durch Interferenz der beiden Anteile des Lichts entstehen die gewünschten Beugungserscheinungen. Da nur der bezüglich seiner wirksamen Weglänge veränderbare Lichtanteil die funktionelle Schicht durchdringt, werden dort keine Bereiche mit unterschiedlichen optischen Eigen schaften benötigt. Eine ohnehin schwierige Abgrenzung zwi schen benachbarten, unterschiedlichen Bereichen in der funk tionellen Schicht eines einzelnen Lichtmodulators ist also bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht erforderlich.So part of the incoming light is already reflected and experienced on the front, except for the environment reversal of the direction of propagation, no changes. There the other part is subject to the incoming light, the functional layer on its way there and back permeates, controllable changes in effective ways ge and is then reflected on the front with the Share overlaid. By interference of the two parts of the Light creates the desired diffraction phenomena. There only the one that can be changed with regard to its effective path length Light component penetrates the functional layer there are no areas with different optical properties needed. An already difficult demarcation between neighboring, different areas in radio tional layer of a single light modulator not required in the solution according to the invention.

Als Muster der Strukturierungen von transmissiven und re flektiven Bereichen an der Vorderfront kommen vorzugsweise sich abwechselnde schmale Transmissions-Schlitze und Refle xions-Streifen aber auch Gestaltungen als holografisches op tisches Element in Betracht. Das zuerst genannte, allgemein bekannte Schlitz-/Streifen-Muster ist streng genommen zwar auch ein holografisches optisches Element. Hier sollen aber Muster verstanden werden, wie sie sich z. B. bei der hologra fischen Überlagerung von Wellenfeldern punktförmiger oder anderer Objekte mit einem Referenzstrahl ergeben. Eine rech nerische Erzeugung dieser Muster, wie sie in der syntheti schen Holografie angewendet wird, ist ebenfalls möglich.As a pattern of the structures of transmissive and right The flexive areas on the front are preferred alternating narrow transmission slots and reflect xions strips but also designs as holographic op element. The first, general well-known slit / stripe pattern is strictly speaking also a holographic optical element. But here are supposed to Patterns are understood as they z. B. at the hologra fishing superposition of wave fields point-like or other objects with a reference beam. A right nerischer generation of these patterns, as in the syntheti holography is also possible.

Abgesehen von der komplementären Strukturierung der Refle xions- und Transmissionsbereiche als beliebige beugende Mu ster kann auch die Oberfläche der strukturierten Schicht als Höhenrelief so gestaltet werden, daß besondere günstige Beugungseigenschaften erzielt werden.Apart from the complementary structuring of the Refle Xion and transmission areas as any diffractive mu ster can also the surface of the structured layer be designed as a high relief so that special favorable Diffraction properties can be achieved.

Die transmissiven und reflektiven Bereiche an der Vorder front können allein im Hinblick auf ihre optische Funktion ausgebildet sein. Abmessungen im µm-Bereich für die Breite von Streifen und Schlitzen oder den Durchmesser von Kreis flächen und dergleichen sind technologisch problemlos reali sierbar. Ein einzelnes Beugungselement eines solchen Refle xions-Beugungsgitters verhält sich also wie eine Stufe, wo bei das Breitenverhältnis der beiden Stufenniveaus dem von benachbarten transmissiven und reflektiven Bereichen an der Vorderfront entspricht und so gestaltbar ist, daß die Ener gie des gebeugten Lichts in bestimmten Beugungsordnungen stärker konzentriert wird.The transmissive and reflective areas on the front front can only with regard to their optical function be trained. Dimensions in the µm range for the width of stripes and slits or the diameter of circles surfaces and the like are technologically feasible without any problems sizable. A single diffraction element of such a reflect So xions diffraction grating behaves like a step where the width ratio of the two levels is that of neighboring transmissive and reflective areas on the Front corresponds and can be designed so that the Ener diffracted light in certain diffraction orders becomes more focused.

Für die Auswahl des Materials der funktionellen Schicht be stehen bei Ausführungsformen der Erfindung weitreichende Möglichkeiten. Einer der zu berücksichtigenden Gesichtspunk te gilt der optischen Eigenschaft, durch deren Änderung eine Änderung der wirksamen Weglänge herbeizuführen ist. Ein weiterer Gesichtspunkt bezieht sich auf den physikali schen Parameter, der die Änderung der optischen Eigenschaft bewirkt, auf die dazu erforderlichen Steuerorgane und deren Verbindungen mit Steuerschaltungen.For the selection of the material of the functional layer be are extensive in embodiments of the invention Opportunities. One of the points of view to consider te applies to the optical property by changing it a change in the effective path length is to be brought about. Another point of view relates to the physical parameters that change the optical property causes on the necessary tax bodies and their Connections to control circuits.

Unter dem zuerst genannten Gesichtspunkt bilden alle dieje nigen Ausführungsformen der Erfindung eine bevorzugte Grup pe, bei denen die funktionelle Schicht aus einem Material mit änderbarer Brechzahl n besteht. Das heißt, bei solchem Material ist die "optische Dichte" in der Lichtausbreitungs richtung und damit die wirksame Weglänge für einen der beiden oder sogar für beide möglichen Polarisationszustände des Lichts in diesem Material änderbar.From the first point of view, everyone forms these some embodiments of the invention a preferred group pe, where the functional layer is made of one material with changeable refractive index n. That is, with such Material is the "optical density" in the light propagation direction and thus the effective path length for one of the both or even for both possible polarization states the light in this material can be changed.

Eine vorteilhafte Untergruppe hiervon bilden Feststoffe als Material für die funktionelle Schicht. Hierzu gehören z. B. Lithiumniobat - LiNbO₃ -, Bariumtitanat - BaTiO₃ -, Kalium dihydrogenphosphat - KH₂PO₄ - ("KDP") und auch Bleilanthan zirkonattitanat ("PLZT"). Der besondere Vorteil von Fest stoffen für die funktionelle Schicht liegt darin, daß damit ein Lichtmodulator als Ganzes ein Feststoffgebilde dar stellt und auch Feldanordnungen auf einem gemeinsamen Sub strat ohne Verschlußkanten an Trennfugen zwischen einzelnen Lichtmodulatoren ausgebildet werden können.An advantageous subgroup of these are solids as material for the functional layer. These include e.g. B. Lithium niobate - LiNbO ₃ -, barium titanate - BaTiO ₃ -, potassium dihydrogen phosphate - KH ₂ PO ₄ - ("KDP") and also lead lanthanum zirconate titanate ("PLZT"). The particular advantage of solid materials for the functional layer is that a light modulator as a whole is a solid structure and field arrangements can be formed on a common sub strate without sealing edges at joints between individual light modulators.

Als weitere vorteilhafte Untergruppe von Ausführungsformen der Erfindung mit änderbarer wirksamer Weglänge über die Brechzahl n sind diejenigen mit einem Fluid als Material für die funktionelle Schicht zu nennen. Handelsüblich sind vor allem Flüssigkristalle, aber auch viskose, hochtransparente Polymere gewinnen zunehmend an Bedeutung. Auch bei diesen Ausführungsformen der Erfindung ist gewährleistet, daß auch ohne abschirmende Stege an den Grenzen zwischen benachbar ten Lichtmodulatoren in einer Feldanordnung ein nur gerin ges Übersprechen auftritt. Gegebenenfalls sind Abstandshal ter im Gebiet der funktionellen Schicht, bevorzugt im Schat tenbereich von reflektiven Streifen vorzusehen.As a further advantageous subset of embodiments of the invention with changeable effective path length over the Refractive index n are those with a fluid as material for to name the functional layer. Are customary before all liquid crystals, but also viscous, highly transparent Polymers are becoming increasingly important. Even with these Embodiments of the invention ensure that also without shielding webs at the borders between adjacent th light modulators in a field arrangement only a little crosstalk occurs. If necessary, are spacing ter in the area of the functional layer, preferably in the shade area of reflective strips.

Eine andere Gruppe von Ausführungsformen der Erfindung, die sich unter dem Gesichtspunkt ergibt, welche optische Eigen schaft geändert werden kann und welcher Stoff in der funk tionellen Schicht dazu geeignet ist, bezieht sich auf solche funktionellen Schichten, bei denen die Dicke w des dort be findlichen Mediums änderbar ist.Another group of embodiments of the invention that arises from the point of view of what optical properties shaft can be changed and which material in the radio tional layer is suitable, refers to such functional layers in which the thickness w of the be sensitive medium is changeable.

Auch hierbei können grundsätzlich zwei Untergruppen unter schieden werden. Bei der ersten handelt es sich um Ausfüh rungsformen der Erfindung mit einem elastischen Material als Medium für die funktionelle Schicht. Elektrostatischen oder magnetischen Kräften folgende Formänderungen eines de formierbaren Materials erfordern wegen der normalerweise nicht ausreichenden Kompressibilität ein Reservoir außer halb des optisch funktionellen Bereiches des steuerbaren Re flexions-Beugungsgitters.Here, too, basically two sub-groups can be under be divorced. The first is execution tion forms of the invention with an elastic material as a medium for the functional layer. Electrostatic or magnetic forces following changes in shape of a de malleable materials usually require because of insufficient reservoir except a reservoir half of the optically functional area of the controllable Re flexion diffraction grating.

Bildet ein Gas, z. B. Luft, das Medium für die funktionelle Schicht, läßt sich die Änderung der Dicke w direkt durch eine Änderung des Abstandes zwischen den reflektiven Berei chen an der Vorderfront und der Spiegelschicht an der Rück front herbeiführen. Die Umgebung bildet dabei das Reservoir für aus- bzw. eintretendes Gas bei Abstands- und damit Volu menänderung in der funktionellen Schicht. Hermetisch tren nende Verschlußkanten zwischen benachbarten Lichtmodulatoren in einer Feldanordnung sind auch hier bezüglich eines Über sprechens nicht erforderlich, weil die optische Eigenschaft auf mechanischem Wege, eng auf den jeweiligen Lichtmodulator begrenzt, herbeigeführt wird.Forms a gas, e.g. B. air, the medium for the functional Layer, the change in thickness w can be carried out directly a change in the distance between the reflective areas chen on the front and the mirror layer on the back bring about front. The environment is the reservoir for gas entering or leaving at distance and thus volu change in the functional layer. Hermetically closing edges between adjacent light modulators are in a field arrangement here too with regard to an over speak not necessary because of the optical property mechanically, closely to the respective light modulator limited, brought about.

Von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung ist die an sich strenge konstruktionstechnische Unterscheidung zwischen optischen Funktionsmitteln und Steuermitteln. Hierdurch wer den vielfältige Ausführungsformen plattenartiger Steuermit tel ermöglicht, die jeweils auf bestimmte änderbare physi kalische Parameter homogen einwirken. Der Begriff "platten artig" soll im vorliegenden Zusammenhang bedeuten, daß ein solches Steuermittel in seinen Flächen-Abmessungen im we sentlichen zumindest mit denen des optisch funktionellen Be reichs eines eine Mehrzahl transmissiver und reflektiver Be reiche aufweisenden Reflexions-Beugungsgitters, z. B. für einen Bildpunkt oder gegebenenfalls für eine gesamte Feldan ordnung, übereinstimmt. Dort, wo ein plattenartiges Steuer mittel auch optische Funktionen, insbesondere ohne dafür er forderliche feine Strukturierungen übernehmen kann, lassen sich selbstverständlich beide Funktionen in einem Bauteil vereinigen, beispielsweise bei einem elektrisch gut leiten den homogenen Spiegel. Wird für einen änderbaren physikali schen Parameter in einem Lichtmodulator ein Steuermittel- Paar benötigt, läßt sich, in besonders vorteilhafter Weise bei Feldanordnungen, über dasjenige Steuermittelglied, das sich an der Vorderfront eines Lichtmodulators befindet, ein fester Bezugswert für die in der funktionellen Schicht her beizuführende Änderung der optischen Eigenschaft vorgeben.The is essential for the invention there is a strict constructional distinction between optical functional means and control means. Hereby who the various embodiments of plate-like control tel enables, each based on certain changeable physi influence calic parameters homogeneously. The term "plate good "in the present context means that a such control means in its area dimensions in the we not least with those of the optically functional Be a range of transmissive and reflective Be rich reflective diffraction grating, e.g. B. for one pixel or, if necessary, for an entire field order, agrees. Wherever a plate-like tax medium also optical functions, especially without it required fine structures can be taken over of course, both functions in one component unite, for example with a good electrical lead the homogeneous mirror. Is for a changeable physi parameters in a light modulator a control means Pair needed, can be, in a particularly advantageous manner in field arrangements, via the control element that is on the front of a light modulator fixed reference value for those in the functional layer Specify the change in the optical property to be caused.

Damit ergeben sich für die zur Ausgestaltung von Lichtmodu latoren nach der erfindungsgemäßen Lehre zu eröffnenden Mög lichkeiten sowohl einlagige als auch zwei- oder mehrlagige Schichten an der Vorder- und/oder Rückfront als vorteilhaf te konstruktive Lösungen.This results in the design of light modules generators to be opened according to the teaching according to the invention both single-layer and two-layer or multi-layer Layers on the front and / or rear front as advantageous constructive solutions.

Ein Lichtmodulator kann also mit einem Paar plattenartiger Steuermittel, z. B. einem Elektrodenpaar, beiderseits der funktionellen Schicht aufgebaut sein. Es kann aber auch ein einzelnes, z. B. axial verschiebbares, plattenartiges Steuer mittel im Bereich der Rückfront vorgesehen sein.A light modulator can therefore have a pair of plate-like ones Control means, e.g. B. a pair of electrodes on both sides of the functional layer. But it can also be a single, e.g. B. axially displaceable, plate-like control be provided in the area of the rear front.

Lichtmodulatoren mit derartig steuerbaren Beugungsgittern lassen sich ohne weiteres nebeneinander, in Linie, anord nen. Es können bei solchen einzeln oder parallel ansteu erbaren Vorrichtungen die Steuermittel an der Rückfront und/oder an der Vorderfront problemlos mit Steuerschaltun gen verbunden werden. Light modulators with such controllable diffraction gratings can easily be arranged side by side, in a line nen. It can be controlled individually or in parallel with such devices, the control means on the rear front and / or at the front with no problems with control circuitry be connected.

In herkömmlichen Feldanordnungen aus eng benachbarten re flektiven Lichtmodulatoren, die dort in großer Anzahl in Reihen und Spalten liegen, erfordert die Herstellung von Verbindungen zu Steuerschaltungen für nicht homogen beauf schlagbare, an der Vorderfront befindliche Steuermittel be sondere Vorkehrungen. Es erweist sich unter diesem Gesichts punkt als günstig, für Feldanordnungen beispielsweise sol che Ausführungsformen der Erfindung vorzusehen, die ledig lich an der Rückfront ein z. B. axial verschiebbares Steu ermittel benötigen. Ist eine Feldanordnung aus Lichtmodula toren mit einer aktiven Matrix zur Ansteuerung ausgerüstet und für jeden Lichtmodulator ein Paar plattenartiger Steuer mittel erforderlich, können die an der Vorderfront der Lichtmodulatoren angeordneten Steuermittel für die gesamte Feldanordnung in einer einzigen Schichtenlage zusammenge faßt werden, die sich somit über alle Lichtmodulatoren der Feldanordnung hinweg bis zu deren Rändern erstreckt. Dort ist diese Schichtenlage für den Anschluß einer Verbindungs leitung leicht zugänglich und wirkt mit einzeln ansteuerba ren, an der Rückfront befindlichen Steuermitteln zusammen.In conventional field arrangements from closely neighboring right flective light modulators that are there in large numbers Rows and columns lie, requires the production of Connections to control circuits for non-homogeneous beatable control means located on the front special arrangements. It turns out under this face point as cheap, for field arrangements for example sol che provide embodiments of the invention, the single Lich on the back a z. B. axially movable control need to investigate. Is a field arrangement of light modules gates equipped with an active matrix for control and a pair of plate-like controls for each light modulator medium required, those on the front of the Light modulators arranged control means for the whole Field arrangement together in a single layer can be summarized, which are thus over all light modulators Field arrangement extends to the edges. There is this layer position for the connection of a connection Cable easily accessible and works with individually controllable control means located on the rear front together.

Die vorstehend aufgezeigte Möglichkeit für Ausführungsformen großer Feldanordnungen aus eng benachbarten Lichtmodulato ren mit einer für jeden Lichtmodulator individuellen Ansteu erbarkeit ist für die Erfindung von wesentlicher Bedeutung. Die lückenlose Aneinanderfügung der Lichtmodulatoren zu Feldanordnungen ist möglich und führt zu einer vollständigen Ausnützung des Lichts.The possibility shown above for embodiments large field arrangements from closely adjacent light modulators with individual control for each light modulator erability is essential for the invention. The seamless connection of the light modulators Field arrangements are possible and lead to a complete Use of light.

Ausführungsformen der Erfindung enthalten also, wie zuvor dargelegt, an der Vorderfront auf jeden Fall eine in trans missive und reflektive Bereiche untergliederte Schicht und gegebenfalls ein plattenartiges Steuermittel. Eine homogene Elektrode an der Vorderfront wird z. B. aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) ausgebildet. Auch weist auf jeden Fall das steuerbare Beugungsgitter an der Rückfront eine Spiegelschicht auf, und es ist dort ein plattenartiges Steuermittel vorhanden. Obwohl nach der erfindungsgemäßen Lehre im Prinzip eine strenge Trennung zwischen Funktionen als Steuermittel und Funktionen als transmissive und/oder reflektive Einrichtung gilt, lassen sich teilweise diese Funktionen nach kon struktionstechnischen Gesichtspunkten ohne weiteres zusam menfassen. Beispielsweise kann die Spiegelschicht an der Rückfront aus elektrisch gut leitendem Material bestehen und damit gleichzeitig als Elektrode dienen. Andererseits erfüllt bei einer Feldanordnung von Lichtmodulatoren mit individuellen Steuermitteln an der Rückfront dort eine homogene, ununterbrochene gemeinsame Spiegelschicht die von ihr verlangte optische Funktion. Daraus folgt, daß so wohl an der Vorderfront als auch an der Rückfront jeweils zwei- oder mehrlagige, sich mindestens über einen Lichtmo dulator erstreckende Schichten vorgesehen sein können, bei denen eine Lage das plattenartige Steuermittel bildet und eine andere Lage für die Reflexions-/Transmissions- bzw. Reflexions-Funktionen dient.Embodiments of the invention thus include, as before set out in the front in any case in trans missive and reflective areas subdivided layer and if necessary, a plate-like control means. A homogeneous Electrode on the front is z. B. from indium tin oxide (ITO) trained. Also definitely shows the controllable Diffraction grating on the back of a mirror layer, and there is a plate-like control means there. Although according to the teaching of the invention in principle strict separation between functions as control means and Functions as a transmissive and / or reflective device applies, some of these functions can be based on con structural aspects together grasp. For example, the mirror layer on the The rear panel is made of a material with good electrical conductivity and at the same time serve as an electrode. On the other hand meets with a field arrangement of light modulators individual tax resources on the back there one homogeneous, uninterrupted common mirror layer optical function required by it. It follows that so probably on the front as well as on the back two or more layers, at least one Lichtmo dulator-extending layers can be provided at which a layer forms the plate-like control means and a different position for the reflection / transmission or Reflection functions.

Soll oder kann bei bestimmten Ausführungsformen der Erfin dung die an der Rückfront der funktionellen Schicht befind liche Spiegelschicht nicht gleichzeitig die Funktion des plattenartigen Steuermittels erfüllen, weil z. B. aus opti schen Gründen eine besondere Formgebung oder Eigenschaft dieser Spiegelschicht gewünscht wird, befindet sich in der Regel in einer zweilagigen Schicht an der Rückfront das plattenartige Steuermittel auf der von der Spiegelschicht abgeschatteten Seite. Anderenfalls entstehen Reflexionsver luste an der Grenzfläche zwischen funktioneller Schicht und plattenartigem Steuermittel, das dann aus an sich transpa rentem Material bestehen muß, und die änderbare wirksame Weglänge erhält einen festen Grundanteil, entsprechend dem Hin- und Rückweg des Lichts im transparenten Steuermittel. In certain embodiments, the inventor should or can on the back of the functional layer mirror layer does not simultaneously function as meet plate-like control means because z. B. from opti reasons, a special shape or property this mirror layer is desired, is in the Usually in a two-layer layer on the back front plate-like control means on that of the mirror layer shadowed side. Otherwise, reflection ver arise loss at the interface between functional layer and plate-like control means, which is then transpa material must exist, and the changeable effective Path length receives a fixed basic proportion, corresponding to the There and back of the light in the transparent control means.

Wie den bisherigen Ausführungen zu entnehmen ist, können nach der erfindungsgemäßen technischen Lehre große Feldan ordnungen, insbesondere als integrierte Anordnung, aus eng benachbarten Lichtmodulatoren aufgebaut und mit einer akti ven Matrix für ein für jeden Lichtmodulator individuelles Ansteuern, auch mit Graustufen bzw. Grauskala, ausgerüstet werden. Dabei sind der Lichtwirkungsgrad und der Kontrast hoch, und die konstruktive Ausbildung und der dazu erfor derliche Herstellungsaufwand beschränken sich auf beherrsch bare Technologien.As can be seen from the previous explanations, large field according to the technical teaching according to the invention orders, especially as an integrated arrangement, from narrow neighboring light modulators built and with an acti ven matrix for an individual one for each light modulator Control, also equipped with grayscale or gray scale will. Thereby are the light efficiency and the contrast high, and the constructive training and the required The manufacturing costs are limited to mastery bare technologies.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung sche matisch dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing represented mathematically. Show it:

Fig. 1a und b: ein Bildprojektionssystem mit Licht quelle, Reflexions-Lichtmodulator und Objek tiv, in zwei zueinander senkrechten Ansichten; Figs. 1a and b: an image projection system with a light source, reflection light modulator and OBJEK tively, in two mutually perpendicular views;

Fig. 2 den Aufbau und die Herstellungsschritte von Lichtmodulatoren in Feldanordnung; Figure 2 shows the structure and the manufacturing steps of light modulators in the array.

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Lichtmodulator; Fig. 3 is a cross section through a light modulator;

Fig. 4 bis 6 Details an der Vorderfront von Lichtmodu latoren als Abwandlungen der strukturierten Schicht mit transmissiven und reflektiven Be reichen; Fig. 4 to 6 details on the front of light modulators as modifications of the structured layer with transmissive and reflective Be range;

Fig. 7 die Darstellung eines holografischen optischen Elementes für die strukturierte Schicht an der Vorderfront eines Lichtmodulators; Figure 7 is an illustration of a holographic optical element for the structured layer at the front of a light modulator.

Fig. 8 Details an der Rückfront eines Lichtmodulators, mit einem plattenartigen Steuermittel und einer dieses bedeckenden Spiegelschicht; Fig. 8 details at the rear of a light modulator, with a plate-like control means and a mirror of this covering layer;

Fig. 9 Details an der Rückfront eines Lichtmodulators mit einem zusätzlichen axial verschiebbaren Steuermittel und Fig. 9 details on the back of a light modulator with an additional axially displaceable control means and

Fig. 10 einen Ausschnitt einer Lichtmodulatoren-Feldan ordnung in Draufsicht, mit Spiegelstreifen an der Vorderfront und plattenartigen Steuermit teln an der Rückfront. Fig. 10 shows a detail of a light modulator Feldan arrangement in plan view, with mirror strips on the front and plate-like control means on the back.

Fig. 1 zeigt - in zwei zueinander senkrechten Ansichten a und b - ein Bildprojektionssystem in schematischer Darstel lung. Es ist mit Lichtmodulatoren 1 aufgebaut, die gemäß der Erfindung für eine Arbeitsweise im Reflexions-Modus aus gebildet sind und sich bei einem Projektionssystem der hier gezeigten Art in größerer Anzahl in einer Feldanordnung be finden. Fig. 1 shows - in two mutually perpendicular views a and b - an image projection system in a schematic representation. It is constructed with light modulators 1 which, according to the invention, are designed for operation in reflection mode and are found in a field arrangement in a large number in a projection system of the type shown here.

Von einer Lampe 2 mit einem Reflexionsschirm 3 gelangt über eine Kondensorlinse 4 das unmodulierte Licht 5.1 an die Lichtmodulatoren 1. Je nach Zustand der Ansteuerung erzeugt jeder Lichtmodulator 1 gebeugtes Licht 5.2.i mit einem Beu gungsbild 7. Im Zustand der maximalen Ansteuerung wird im gewählten Beispiel das gesamte einfallende Licht wie von einem ebenen Spiegel reflektiert, d. h. es erscheint ein Lichtbündel 5.2.0, d. h. gebeugtes Licht der 0. Ordnung. Im Zustand fehlender bzw. auf Null eingestellter Ansteuerung treten alle anderen Ordnungen 5.2.n in Erscheinung. Ledig lich die 0. Ordnung wird durch die Projektionsoptik 6 wei tergeführt, die anderen Ordnungen liegen außerhalb der Pro jektionsoptik 6 und werden von Blockierblenden oder derglei chen (nicht dargestellt) aufgefangen.The unmodulated light 5.1 reaches the light modulators 1 from a lamp 2 with a reflection screen 3 via a condenser lens 4 . Depending on the state of the control, each light modulator 1 generates diffracted light 5.2. i with a diffraction pattern 7 . In the state of maximum control, the entire incident light is reflected in the selected example as if from a flat mirror, ie a light bundle 5.2.0 appears , ie 0th order diffracted light. In the state of missing or zeroed control, all other orders 5.2. n in appearance. Only the 0th order is continued through the projection optics 6 , the other orders are outside the projection optics 6 and are blocked by blocking or the like (not shown).

Die Beugungswinkel sind allein von der Geometrie des Gitters abhängig, also konstant, wenn die geometrischen Parameter fest vorgegeben sind. Der Grad der Ansteuerung bestimmt die Phasendifferenz zwischen den sich überlagernden Lichtantei len und damit das Verhältnis der Lichtintensitäten in der 0. Ordnung und in den anderen Beugungsordnungen.The diffraction angles depend solely on the geometry of the grating dependent, i.e. constant, if the geometric parameters are fixed. The degree of control determines the Phase difference between the overlapping light component len and thus the ratio of the light intensities in the 0th order and in the other diffraction orders.

Sollen Bildpunkte auf einem Schirm hinter der Projektionsop tik 6 hell erscheinen, sind beim gewählten Beispiel die zu gehörigen Lichtmodulatoren 1 mehr oder weniger stark anzu steuern; ein Lichtmodulator 1 im Zustand fehlender bzw. auf Null eingestellter Ansteuerung erzeugt dunkle Bildpunkte.If pixels on a screen behind the projection optics 6 appear bright, the associated light modulators 1 are to be controlled more or less strongly in the example selected; a light modulator 1 in the state of missing or zeroed control generates dark pixels.

Fig. 2 läßt das Grundprinzip des Aufbaues und Herstellungs schritte von Lichtmodulatoren 1 in einer Feldanordnung als integriertes Bauteil erkennen. Die Vorderfront 8 der Licht modulatoren 1 weist eine strukturierte Schicht 8 auf, in der sich schmale Transmissions-Schlitze 10 und Reflexions- Streifen 11 abwechseln. Die strukturierte Schicht 8 bedeckt ein sich über die gesamte Feldanordnung erstreckendes wei teres plattenartiges Steuermittel 18.2 und dieses seiner seits eine sich ebenfalls homogen über die gesamte Feldan ordnung erstreckende funktionelle Schicht 12 (bzw. 12.1 oder 12.2). In der funktionellen Schicht 12 lassen sich op tische Eigenschaften, z. B. deren Dicke w und/oder die Brech zahl n, mittels steuerbarer physikalischer Parameter än dern. An der Rückfront 13 befindet sich eine Spiegelschicht 14, die im dargestellten Beispiel für jeden Lichtmodulator auch die Funktion des mindestens einen plattenartigen Steu ermittels 18.1 erfüllt und aus diesem Grunde auf jeweils einen Lichtmodulator 1 begrenzt ist. Die einzelnen Spiegel schichten 14 werden von Abstandsstreifen 14.1 vertikal und horizontal begrenzt. Fig. 2 shows the basic principle of the construction and manufacturing steps of light modulators 1 in a field arrangement as an integrated component. The front 8 of the light modulators 1 has a structured layer 8 in which narrow transmission slots 10 and reflection strips 11 alternate. The structured layer 8 covers a plate-like control means 18.2 which extends over the entire field arrangement and this in turn covers a functional layer 12 (or 12.1 or 12.2 ) which also extends homogeneously over the entire field arrangement. In the functional layer 12 , optical properties, e.g. B. whose thickness w and / or the refractive index n, change by means of controllable physical parameters. On the rear front 13 there is a mirror layer 14 , which in the example shown also fulfills the function of the at least one plate-like control means 18.1 for each light modulator and is therefore limited to one light modulator 1 for each reason. The individual mirror layers 14 are delimited vertically and horizontally by spacer strips 14.1 .

Für die Ansteuerung der Lichtmodulatoren 1 der in Fig. 1 skizzierten Feldanordnung ist eine aktive Matrix mit Steuer schaltungen 20 vorgesehen. Die gesamte Anordnung, also Lichtmodulatoren 1 und jeweils zugehörige Steuerschaltungen 20, befinden sich auf einem gemeinsamen Substrat 21.For the control of the light modulators 1 of the field arrangement sketched in FIG. 1, an active matrix with control circuits 20 is provided. The entire arrangement, that is to say light modulators 1 and associated control circuits 20 , are located on a common substrate 21 .

Ein Teil des eintreffendes Lichts wird bei diesem Lichtmodu lator 1 von den Reflexions-Streifen 11 in der Ausbreitungs richtung umgekehrt. Der andere Teil des eintreffenden Lichts gelangt durch die Transmissions-Schlitze 10 und die funktio nelle Schicht 12 zur Spiegelschicht 14 an der Rückfront 13, wird dort in seiner Ausbreitungsrichtung umgekehrt und ge langt wieder durch die funktionelle Schicht 12 an die Trans missions-Schlitze 10. Dabei wird die wirksame Weglänge die ses Lichtanteils von den änderbaren optischen Eigenschaften in der funktionellen Schicht 12 bestimmt. An der Vorder front 8 des Lichtmodulators 1 überlagern sich die beiden Lichtanteile mit im allgemeinen nicht übereinstimmenden Pha senlagen, bilden also austretendes gebeugtes Licht mehr oder weniger starker Intensität.Part of the incoming light is reversed in this light modulator 1 by the reflection strips 11 in the direction of propagation. The other part of the incoming light passes through the transmission slots 10 and the functional layer 12 to the mirror layer 14 on the rear front 13 , is reversed there in its direction of propagation and again reaches ge through the functional layer 12 to the transmission slots 10 . The effective path length of this light component is determined by the changeable optical properties in the functional layer 12 . On the front front 8 of the light modulator 1 , the two light components overlap with generally mismatched phases, thus forming emerging diffracted light of more or less intensity.

Die Reflexions-Streifen 11 an der Vorderfront 8 und die Spiegelschicht 14 an der Rückfront 13 sollten dazu gleiche Reflexions-Charakteristiken, insbesondere gleichen Refle xionsgrad für den Spektralbereich aufweisen, in dem der Lichtmodulator 1 arbeiten soll.The reflection strips 11 on the front 8 and the mirror layer 14 on the rear front 13 should have the same reflection characteristics, in particular the same reflectivity for the spectral range in which the light modulator 1 is to operate.

Von der funktionellen Schicht 12, in der sich optische Ei genschaften über beeinflußbare physikalische Parameter än dern lassen, werden für die optische Funktion des Lichtmodu lators 1 nur diejenigen Bereiche benötigt, die nicht von den Reflexions-Streifen 11 an der Vorderfront 8 abgeschat tet sind. Prinzipiell dürfen deshalb die optischen Eigen schaften der funktionellen Schicht 12 in den abgeschatteten Bereichen beliebig sein. Es ergeben sich jedoch für die Er findung wesentliche Vorzüge dadurch, diese Freiheit dazu zu nutzen, eine bezüglich der wirksamen Weglänge homogen änder bare funktionelle Schicht 12 zwischen Vorderfront 8 und Rückfront 13 des Lichtmodulators 1 vorzusehen, also bezüg lich der optischen Funktion keine Unterschiede zwischen ab geschatteten und nicht abgeschatteten Bereichen in der funk tionellen Schicht 12 zu machen. Dies zeigt sich näher im Zusammenhang mit den nachfolgenden Erläuterungen von spezi ellen Ausführungsformen der Erfindung. From the functional layer 12 , in which optical properties can be changed via influenceable physical parameters, only those areas are required for the optical function of the light modulator 1 that are not shaded by the reflection strips 11 on the front panel 8 . In principle, the optical properties of the functional layer 12 may therefore be arbitrary in the shaded areas. However, there are essential advantages for the invention to use this freedom to provide a functional layer 12 which can be changed homogeneously with respect to the effective path length between the front 8 and rear 13 of the light modulator 1 , that is to say no differences between the optical function to make shaded and unshaded areas in the functional layer 12 . This becomes clearer in connection with the following explanations of special embodiments of the invention.

Fig. 3 zeigt - in einem Ausschnitt - einen Lichtmodulator 1 mit einem Beugungsgitter, das mittels eines elektrischen Feldes steuerbar ist. Mit einem Auge 15 eines Betrachters soll angedeutet sein, daß sich eine transparente Substrat platte 16 an der Vorderfront 8 befindet und mit einer struk turierten Schicht 9 hinterlegt ist. Die strukturierte Schicht 9 ist optisch inhomogen, sie weist abwechselnd schmale Transmissions-Schlitze 10 und Reflexions-Streifen 11 auf. Elektrisch ist die strukturierte Schicht 9 hingegen homogen, d. h. als weiteres plattenartiges Steuermittel 18.2, nämlich als transparente Elektrode z. B. aus Indium- Zinn-Oxid (ITO = indium-tin-oxide) ausgebildet. Auf die Vor aussetzungen und Auswirkungen einer Verspiegelung an den Stellen der Reflexions-Streifen 11 wird weiter unten einge gangen. Fig. 3 shows - in a section - a light modulator 1 with a diffraction grating, which is controlled by means of an electric field. With an eye 15 of a viewer should be indicated that there is a transparent substrate plate 16 on the front panel 8 and is deposited with a structured layer 9 . The structured layer 9 is optically inhomogeneous, it alternately has narrow transmission slots 10 and reflection strips 11 . Electrically, the structured layer 9, on the other hand, is homogeneous, ie as a further plate-like control means 18.2 , namely as a transparent electrode z. B. made of indium tin oxide (ITO = indium tin oxide). On the pre-conditions and effects of mirroring at the locations of the reflection strips 11 will be discussed below.

An der Rückfront 13 des Lichtmodulators 1 ist die Spiegel schicht 14 zugleich als das plattenartige Steuermittel 18.1, nämlich als Gegenelektrode, z. B. aus Metall, ausgebil det und auf einer Trägerschicht 17 angebracht. Zwischen den beiden plattenartigen Elektroden 18.1, 18,2 an der Vorder front 8 und an der Rückfront 13 befindet sich in der funk tionellen Schicht 12 mit änderbaren optischen Eigenschaften ein transparentes Medium, in dem die wirksame Weglänge des dieses Medium auf dem Hin- und dem Rückweg durchdringenden Lichts änderbar ist. Eine funktionelle Schicht, in der die wirksame Weglänge über die Brechzahl n geändert wird, ist mit 12.1 bezeichnet; wird die Dicke w geändert, lautet die Bezeichnung 12.2.On the rear front 13 of the light modulator 1 , the mirror layer 14 is at the same time as the plate-like control means 18.1 , namely as a counter electrode, for. B. of metal, ausgebil det and attached to a support layer 17 . Between the two plate-like electrodes 18.1 , 18.2 on the front front 8 and on the rear front 13 there is a transparent medium in the functional layer 12 with changeable optical properties, in which the effective path length of this medium on the back and forth Return path penetrating light is changeable. A functional layer in which the effective path length is changed via the refractive index n is designated by 12.1 ; if the thickness w is changed, the designation is 12.2 .

Für Medien einer funktionellen Schicht 12.1 und für eine Be aufschlagung mittels eines elektrischen Feldes kommen in besonders zweckmäßiger Weise Feststoffe, Festkörperkristal le, Flüssigkristalle und dergleichen in Betracht. Gelangen Feststoffe, z. B. Kristalle aus Lithiumniobat (LiNbO₃), Bari umtitanat (BaTiO₃), Kaliumdihydrogenphosphat (KH₂PO₄ bzw. "KDP") oder Keramiken z. B. aus Bleilanthanzirkonattitanat ("PLZT") oder ein Polymer, z. B. Polymethylmethacrylat oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) mit eingelagertem p,p′-Dime thylaminonitrostilben (DANS) zum Einsatz, so kann der Licht modulator 1 als ein Festkörper-Gebilde (all solid state), insbesondere in übereinstimmenden Layout-Elementen als Feld anordnung mit einer großen Anzahl gleicher, individuell an steuerbarer Zellen aufgebaut werden. Handelt es sich bei dem Medium in einer funktionellen Schicht 12.2 hingegen um ein Gas oder ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, müssen zwischen der transparenten Substratplatte 16 und der Trägerschicht 17 hier nicht dargestellte Abstandshalter und Verschlußkanten an den Rändern vorgesehen werden. Trennende Stege innerhalb eines Lichtmodulators 1 mit einem steuerba ren Beugungsgitter für einen Bildpunkt sowie auch zwischen solchen in einer Feldanordnung sind hingegen nicht erforder lich, aber auch nicht hinderlich, da in der funktionellen Schicht 12.2, jeweils zwischen den plattenartigen Steuermit teln 18.1, 18.2 eines Lichtmodulators 1 eine homogene Änderung des Mediums herbeigeführt werden kann und soll, und solche Änderungen jeweils auf das steuerbare Beugungs gitter jeweils nur eines Lichtmodulators 1 begrenzbar sind.For media of a functional layer 12.1 and for a loading by means of an electric field, solids, solid-state crystals, liquid crystals and the like are particularly suitable. Get solids, e.g. B. crystals of lithium niobate (LiNbO ₃ ), Bari umtitanat (BaTiO ₃ ), potassium dihydrogen phosphate (KH ₂ PO ₄ or "KDP") or ceramics such. B. from lead lanthanum zirconate titanate ("PLZT") or a polymer, for. B. polymethyl methacrylate or polyvinylidene fluoride (PVDF) with embedded p, p'-Dime thylaminonitrostilben (DANS) used, the light modulator 1 as a solid structure (all solid state), especially in matching layout elements as a field arrangement with a large number of identical, individually controllable cells. If, on the other hand, the medium in a functional layer 12.2 is a gas or a fluid, in particular a liquid, spacers and sealing edges (not shown here) must be provided at the edges between the transparent substrate plate 16 and the carrier layer 17 . Separating webs within a light modulator 1 with a controllable diffraction grating for a pixel and also between those in a field arrangement, however, are not required, but also not a hindrance, since in the functional layer 12.2 , in each case between the plate-like control means 18.1 , 18.2 of a light modulator 1 a homogeneous change in the medium can and should be brought about, and such changes can each be limited to the controllable diffraction grating only one light modulator 1 .

Anhand der Fig. 3 bis 6 sowie 8 und 9 sollen solche Ge sichtspunkte eingehender erläutert werden, die zur Ausbil dung der einzelnen Schichten eines Lichtmodulators 1 maßge bend sind.3 to 6 and 8 and 9 are reference to FIGS. Such Ge visual points be further explained, are for Ausbil of the individual layers of a light modulator 1 dung customi bend.

Bezüglich der optischen Funktion im Bereich der Vorderfront 8 ist dafür zu sorgen, daß die Reflexions-Streifen 11 spie gelnde Oberflächen hoher Qualität aufweisen. Außerdem werden mit der Gitterperiode der Reflexions-Streifen 11 und Trans missions-Schlitze 10 im Verhältnis zur Wellenlänge des Lichts die Beugungswinkel vorgegeben. Hierauf ohne Einfluß ist die Ausbildung derjenigen Teile, die als Steuermittel 18.2 an der Vorderfront 8 vorzusehen sind. Sie sind als plattenartige, sich homogen über eine gesamte Feldanordnung erstreckende transparente Schicht gestaltbar. Weiterhin ist zu berücksichtigen, ob das Medium in der funktionellen Schicht 12 zwischen Vorderfront 8 und Rückfront 13 ein Fest stoff, ein elastisches Material oder Luft ist. Im Falle eines Feststoffes für eine funktionelle Schicht 12 kann der Lichtmodulator 1 in ausreichender Stabilität mit seinen einzelnen Lagen z. B. von der Rückfront 13 her aufgebaut wer den, d. h. die transparente Substratplatte 16 an der Vor derfront 8 kann entfallen. Im Falle eines elastischen Mate rials oder Luft für eine funktionelle Schicht 12 ist der Lichtmodulator 1 aus zwei mechanisch stabilen Stücken, dem Teil für die Vorderfront 8 und dem für die Rückfront 13, mit Verschlußkanten (nicht dargestellt) auszubilden.With regard to the optical function in the area of the front 8 , it must be ensured that the reflection strips 11 have high-quality reflective surfaces. In addition, the diffraction angles are predetermined with the grating period of the reflection strips 11 and transmission slots 10 in relation to the wavelength of the light. This has no influence on the formation of those parts which are to be provided as control means 18.2 on the front face 8 . They can be designed as a plate-like, transparent layer that extends homogeneously over an entire field arrangement. It must also be taken into account whether the medium in the functional layer 12 between the front 8 and the rear 13 is a solid material, an elastic material or air. In the case of a solid for a functional layer 12 , the light modulator 1 can be sufficiently stable with its individual layers, e.g. B. from the rear front 13 who who, ie the transparent substrate plate 16 on the front derfront 8 can be omitted. In the case of an elastic material or air for a functional layer 12 , the light modulator 1 is formed from two mechanically stable pieces, the part for the front 8 and the part for the rear 13 , with closure edges (not shown).

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die transparente Substratplatte 16 mit einer Reliefstruktur versehen. Dort sind die sich ab wechselnden transmissiven und reflektiven Bereiche als be nachbarte Transmissions-Schlitze 10 und Reflexions-Streifen 11 in einem Höhenrelief ausgebildet.As shown in FIG. 6, the transparent substrate plate 16 is provided with a relief structure. There, the alternating transmissive and reflective areas are formed as adjacent transmission slots 10 and reflection strips 11 in a height relief.

Somit ergeben sich für die Ausbildung an der Vorderfront 8 die in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Möglichkeiten, d. h. eine einlagige oder eine zwei- oder mehrlagige strukturierte Schicht 9 mit den Reflexions-Streifen 11 als oberer oder un terer Lage. Die jeweils andere Lage enthält das plattenarti ge Steuermittel 18.2, soweit erforderlich. In einer einlagi gen strukturierten Schicht 9 können sich Reflexions-Strei fen 11 im Abstand voneinander oder durch körperliche Trans missions-Schlitze 10 voneinander getrennt befinden. Hat eine einlagige Schicht 9 auch die Funktion des weiteren Steuermittels 18.2 zu erfüllen, muß sie diesbezüglich homo gen ausgebildet sein. Thus are obtained for the training at the front face 8, the options shown to 6 in Fig. 3, that is a single layer or a two- or multi-layer structured layer 9 with the reflection strip 11 as the upper or un more excellent location. The respective other layer contains the plate-like control means 18.2 , if necessary. In a single-layered structured layer 9 , reflection strips 11 can be located at a distance from one another or separated by physical transmission slots 10 . If a single-layer layer 9 also has to fulfill the function of the further control means 18.2 , it must be designed to be homogeneous in this regard.

Fig. 7 zeigt das Muster 22 eines holografischen optischen Elements. Ein solches Muster besitzt transmissive und re flektive Bereiche, erfüllt also in jeder Hinsicht die an eine strukturierte Schicht 9 (vgl. Fig. 2 bis 6) bei Ausfüh rungsformen der Erfindung zu stellenden Forderungen. 22 Fig. 7 shows the pattern of a holographic optical element. Such a pattern has transmissive and reflective areas, thus fulfilling in all respects the requirements to be imposed on a structured layer 9 (see FIGS . 2 to 6) in embodiments of the invention.

Für die optische Funktion ist an der Rückfront 13 allein die Spiegelschicht 14 (vgl. Fig. 3) bzw. eine dielektrische oder unmagnetische Spiegelschicht 19 (vgl. Fig. 8) maßgebend. Auch hier ist die Ausbildung des Steuermittels 18.1 prinzipiell ohne Einfluß auf die optische Eigenschaft der Spiegelschicht 14. Diese Freiheit kann dazu genutzt werden, die Spiegelschicht 14 z. B. aus elektrisch oder thermisch leitendem oder ferromagnetischem Material auszubilden und ihr somit zugleich die Funktion des Steuermittels 18.1 zur Beeinflussung mittels eines elektrischen oder magnetischen Feldes oder einer Temperaturänderung zu geben. Demgemäß handelt es sich bei den Steuermitteln 18.1 und 18.2 z. B. um plattenartige homogene Elektroden.Only the mirror layer 14 (cf. FIG. 3) or a dielectric or non-magnetic mirror layer 19 (cf. FIG. 8) is decisive for the optical function on the rear front 13 . Here too, the design of the control means 18.1 has in principle no influence on the optical property of the mirror layer 14 . This freedom can be used to the mirror layer 14 z. B. from electrically or thermally conductive or ferromagnetic material and thus give it the function of the control means 18.1 to influence it by means of an electric or magnetic field or a change in temperature. Accordingly, it is the control means 18.1 and 18.2 z. B. around plate-like homogeneous electrodes.

Fig. 8 zeigt die Möglichkeit, ein großflächiges, aus elek trisch leitendem oder ferromagnetischem Material bestehen des oder temperierbares Steuermittel 18.1, z. B. eine Elek trode oder ein Magnet- oder Heizplättchen, mit einer dielek trischen oder unmagnetischen Spiegelschicht 19 zu bedecken. Mit derartigen Materialien kann auch eine Wellenlängen selektivität herbeigeführt werden, wie sie bei metallenen Spiegeln nicht erreichbar ist. Weiterhin ist in Fig. 8 eine Planarisierungsschicht 23 zum Ausgleich der durch die Steuerschaltung 20 hervorgerufenen Höhenversätze darge stellt. Diese Schicht 23 ist elektrisch isolierend. Fig. 8 shows the possibility of a large area, made of electrically conductive or ferromagnetic material or temperature-controllable control means 18.1 , z. B. an elec trode or a magnetic or heating plate with a dielectric or non-magnetic mirror layer 19 to cover. Such materials can also be used to selectively produce wavelengths that cannot be achieved with metal mirrors. Furthermore, a planarization layer 23 for compensating for the height offsets caused by the control circuit 20 is shown in FIG. 8. This layer 23 is electrically insulating.

Soll die Dicke w der funktionellen Schicht 12.2 gesteuert werden, so sind - wie in Fig. 9 dargestellt - neben den plattenartigen, hier beweglichen Spiegelschichten 14, die als ein anderes plattenartiges Steuermittel 18.3 für die zu verändernde Dicke w dienen, noch ein zusätzliches Steuermit tel 18.4 zur Erzeugung der senkrechten Bewegung und ein elektrisches oder thermisches Steuermittel 18.5 zur Steue rung des zusätzlichen Steuermittels 18.4 erforderlich. Die zusätzlichen Steuermittel 18.4 können z. B. als piezoelek trische, elektro- oder magnetostriktive oder ähnliche Stell elemente oder als Aktoren ausgebildet sein, die allerdings in ihrem Flächenbedarf nicht größer als die Spiegelschich ten 14 bzw. das andere plattenartige Steuermittel 18.3 sein dürfen. Dementsprechend besteht das Steuermittel 18.5 wie derum aus Elektroden, ein Magnetfeld erzeugenden Elementen, Heizplättchen o. ä., womit eine präzise und reproduzierbare senkrechte Verschiebung der Spiegelschichten 14 bzw. des anderen plattenartigen Steuermittels 18.3 erreicht werden kann.If the thickness w of the functional layer 12.2 is to be controlled, then - as shown in FIG. 9 - in addition to the plate-like, here movable mirror layers 14 , which serve as another plate-like control means 18.3 for the thickness w to be changed, an additional control means 18.4 required to generate the vertical movement and an electrical or thermal control means 18.5 to control the additional control means 18.4 . The additional control means 18.4 z. B. as piezoelectric, electro- or magnetostrictive or similar actuating elements or as actuators, which, however, may not be larger than the mirror layers 14 th or the other plate-like control means 18.3 in their area requirements. Accordingly, the control means 18.5 again consists of electrodes, elements generating a magnetic field, heating plates or the like, with which a precise and reproducible vertical displacement of the mirror layers 14 or the other plate-like control means 18.3 can be achieved.

Bezüglich der funktionellen Schicht 12 zwischen Vorderfront 8 und Rückfront 13 ist weiter oben bereits erwähnt, daß dort die wirksame Weglänge des sie auf dem Hin- und dem Rückweg durchdringenden Lichts veränderbar sein soll. Die gesteuerte optische Eigenschaft ist in einem Feststoff oder in einer Flüssigkeit vorzugsweise die Brechzahl n, bei einem elasti schen Medium oder Gas hingegen die Dicke w der funktionellen Schicht 12.1, 12.2. Diese oder jene optische Eigenschaft oder auch beide werden bei den Ausführungsformen der Erfin dung homogen verändert, obwohl dies eigentlich nur in den Bereichen erforderlich wäre, die nicht von Reflexions- Streifen 11 abgeschattet sind.With regard to the functional layer 12 between the front 8 and the rear 13, it has already been mentioned above that the effective path length of the light penetrating it on the outward and return path should be changeable there. The controlled optical property in a solid or in a liquid is preferably the refractive index n, in contrast, in the case of an elastic medium or gas, the thickness w of the functional layer 12.1 , 12.2 . This or that optical property or both are changed homogeneously in the embodiments of the invention, although this would actually only be required in the areas that are not shadowed by reflection strips 11 .

Fig. 10 zeigt in einer schematischen Aufsicht, wie in einer Ebene hinter den Reflexions-Streifen 11 und Transmissions- Schlitzen 10 die plattenartigen Spiegelschichten 14 bei einer Feldanordnung so angeordnet werden können, daß z. B. die vertikalen, zwischen ihnen erforderlichen Abstandsstrei fen 14.1 jeweils hinter den Reflexions-Streifen 11 ange bracht sind und daher keinen störenden Einfluß auf das le diglich durch die Transmissions-Schlitze 10 einfallende Licht ausüben können. Fig. 10 shows a schematic plan view of how the plate-like mirror layers 14 can be arranged in a field arrangement in a plane behind the reflection strips 11 and transmission slots 10 so that, for. B. the vertical spacing between them 14.1 fen are each behind the reflection strips 11 are introduced and therefore can not have a disruptive effect on the le diglich through the transmission slots 10 incident light.

Wie in der Beschreibungseinleitung bereits erwähnt, findet der erfindungsgemäße Lichtmodulator mit steuerbarem Beu gungsgitter vielfache, unterschiedliche Anwendungsmöglich keiten. Sein Einsatzgebiet liegt zum einen im Gebiet der op tischen Informationsverarbeitung, bei der alle Anteile von weißem Licht auftreten können. Hierzu zählt insbesondere die Bildübertragung. Da hierbei die optischen Signale über den gesamten sichtbaren Bereich des Lichts (ca. 400 nm bis 800 nm) verteilt sind, spricht man von einem Breitband-Si gnal mit einem Wellenlängen-Verhältnis (spektrale Band breite) von ungefähr 1 : 2. Der zur Modulation eines solchen Breitband-Signals erforderliche Modulator muß also eine entsprechende Breitband-Charakteristik aufweisen.As already mentioned in the introduction to the description the light modulator according to the invention with controllable Beu multiple, different applications possible keiten. On the one hand, it is used in the area of op table information processing, in which all shares of white light can occur. This includes in particular the image transmission. Because here the optical signals over the entire visible range of light (approx. 400 nm to 800 nm) are distributed, one speaks of a broadband Si signal with a wavelength ratio (spectral band width) of approximately 1: 2. The one for modulating such a Broadband signal required modulator must therefore have corresponding broadband characteristics.

Zum anderen liegt das Einsatzgebiet im Gebiet der Verarbei tung einzelner monochromatischer optischer Signale, bei spielsweise deren Übertragung, Verteilung oder Vermittlung zur Ausführung vorgegebener Steuerungsfunktionen. Bei der Modulation solcher Schmalband-Signale ist es entsprechend erforderlich, daß der eingesetzte Modulator eine angepaßte Schmalband-Charakteristik aufweist.On the other hand, the area of application is in the area of processing device of individual monochromatic optical signals, at for example their transmission, distribution or mediation to perform specified control functions. In the Modulation of such narrowband signals is accordingly required that the modulator used an adapted Has narrowband characteristics.

Bei erfindungsgemäßen Lichtmodulatoren ist die Modulations- Charakteristik in einfacher Weise durch eine Offset-Einstel lung des optischen Weglängenunterschieds zwischen den beiden zu beugenden Lichtanteilen zu erreichen. Bei der Offset-Ein stellung ist der Lichtmodulator nicht angesteuert. Wird der optische Weglängenunterschied so eingestellt, daß er unge fähr der Wellenlänge in der Mitte des sichtbaren Bereichs des Lichts ( ca. 570 nm) entspricht oder auch kleiner ist (Δλ≈1 : 2), so erhält der Lichtmodulator eine Breitband- Charakteristik. Er kann nun optische Signale aus dem gesam ten Breitbandbereich des sichtbaren Lichts modulieren d. h. die einzelnen Lichtanteile so beugen und interferieren, daß bei allen auftretenden Wellenlängen des Breitband-Signals z. B. für die nullte Beugungsordnung eine deutliche Intensi tätsveränderung auftritt.In the case of light modulators according to the invention, the modulation Characteristics in a simple way with an offset setting the optical path length difference between the two to reach diffracted light components. At the offset on the light modulator is not activated. Will the optical path length difference set so that it unge about the wavelength in the middle of the visible range of light (approx. 570 nm) corresponds or is also smaller (Δλ≈1: 2), the light modulator receives a broadband Characteristic. He can now receive optical signals from the whole modulate the broadband range of visible light d. H. the individual parts of the light bend and interfere so that at all occurring wavelengths of the broadband signal e.g. B. for the zeroth diffraction order a clear intensity change occurs.

Wird der optische Weglängenunterschied hingegen so gewählt, daß er das Zwei- oder Mehrfeche (bis ungefähr zum Zwanzigfa chen) der Mittenwellenlänge (ca. 570 nm) beträgt (Δλ≦1 : 2), weist der Lichtmodulator eine Schmalband-Cha rakteristik auf. Das bedeutet, daß er nun in der Lage ist, schmalbandige Lichtsignale in bestimmten Frequenzbereichen zu beugen und deutlich in ihrer Intensität zu verändern. Be sonders deutlich tritt eine derartige Intensitätsänderung auf, wenn die Einstellung des optischen Weglängeunter schieds auf das Zweifache der Mittenwellenlänge (ca. 570 nm) im sichtbaren Bereich erfolgt.However, if the optical path length difference is chosen that he has two or more fields (up to about twenty times chen) of the center wavelength (approx. 570 nm) (Δλ ≦ 1: 2), the light modulator has a narrowband cha characteristic on. This means that he is now able narrowband light signals in certain frequency ranges to bend and change its intensity significantly. Be Such a change in intensity occurs particularly clearly on when setting the optical path length below to twice the center wavelength (approx. 570 nm) in the visible area.

Bei einer Beaufschlagung eines Breitband-Modulators mit einem Schmalbandsignal erfolgt, z. B. für die nullte Beu gungsordnung keine wesentliche Intensitätsänderung des Aus gangssignals, allenfalls eine geringfügige Farbverschiebung.When a broadband modulator is loaded with a narrowband signal occurs, e.g. B. for the zero Beu regulations no significant change in intensity of the off output signal, at most a slight color shift.

Der Steuerbereich zur Offset-Einstellung des optischen Weg längenunterschieds kann bei dem erfindungsgemäßen Lichtmodu lator konstruktiv unterschiedlich integriert sein. Zum einen kann er in der homogenen funktionellen Schicht liegen, Hierbei wird der Steuerbereich beeinflußt durch eine Verän derung des Brechungsindexes oder der Schichtdicke der funk tionellen Schicht. Die weiter oben gemachten Ausführungen zur Veränderung beider Parameter im angesteuerten Zustand gelten analog bei der Offset-Einstellung im unangesteuerten Zustand (Abgleich). The control area for offset adjustment of the optical path difference in length in the light mod structurally differently integrated. On the one hand it can lie in the homogeneous functional layer, The control range is influenced by a change change in the refractive index or the layer thickness of the radio tional layer. The statements made above to change both parameters in the activated state apply analogously to the offset setting in uncontrolled State (adjustment).

Zum anderen kann er in einer stufig strukturierten funktio nellen Schicht liegen. Derartige funktionelle Schichten sind im Vorangegangenen noch nicht erläutert worden, weil durch den Vorteil der partiellen Abschattung der funktionellen Schicht diese homogen ausgebildet sein kann. Auch bei stufig strukturierten funktionellen Schichten sind diese durch überlagerte reflektierende Gitter stellenweise abgeschattet. Die Stufigkeit dient lediglich der Offset-Einstellung im un angesteuerten Zustand. Hierbei kann es von Vorteil sein, wenn diese ausschließlich durch konstruktive Maßnahmen, bei spielsweise durch die Wahl der Stufenhöhe (und damit des optischen Weglängenunterschieds), und nicht bereits durch Steuermaßnahmen (Abgleich) erfolgt. Konstruktiv möglich sind auch Ausführungsformen, bei denen einer ebenen funktionellen Schicht eine strukturierte Glasschicht vorgelagert ist. Hierbei kann deren Struktur wiederum stufenförmig ausgebil det sein. Denkbar sind aber auch eine strukturierte Abwech selung zweier Glassorten mit unterschiedlichem Brechungsin dex oder eine Abwechselung von Glasstreifen und Luftzwi schenräumen (dielektrische Stufengitter).On the other hand, it can be structured in a step-by-step function light layer. Such functional layers are has not been explained in the preceding because by the advantage of partial shadowing of the functional Layer this can be formed homogeneously. Even at levels structured functional layers are through this overlaid reflective grids shaded in places. The level only serves to set the offset in the un controlled state. It can be an advantage if this is only possible through constructive measures for example by choosing the step height (and thus the optical path length difference), and not already Tax measures (adjustment) are carried out. Are constructively possible also embodiments in which a level functional Layer is a structured glass layer in front. Here, their structure can in turn be developed in a step-like manner det be. A structured change is also conceivable selection of two types of glass with different refractive index dex or an alternation of glass strips and Luftzwi spaces (dielectric step grating).

Zu beachten ist jedoch bei Ausführungsformen mit stufig strukturierter funktioneller Schicht, daß die Stufigkeit zur Offset-Einstellung nicht im aktiven Ansteuerungszustand kom pensiert wird. Die Bedingung für einen unangesteuerten Lichtmodulator muß so lauten, daß sich dieser verhält wie ein planer Spiegel, also keine Beugung auftritt. Das heißt, daß eine Schichtdicke d1 mit einem Brechungsindex n1 einer Schichtdicke d2 mit einem Brechungsindex n2 gleich sein muß. Wird nun die Ansteuerung mittels eines elektrischen Feldes durchgeführt, so führen die unterschiedlichen Schichtdicken d1, d2 zu einer unterschiedlichen Veränderung der herrschenden Feldstärke und damit zu einer unterschied lichen Veränderung des Brechungsindexes. Dies führt zu einer Kompensation des Stufenunterschieds, es tritt wieder um die oben genannte Gleichheitbedingung ein, obwohl Un gleichheit gewährleistet sein müßte. Eine Ansteuerung mit einem elektrischen Feld ist bei einer stufig strukturierten funktionellen Schicht wegen der Kompensation des Offsets im Steuerzustand ohne weitere Maßnahmen nicht möglich. Es muß immer gewährleistet sein, daß die konstruktiv benötigte Inhomogenität der funktionellen Schicht nicht kompensiert wird (beispielsweise durch mechanische Dickenänderungen).However, in embodiments with a step-structured functional layer, it should be noted that the step for the offset setting is not compensated for in the active control state. The condition for an uncontrolled light modulator must be that it behaves like a plane mirror, so no diffraction occurs. This means that a layer thickness d 1 with a refractive index n 1 must be the same as a layer thickness d 2 with a refractive index n 2 . If control is now carried out by means of an electric field, the different layer thicknesses d 1 , d 2 lead to a different change in the prevailing field strength and thus to a different change in the refractive index. This leads to a compensation of the level difference, it occurs again around the equality condition mentioned above, although inequality should be guaranteed. A control with an electric field is not possible with a step-structured functional layer due to the compensation of the offset in the control state without further measures. It must always be ensured that the structurally required inhomogeneity of the functional layer is not compensated for (for example by mechanical changes in thickness).

Als weiteres technisches Problem sind die konstruktiven Aus führungsmöglichkeiten der oben beschriebenen dielektrischen Stufengitter zu beachten. Aufgrund der zum Einsatz kommenden Wellenlängen (kleine Gitterkonstanten) müssen die Stufengit ter Mikrostrukturen mit extremen Stegabmessungen (sehr hohe bzw. tiefe, aber schmale Gitterstege und -gräben) aufweisen. Dabei müssen die verwendeten Materialien hochtransparent und nichtleitend sein. Spezielle Ätztechniken und Mikrofügever fahren, deren technologische Entwicklung noch in den Anfän gen steckt, müssen hierbei zur Anwendung kommen.Another technical problem is the constructive end options for guiding the dielectric described above Step grid to be observed. Because of the used Wavelengths (small lattice constants) have to be the step git ter microstructures with extreme web dimensions (very high or deep but narrow lattice webs and trenches). The materials used must be highly transparent and be non-conductive. Special etching techniques and micro joining driving whose technological development is still in its infancy conditions must be used here.

Neben den bereits genannten Anwendungsgebieten für optische Signale im sichtbaren Bereich des Lichts gibt es für den er findungsgemäßen Lichtmodulator mit steuerbarem Beugungsgit ter auch Anwendungsgebiete für sehr hoch- oder niederfre quente bzw. kurz- oder langwellige Strahlung. Dies gilt ins besondere für die Modulation von elektromagnetischen Wellen außerhalb des sichtbaren Spektrums. Gerade im Bereich der UV- und der Röntgenstrahlung und zum Teil auch im Infrarot bereich müssen Modulatoren eingesetzt werden, deren Steue rung ohne Elemente mit absorbierenden oder brechenden Mate rialien erfolgt. Hierzu eignen sich besonders die erfin dungsgemäßen Modulatoren, die zur Beeinflussung der funktio nellen Schicht rein mechanische Steuerelemente aufweisen, mit deren Hilfe die Schichtdicke verändert werden kann.In addition to the already mentioned fields of application for optical There are signals in the visible range of light for him inventive light modulator with controllable diffraction grating ter also areas of application for very high or low frequency quente or short- or long-wave radiation. This applies ins especially for the modulation of electromagnetic waves outside the visible spectrum. Especially in the area of UV and X-rays and partly also in infrared In the area, modulators must be used whose control without elements with absorbent or breaking mate rialien takes place. The erfin are particularly suitable for this inventive modulators that influence the functio nelle layer have purely mechanical controls, with the help of which the layer thickness can be changed.

Claims

1. Light modulator with a controllable diffraction grating, which is deposited on the rear front with a mirror layer and has a transparent layer between the front front and rear front, in which the effective path length of the light penetrating it can be influenced by means of changeable physical parameters, characterized by

- A structured layer ( 8 ) on the front ( 8 ) which is subdivided into transmissive and reflective areas,
- A functional layer ( 12 , 12.1 , 12.2 ) between the front ( 8 ) and rear ( 13 ) and
- At least one plate-like control means ( 18.1 ) which responds homogeneously to changeable physical parameters for influencing the effective path length of the light in the functional layer ( 12 , 12.1 , 12.2 ).

2. Light modulator according to claim 1, characterized by a structured layer ( 8 ) in which narrow trans mission slots ( 10 ) and reflection strips ( 11 ) alternate.

3. Light modulator according to claim 1, characterized by a structured layer ( 8 ) which is designed as a holographic op table element with a pattern ( 22 ) of transmissive and reflective areas.

4. Light modulator according to one of claims 1 to 3, characterized by a functional layer ( 12.1 ) consisting of a material with a variable refractive index n.

5. Light modulator according to claim 4, characterized by a solid as a material for the functional layer ( 12.1 ).

6. Light modulator according to claim 4, characterized by a fluid as a material for the functional layer ( 12.1 ).

7. Light modulator according to one of claims 1 to 3, characterized by a functional layer ( 12.2 ), in which the thickness w of the medium located in it can be changed.

9. Light modulator according to claim 7, characterized by an elastic material as a medium for the functional layer ( 12.2 ).

8. Light modulator according to claim 7, characterized by a gas as a medium for the functional layer ( 12.2 ).

10. Light modulator according to one of claims 1 to 3, characterized by a functional layer ( 12.1 / 12.2 ), in which both the refractive index n and the thickness w of the medium in it can be changed.

11. Light modulator according to one of claims 1 to 10, characterized by a two- or multi-layer on the front ( 8 ), in which one layer is designed as a further plate-like control means ( 18.2 ) and another layer as a structured layer ( 8 ).

12. Light modulator according to one of claims 1 to 10, characterized by a single on the rear front ( 13 ) arranged plattenarti ges control means ( 18.1 ).

13. Light modulator according to claim 11 or 12, characterized by a two- or multi-layer on the rear front ( 13 ), in which one layer is designed as a plate-like control means ( 18.1 ) and another layer as a mirror layer ( 18 ).

14. Light modulator according to claim 12, characterized by a plate-shaped mirror layer ( 14 ) designed as an electrode on the rear front ( 13 ).

15. Light modulator according to claim 11 or 12, characterized by a two- or multi-layer on the rear face ( 13 ), in which one layer is formed as a plate-like electrode and is covered with the other, a large-area dielectric mirror layer ( 18 ) forming layer.

16. Light modulator according to one of claims 1 to 15, characterized by an embodiment as an element of a field arrangement equipped with an active matrix for activation, the further plate-like control means ( 18.2 ) extending homogeneously in the region of the front ( 8 ) over the entire field arrangement.

17. Light modulator according to one of claims 1 to 16, characterized by an embodiment of the front surface of the structured layer ( 8 ) as a height relief.