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1. WO2020193489 - METHOD AND HOLOGRAPHIC APPARATUS FOR THE THREE-DIMENSIONAL REPRESENTATION OF SCENES

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

Verfahren und eine holographische Vorrichtung zur dreidimensionalen Darstellung von

Szenen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung von Szenen mit einer Beleuchtungseinrichtung und wenigstens einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zur Modulation von auftreffendem Licht, wobei in die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung ein Hologramm kodiert wird und das Hologramm aus einzelnen Subhologrammen aufgebaut ist, in die jeweils ein Objektpunkt eines mit dem Hologramm zu rekonstruierenden Objekts einer Szene kodiert wird, wobei die Modulation des auftreffenden Lichts zur Rekonstruktion eines Objektpunkts der dreidimensionalen Szene vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine holographische Vorrichtung zur Darstellung von dreidimensionalen Szenen, die zur Durchführung eines derartigen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.

Die computergenerierte holographische Darstellung dreidimensionaler Szenen basiert auf der komplexwertigen Modulation einer hinreichend kohärenten und planaren Lichtwellenfront. Zur komplexwertigen Modulation eines von einer Beleuchtungseinrichtung bereitgestellten, kollimierten Lichtstrahls ist es bekannt, gepixelte räumliche Lichtmodulationseinrichtungen zu verwenden, mit welchen die Amplitude und die Phase des auftreffenden Lichts beeinflusst werden können. Dabei kann die Amplitude durch eine lokale Dämpfung, aber auch durch Interferenz benachbarter, in ihrer Phase versetzter Lichtanteile eingestellt werden. Da bekannte Lichtmodulationseinrichtungen lediglich die Phase oder die Amplitude eines Lichtstrahls gezielt beeinflussen können, sind Sandwichanordnungen mit einem Amplitudenmodulator und einem angrenzenden Phasenmodulator bekannt. Die Amplitudenwerte werden bei einer solchen Sandwichanordnung in den Amplitudenmodulator und die Phasenwerte in den Phasenmodulator eingeschrieben. Eine komplexwertige Modulation erfolgt, indem Licht im Lichtweg nacheinander jeweils ein Pixel des Amplitudenmodulators und ein Pixel des Phasenmodulators durchläuft. Es ist auch möglich, dass Phasenpixel und Amplitudenpixel in einem einzelnen Lichtmodulator integriert sind und mit Hilfe von Spiegelelementen im Lichtweg nacheinander durchlaufen werden. Es ist auch möglich, die Phase und die Amplitude mit lediglich einem Phasenmodulator mit Hilfe von Makropixeln einzustellen. Dazu werden zwei oder mehrere Pixel des Phasenmodulators zu jeweils einem Makropixel zusammengefasst, die Pixel geeignet angesteuert und anschließend das Licht dieser Pixel überlagert, so dass die gewünschte Phase und durch Interferenz des Lichts, das durch die Pixel eines Makropixels läuft, auch die gewünschte Amplitude an dem Makropixel vorliegen.

Es ist auch möglich, die Phase und die Amplitude mit lediglich einem Phasenmodulator mit Hilfe einer iterativen Hologrammberechnung einzustellen. Soweit in der folgenden Beschreibung nicht auf einen bestimmten Typ von Lichtmodulationseinrichtung Bezug genommen wird, sollen die Ausführungen alle genannten Typen von Lichtmodulationseinrichtungen betreffen.

Es können transmissiv und/oder reflektiv ausgebildete Lichtmodulationseinrichtungen (SLM) verwendet werden. Zur Bestimmung geeigneter Steuersignale zur Einstellung der Amplituden und der Phasen werden verschiedene Kodierungsverfahren eingesetzt, die unmittelbar oder iterativ eine geeignete Amplituden- bzw. Phasenverteilung und entsprechende Steuersignale zur Ansteuerung der Pixel der Lichtmodulationseinrichtung bereitstellen. Lichtmodulationseinrichtungen weisen üblicherweise eine begrenzte Zahl unterschiedlicher darstellbarer Modulationsstufen auf, zum Beispiel eine begrenzte Zahl unterschiedlicher Amplitudenwerte, im Folgenden Graustufen genannt, oder unterschiedlicher Phasenwerte. Eine Lichtmodulationseinrichtung mit einer Auflösung von 8 Bit weist zum Beispiel 2 hoch 8, also 256 darstellbare Amplituden- oder Phasenwerte auf.

Um den Rechenaufwand für eine Hologrammkodierung zu verringern, ist es bekannt, die dreidimensionale Darstellung bzw. Szene lediglich auf eine Anzahl an räumlich begrenzten in einer Betrachterebene vorliegenden virtuellen Betrachterfenstern, welche den Augenpositionen von Betrachtern der Szene nachgeführt werden können, zu begrenzen. Einzelne Objektpunkte der Szene werden jeweils in einem Subhologramm kodiert, wobei die Subhologramme Teilbereiche des Gesamthologramms auf der holographischen Lichtmodulationseinrichtung bilden und die einzelnen Objektpunkte mittels der zugehörigen Subhologramme generiert werden. Die Subhologramme können sich dabei gegenseitig überlagern.

Bei einer Hologrammberechnung für eine holographische Vorrichtung bzw. Display tritt in der Regel eine hohe Amplitudendynamik auf. Die zur Darstellung eines dreidimensionalen Objektes oder Szene berechneten Amplitudenwerte der Hologrammpixel können sowohl sehr kleine als auch sehr große Werte annehmen. Die Amplituden können sich beispielsweise um einen Faktor 20 000 unterscheiden. Bei einer holographischen Vorrichtung bzw. Display zur Darstellung von dreidimensionalen Szenen mittels Subhologrammen weisen Objektpunkte der dreidimensionalen Szene nahe der Hologrammebene, somit nahe der Lichtmodulationseinrichtung, in der Regel kleine Subhologramme von wenigen Pixeln auf. Objektpunkte einer dreidimensionalen Szene weit weg von der Hologrammebene bzw. der Lichtmodulationseinrichtung können durch größere Subhologramme mit jeweils einer entsprechend größeren Anzahl an Pixeln generiert werden. Näherungsweise ist die Amplitude eines Subhologramms, die benötigt wird, um einen Objektpunkt mit einer bestimmten Intensität zu rekonstruieren, umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Zahl der Pixel im Subhologramm. Ein kleines Subhologramm, das zum Beispiel nur 1 x 1 Pixel groß ist, muss also, um einen gleich hellen Objektpunkt zu erzeugen, eine deutlich größere Amplitude aufweisen als ein großes Subhologramm, das zum Beispiel 200 x 200 Pixel groß ist, nämlich in diesem Beispiel eine um den Faktor 200 größere Amplitude. Zusätzlich weist eine dreidimensionale Szene in der Regel eine gewisse Helligkeitsdynamik auf, d.h., die dreidimensionale Szene kann teilweise aus sehr hellen und teilweise aus dunklen Objektpunkten bestehen. Beispielsweise kann dann ein heller Objektpunkt eine um den Faktor 100 größere Amplitude aufweisen als ein dunkler Objektpunkt. Ein um den Faktor 100 bezüglich der Amplitude hellerer Objektpunkt mit einem 1 x 1 Pixel großen Subhologramm muss somit beispielsweise dann eine um den Faktor 200 x 100, also den Faktor 20 000, größere Amplitude aufweisen als ein dunklerer Objektpunkt mit dem 200 x 200 Pixel großen Subhologramm. Weist das Amplitudendisplay aber zum Beispiel nur 8 Bit, also 256 Graustufen, auf, so ist dieser Faktor 20 000 nicht ohne Einschränkungen darstellbar.

Aus diesen Gründen ist beispielsweise für eine Lichtmodulationseinrichtung mit einer begrenzten Zahl darstellbarer Graustufen die Einstellung der benötigten Amplituden der Subhologramme schwierig, wenn einerseits sehr helle Objektpunkte mit kleinen Subhologrammen nahe an der Hologrammebene und andererseits dunkle Objektpunkte mit großen Subhologrammen weit weg von der Hologrammebene rekonstruiert werden sollen. Wird ein solches Gesamthologramm, das aus unterschiedlichen Subhologrammen, d.h. aus Subhologrammen unterschiedlicher Größe und von unterschiedlich hellen Objektpunkten, aufgebaut ist, in eine Lichtmodulationseinrichtung eingeschrieben, die nur über einen begrenzten Kontrast und/oder eine begrenzte Anzahl von Graustufen verfügt, beispielsweise über einen Intensitätskontrast von weniger als 1000 : 1 oder nur über 8 Bit, also 256 Graustufen, so kann das Problem auftreten, dass nicht alle Helligkeiten der Objektpunkte im korrekten Verhältnis zueinander wiedergegeben werden. Ein solcher begrenzter Kontrast kann dazu führen, dass dunkle Objektpunkte, die mit entsprechend großen Subhologrammen weit weg von der Hologrammebene rekonstruiert werden, zu hell dargestellt werden, während helle Objektpunkte, die nahe der Hologrammebene von entsprechend kleinen Subhologrammen generiert werden, zu dunkel erscheinen. Auch kann es Vorkommen, dass aufgrund der begrenzten Anzahl an einstellbaren Graustufen kleine, unterschiedliche Hologrammamplitudenwerte nicht mehr unterschieden werden können. Feine Helligkeitsabstufungen in den rekonstruierten Objektpunkten sind dadurch unter Umständen nicht mehr korrekt darstellbar. Wird ein farbiger Objektpunkt als eine Überlagerung von Rekonstruktionen unterschiedlicher Wellenlängen, zum Beispiel der Grundfarben rot, grün und blau, dargestellt, so ist dann unter Umständen auch seine Farbe, die unterschiedlich großen Rot-Grün- und Blauanteilen entspricht, nicht mehr korrekt darstellbar.

Bei einer als komplexwertiges Sandwich aus einem Amplitudenmodulator und einem Phasen modulator ausgeführten Lichtmodulationseinrichtung wird der Kontrast der Rekonstruktion einer dreidimensionalen Szene besonders durch den Kontrast des Amplitudenmodulators bestimmt. Die Amplitude ist im Wesentlichen proportional zur Wurzel der Intensität. Mit einem

Amplitudenmodulator, der beispielsweise einen Kontrast von 1000: 1 aufweist, kann daher die Amplitude nur in einem Verhältnis von ca. 32: 1 dargestellt werden.

Für die Verwendung reiner Phasenmodulatoren als Lichtmodulationseinrichtungen sind Verfahren zur iterativen Phasenkodierung bekannt. Bei der iterativen Phasenkodierung werden während der Iteration die Amplituden der Hologrammpixel in jedem Zyklus auf einen gleichen Wert gesetzt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass neben einem virtuellen Betrachterfenster in einer Betrachterebene, welches dem Auge eines Betrachters bei einer Positionsänderung des Betrachters nachgeführt werden kann, ein zusätzlicher Rauschbereich (Noise Window) vorgesehen wird, in den nicht benötigtes Licht gelenkt wird. Alle Pixel der Lichtmodulationseinrichtung weisen die gleiche Transmission auf, aber das Licht wird unterschiedlich gelenkt. Licht von Pixeln aus einem Bereich mit Subhologrammen geringer Amplitude auf der Lichtmodulationseinrichtung wird dann hauptsächlich in den Rauschbereich außerhalb des virtuellen Betrachterfensters gelenkt und Licht aus einem Bereich auf der Lichtmodulationseinrichtung mit Subhologrammen hoher Amplitude wird hauptsächlich in das virtuelle Betrachterfenster gelenkt. Die Lenkung des Lichts in unterschiedliche Bereiche durch den Phasenmodulator ersetzt somit die direkte Amplitudenmodulation durch Absorption von Licht in den Pixeln, wie sie üblicherweise in einem Amplitudenmodulator stattfinden würde. Auch bei der iterativen Phasenkodierung sind komplexwertige Gesamthologramme mit einem großen Dynamikbereich der Amplituden durch Aufbauen oder Überlagern von sehr unterschiedlichen Subhologrammen schwerer zufriedenstellend darstellbar als Gesamthologramme mit ähnlichen Amplituden durch Aufbauen oder Überlagern von ähnlichen Subhologrammen. So können, beispielsweise als Resultat einer unzureichenden iterativen Berechnung, Objektpunkte einer dreidimensionalen (3D) Szene mit falscher Helligkeit rekonstruiert werden.

Beispielsweise führen zu wenige Iterationsschritte einer Phaseniteration in der Regel dazu, dass die relativen Helligkeiten der Objektpunkte falsch und feine Helligkeitsabstufungen der Objektpunkte der rekonstruierten Szene nicht sichtbar sind. Zusätzliche Iterationsschritte verbessern zwar die relative Helligkeit und die Feinheit der Helligkeitsabstufungen, führen aber in der Regel auch zu einer insgesamt dunkleren Rekonstruktion. Dies ist nachvollziehbar, weil zwar von den Subhologrammen mit geringer Amplitude Licht in den Rauschbereich umgelenkt werden, aber von den Subhologrammen mit hoher Amplitude nicht zusätzliches Licht in das virtuelle Betrachterfenster gelenkt werden kann. Durch die iterative Berechnung kann somit die Intensität von Objektpunkten nur verringert und nicht erhöht werden.

In allen genannten Fällen ist eine möglichst helle Rekonstruktion bei gleichzeitiger korrekter Wiedergabe von dunklen oder schwarzen Bereichen einer 3D-Szene und eine korrekte Wiedergabe von Helligkeitsabstufungen in der Szene erwünscht.

Für zweidimensionale Wiedergabeeinrichtungen bzw. Displays ist eine Anpassung der Helligkeit einer Hintergrundbeleuchtung (Backlight) an den Bildinhalt bekannt. Dabei wird, abhängig von der gewünschten Helligkeit der Bildpunkte, die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung global (Global Dimming) oder lokal (Local Dimming) geregelt. Durch diese Maßnahme können der Kontrast des Displays erhöht und gleichzeitig der Energiebedarf des Displays verringert werden.

Bei einer globalen Verdunklung (Global Dimming) wird, wenn insgesamt helle Inhalte der rekonstruierten Szene wiedergegeben werden, die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung höher eingestellt. Wenn insgesamt dunkle Inhalte der rekonstruierten Szene wiedergegeben werden, wird die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung heruntergeregelt. Beispielsweise würden bei der Wedergabe eines Kinofilms Szenen, die an einem Sonnentag spielen, mit voller Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung und Szenen, die in der Nacht spielen, mit heruntergeregelter Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung wiedergegeben.

Anstelle des statischen Kontrastes (d.h. maximale Helligkeit zu minimale Helligkeit bei gleicher Einstellung der Hintergrundbeleuchtung, also ohne Anpassung der Hintergrundbeleuchtung), der in der Regel den Wert 2000: 1 bei Flüssigkristall-Displays (LCD Displays) nicht überschreitet, kann durch die Anwendung eines Global Dimming ein dynamischer Kontrast (d.h. maximale Helligkeit bei maximaler Intensität der Hintergrundbeleuchtung zu minimale Helligkeit bei minimaler Intensität der Hintergrundbeleuchtung) im Bereich von 100000:1 oder sogar eine Million : 1 erreicht werden.

Bei einem lokalen Verdunklungsverfahren (Local Dimming) werden bestimmte Bereiche eines zweidimensionalen (2D) Displays mit unterschiedlicher Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung belegt. Bei einer Hintergrundbeleuchtung, die aus einer Leuchtdiodenanordnung (LED-Array) besteht, könnten beispielsweise die einzelnen Leuchtdioden (LED) mit unterschiedlicher Helligkeit angesteuert werden.

Holographische Displays benötigen im Unterschied zu herkömmlichen 2D-Displays eine ausreichend kohärente Beleuchtung. Sie benötigen auch eine im Wesentlichen kollimierte Beleuchtung, während herkömmliche 2D-Displays mit einem großen Wnkelspektrum beleuchtet werden können. Herkömmliche Hintergrundbeleuchtungen können also bei einer holographischen Vorrichtung bzw. Display nicht eingesetzt werden.

Aus der WO 2008/025839 A1 ist ein Verfahren zum Generieren von Videohologrammen in Echtzeit für eine holographische Vorrichtung mit mindestens einem Lichtmodulator bekannt. Eine in Objektpunkte zerlegte dreidimensionale Szene ist in dem Lichtmodulator als

Gesamthologramm kodiert und als Rekonstruktion von einem Sichtbarkeitsbereich aus zu sehen. Der Sichtbarkeitsbereich definiert mit jedem Objektpunkt der dreidimensionalen Szene ein Subhologramm auf dem Lichtmodulator. Die Mitte des Subhologramms liegt auf einer Geraden durch den zu rekonstruierenden Objektpunkt in die Mitte des Sichtbarkeitsbereichs. Die Ausdehnung des Subhologramms wird mit Hilfe des Strahlensatzes ermittelt, wobei der Sichtbarkeitsbereich durch den zu rekonstruierenden Objektpunkt auf den Lichtmodulator zurückverfolgt wird. Das Gesamthologramm wird aus einer Überlagerung der Subhologramme gebildet bzw. wird aus den einzelnen Subhologrammen aufgebaut. Es ist vorgesehen, dass für jeden Objektpunkt die Beiträge der Subhologramme an der Rekonstruktion der dreidimensionalen Szene aus wenigstens einer Look-Up-Tabelle bestimmbar sind.

Aus der WO 2006/1 16965 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für einen steuerbaren Lichtmodulator bekannt, welche aus einer Anzahl von Lichtquellen mit zugeordneten Linsen besteht. Die Lichtquellen können als Linien-Lichtquellen oder Punkt-Lichtquellen ausgebildet sein. Die Linsen können als Zylinder-Linsen oder sphärische Linsen vorliegen. Die Lichtquellen emittieren ausreichend kohärentes Licht und leuchten separate Beleuchtungsabschnitte auf dem Lichtmodulator aus. Die Lichtquellen und die Linsen sind so angeordnet, dass das Licht nach Durchtritt durch den Lichtmodulator in ein virtuelles Betrachterfenster trifft, durch das ein Beobachter eine dreidimensionale Szene betrachten kann. Zur Nachführung des virtuellen Betrachterfensters bei einer Bewegung des Beobachters können unterschiedlich angeordnete Lichtquellen pro Linse aktiviert werden. Alternativ kann zwischen den Lichtquellen und den Linsen ein in seiner örtlichen Transmission schaltbares optisches Element vorgesehen sein, das den Lichtweg zur Nachführung des virtuellen Betrachterfensters jeweils geeignet öffnet. Vorteilhaft an der Mehrfachanordnung von Lichtquellen und Linsen ist, dass kleinere Linsen verwendet werden können als bei einer Anordnung mit nur einer Linse für den gesamten Lichtmodulator. Die Bauform der Anordnung wird auf diese Weise wesentlich kompakter.

Aus der WO 2006/116965 A1 ist eine steuerbare Beleuchtungseinrichtung für ein autostereoskopisches oder holographisches Display mit einer Beleuchtungsmatrix primärer Lichtquellen bekannt. Das Licht der primären Lichtquellen wird einem steuerbaren Lichtmodulator zugeführt, der daraus eine Matrix sekundärer Lichtquellen formt, welche eine Wiedergabematrix, vorzugsweise in Form eines stereoskopischen oder holographischen Displays, beleuchten. Der Begriff sekundäre Lichtquelle ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass es sich um die Abbildung einer primären Lichtquelle handelt. Durch Ansteuerung des steuerbaren Lichtmodulators werden auf diesem diffraktive Abbildungsmittel gebildet, die die primären Lichtquellen in sekundäre Lichtquellen abbilden. Eine primäre Lichtquelle kann dabei beispielsweise auch in mehrere sekundäre Lichtquellen abgebildet werden.

Durch geeignete Ansteuerung bzw. räumliche Verschiebung der primären Lichtquellen bzw. durch Anpassung des zur Darstellung der sekundären Lichtquellen in dem steuerbaren Lichtmodulator kodierten, computergenerierten Hologramms können die Positionen und die räumliche Verteilung der sekundären Lichtquellen an die von der Wiedergabematrix dargestellten Inhalte und die Position eines virtuellen Betrachterfensters eines oder mehrerer Betrachter angepasst werden. Die durch die Wiedergabematrix bewirkte Darstellung kann einer sich ändernden Position eines Betrachters nachgeführt werden.

Der Begriff „sekundäre Lichtquelle“ wird im Folgenden für Fälle verwendet für etwas, das im optischen Strahlverlauf wie eine Lichtquelle wirkt, ohne dass an diesem Ort physisch eine Lichtquelle vorhanden ist. Das ist zum Beispiel der Fall bei der bereits genannten Abbildung einer primären Lichtquelle in eine oder mehrere sekundäre Lichtquellen. Als ein anderes Beispiel wird hier die Verwendung von Lichtleitfasern genannt, bei denen ein Faserende als sekundäre Lichtquelle wirkt. Eine primäre Lichtquelle kann beispielsweise in eine Faser eingekoppelt werden, und mittels eines Faserkopplers kann zwischen mehreren möglichen Ausgängen umgeschaltet werden, bei denen das Licht wieder aus der Faser ausgekoppelt wird. Jeder dieser Faserausgänge wirkt dann wie eine sekundäre Lichtquelle.

Die WO 2012/004016 A1 offenbart ein holographisches Display mit einer Beleuchtungs vorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung weist eine oder zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Vergrößerungseinheiten in Form von Volumengittern auf, welche das kollimierte Licht zumindest einer Lichtquelle jeweils in einer Richtung aufweiten. Vor oder hinter der oder den Vergrößerungseinheiten ist eine steuerbare Lichtmodulationseinrichtung zur Darstellung einer dreidimensionalen Szene vorgesehen. Die Vergrößerungseinheiten ermöglichen die gleichmäßige Beleuchtung einer großen Lichtmodulationseinrichtung oder die Vergrößerung der Fläche des Wellenfeldes einer kleinen Lichtmodulationseinrichtung.

Die WO 2010/149583 A1 offenbart eine Beleuchtungseinrichtung und eine Lichtmodulations vorrichtung mit einer solchen Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung. Die flächig ausgebildete Beleuchtungseinrichtung weist in einer Abfolge von Schichten ein Substrat, einen Wellenleiter, eine Deckschicht und eine abschließende Umlenkschicht auf. Polarisiertes Licht einer Lichtquelle wird seitlich in den Wellenleiter eingekoppelt und propagiert darin flächig. Die Dicke der Deckschicht ist so gewählt, dass ein Teil des evaneszenten Wellenfeldes des den Wellenleiter durchlaufenden Lichts seitlich ausgekoppelt wird. Die Deckschicht kann eine in Ausbreitungsrichtung des Lichts abnehmende Dicke aufweisen, um eine gleichmäßige Verteilung des der Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts zu erreichen. Die Umlenkschicht kann als Volumengitter ausgebildet sein.

Aus der US 2010/0289870 A1 ist ein Display zur dreidimensionalen Darstellung einer Szene bekannt, die von einem virtuellen Betrachterfenster aus sichtbar ist. Das Display weist eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Lichtquelle auf, deren Licht in einem Lichtleiter durch Totalreflexion geführt ist. Dazu weist der Lichtleiter einen Kern und einen Mantel mit einem gegenüber dem Kern geringeren Brechungsindex auf. Der Brechungsindex des Mantels kann lokal derart verändert werden, dass er im Wesentlichen dem des Kerns entspricht, so dass an diesen Stellen Licht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird. Dazu kann der Mantel als über Elektroden ansteuerbare Flüssigkristallschicht ausgeführt sein. In einer alternativen Ausführung kann der Mantel aus einer ersten Flüssigkeit mit einem im Vergleich zum Lichtleiter geringeren Brechungsindex gebildet sein, in dem Tropfen einer zweiten, mit der ersten nicht mischbaren Flüssigkeit mit einem dem Kern entsprechenden Brechungsindex ausgebildet sein. Die Tropfen können durch ein schaltbares elektrisches Feld in ihrer Position verschoben werden. Sie bilden bewegliche Auskoppelstellen für das in dem Lichtleiter geführte Licht. Durch beide Ausführungsvarianten können in ihrer Position einstellbare Sekundärlichtquellen ausgebildet werden, deren Licht mittels einer Linsenanordnung kollimiert auf einen Lichtmodulator, in welchem die dreidimensionale Szene kodiert ist, geführt wird. Durch geeignete Positionierung der Sekundärlichtquellen zu der Linsenanordnung kann das Licht dem in seiner Position variablen virtuellen Betrachterfenster nachgeführt werden.

Die DE 10 2016 100793 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kodierung von komplexwertigen Signalen eines computergenerierten Hologramms in einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator. Dabei ist es vorgesehen, Freiheitsgrade der Hologrammebene wie auch der Rekonstruktionsebene zur Optimierung des Iterationsverfahrens hinsichtlich einer schnellen Konvergenz und einer Maximierung der Beugungseffizienz in einem Signalfenster einzusetzen. Insbesondere ist vorgesehen, dass bei einer Fourier-Transformation von der Hologrammebene in eine Betrachterebene, in der das Signalfenster liegt, die Amplitudenwerte auf einen konstanten Wert gesetzt werden. Dieser konstante Wert wird aus der statistischen Verteilung der Amplitudenwerte ermittelt. Der konstante Wert kann über die gesamte Iteration gleich sein oder während der Iteration angepasst werden.

Aus der WO 2012/062681 A1 ist eine Vorrichtung mit einer räumlichen steuerbaren Lichtmodulationseinrichtung bekannt, die im Strahlengang nach der Lichtmodulationseinrichtung eine steuerbare Lichtablenk-Einrichtung aufweist. Mittels der steuerbaren Lichtablenk-Einrichtung wird eine aus nebeneinander liegenden Segmenten zusammengesetzte Mehrfachabbildung der Lichtmodulationseinrichtung erzeugt. Die Größe einer für einen Betrachter sichtbaren holographischen Szene wird durch die Größe der Mehrfachabbildung bestimmt und beträgt ein Mehrfaches der Größe der Lichtmodulationseinrichtung.

Aus der DE 10 2012 100209 A1 sind elektrisch schaltbare Volumengitter bekannt. Ein solches Volumengitter kann als PDLCG (Polymer Dispersed Liquid Crystal Gräting) ausgebildet sein, dessen Brechungsindexmodulation mittels einer anliegenden Spannung variiert werden kann. Durch eine angelegte Spannung ist die Ausrichtung dispergierter Flüssigkristalle im Feld von Elektroden möglich. Da eine Auslenkung der Flüssigkristall-Dipole im PDLC um wenige Grad ausreicht, um eine ausreichende Brechungsindexmodulation zu erreichen, d.h. um von einem Beugungswirkungsgrad h = 1 auf h = 0 und umgekehrt umzuschalten, können diese schaltbaren Volumengitter bei einer Schaltrate von größer als 1 kHz betrieben werden. Die Verwendung von Flüssigkristallen gestattet es, mit Spannungen im Bereich von 10 V zu arbeiten. Es können auch NLOP (Non-Linear Optical Polymer) anstelle der Flüssigkristalle in den PDLCG verwendet werden. Dabei ist jedoch zu erwarten, dass Spannungen im Bereich größer als 10 V oder gar 100 V erforderlich sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welches/welche die Darstellung dreidimensionaler Szenen mit einem hohen Kontrast und einer großen Helligkeitsauflösung ermöglicht.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung von Szenen mit einer Beleuchtungseinrichtung und wenigstens einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zur Modulation von auftreffendem Licht vorgesehen. In die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung wird ein Hologramm bzw. ein Gesamthologramm kodiert und das Hologramm bzw. Gesamthologramm ist aus einzelnen Subhologrammen aufgebaut, in die jeweils ein Objektpunkt eines mit dem Hologramm bzw. Gesamthologramm z9u rekonstruierenden Objekts einer Szene kodiert wird. Die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung wird mittels der Beleuchtungseinrichtung in wenigstens einem Beleuchtungsabschnitt mit im Wesentlichen kohärentem Licht beleuchtet. Eine Amplitudenverteilung und eine Phasenverteilung zur Darstellung der Szene und daraus abgeleitete Amplitudenwerte und Phasenwerte für eine Kodierung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung werden bestimmt. Die Amplitude des auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts wird in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in Abhängigkeit zumindest eines zumindest aus den Amplitudenwerten in diesem Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwertes eingestellt.

Die Amplitudenverteilungen und Phasenverteilungen entsprechen den flächigen Verteilungen der Amplitudenwerte und Phasenwerte, welche das die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung verlassende Licht nach Durchtritt durch die Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung aufweist. Die Amplitudenwerte und die Phasenwerte werden durch geeignete Ansteuerung der Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mittels durch die Kodierung erhaltener Steuersignale, welche die Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts berücksichtigen, eingestellt.

Ein Beleuchtungsabschnitt kann sich über die gesamte Fläche der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erstrecken. Die räumliche Lichtmodulationseinrichtung kann jedoch auch durch mehrere nebeneinander angeordnete Beleuchtungsabschnitte beleuchtet werden.

Dreidimensionale Szenen mit Standbildern oder Bewegtbildern können örtlich oder in ihrem Zeitverlauf sehr unterschiedliche Helligkeitswerte aufweisen. Gleichzeitig können Objektpunkte der Szene nahe an der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung oder weiter beabstandet zu der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angeordnet sein. Bei der Wiedergabe einer dreidimensionalen Szene derart, dass diese aus einem virtuellen Betrachterfenster heraus sichtbar ist, entsteht für jeden Objektpunkt ein Subhologramm auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung. Dabei bilden nahe an der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung liegende Objektpunkte kleine Subhologramme mit einer vergleichsweise kleinen Anzahl an Pixeln und weiter von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung entfernt liegende Objektpunkte große Subhologramme mit einer im Vergleich großen Anzahl an Pixeln. Bei der Rekonstruktion gleich heller Objektpunkte muss das kleine Subhologramm im Mittel wesentlich höhere Amplitudenwerte aufweisen als das große Subhologramm. Durch Überlagerung der Subhologramme wird das auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung einzuschreibende Hologramm mit seiner Amplitudenverteilung und Phasenverteilung gebildet. Eine hohe Objektpunktdichte führt zu vielen Überlagerungen von Subhologrammen. In Bereichen, in denen sich viele Subhologramme überlagern, sind entsprechend höhere Amplitudenwerte erforderlich als in Bereichen mit geringen Überlagerungen von Subhologrammen. Auch die Dichte der Objektpunkte in einem bestimmten Bereich geht demnach in die erforderlichen Amplitudenwerte ein.

Aus diesen Gründen kann die Amplitudenverteilung zur Rekonstruktion der dreidimensionalen Szene sehr unterschiedliche Amplitudenwerte aufweisen. Weist eine Intensitätsverteilung eine Dynamik von 100 : 1 auf, so weist die zugehörige Amplitudenverteilung bereits eine Dynamik von 10000 : 1 auf. Einen solch hohen Amplitudenkontrast können viele bekannte räumlichen Lichtmodulationseinrichtungen nicht wiedergeben.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, innerhalb eines Beleuchtungsabschnitts die Amplitude des auf die räumlichen Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts in Abhängigkeit von den in dem Beleuchtungsabschnitt erforderlichen Amplitudenwerten anzupassen. Sind in einem Beleuchtungsabschnitt beispielsweise geringe Amplitudenwerte erforderlich, so wird die Amplitude des auf den Beleuchtungsabschnitt gerichteten Lichts reduziert. In einem

Beleuchtungsabschnitt, der hohe Amplitudenwerte vorsieht, wird die Amplitude des auftreffenden Lichts bis zur maximal von der Beleuchtungseinrichtung bereitstellbaren Helligkeit erhöht. Der Kontrast der dreidimensionalen Darstellung kann auf diese Weise deutlich über den Ansteuerbereich der Amplitudenmodulation der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung hinaus erhöht werden. Vorteilhaft ist dabei im Mittel eine geringere Beleuchtungsstärke für die räumliche Lichtmodulationseinrichtung erforderlich, als dies bei einer herkömmlichen Beleuchtung mit gleichbleibender und damit üblicherweise maximaler Beleuchtungsstärke der Fall ist. Dadurch wird der Energiebedarf der Beleuchtungseinrichtung reduziert, was insbesondere für mobile Anwendungen vorteilhaft ist. Im Gegensatz zu zweidimensional darstellenden Bildschirmen, wie Fernsehern oder Computermonitoren, bei denen die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung in Abhängigkeit von der Helligkeit bzw. der Helligkeitsverteilung der darzustellenden Bildpunkte lokal oder ganzflächig einstellbar ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren neben der Helligkeit der Objektpunkte auch deren räumliche Anordnung berücksichtigt. Dabei verwenden holographische Vorrichtungen im Gegensatz zu zweidimensionalen Darstellungen vorsehende Vorrichtungen eine ausreichend kohärente und im Wesentlichen kollimierte Beleuchtung.

Ein Beleuchtungsabschnitt kann den gesamten Wiedergabebereich auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung umfassen, innerhalb dessen für zeitlich aufeinanderfolgende Szenen in Form einer globalen Verdunklung die Amplitude des auftreffenden Lichts eingestellt werden kann. Es können so beispielsweise aufeinanderfolgende Tagszenen und Nachtszenen mit hohem Kontrast dargestellt werden. Mehrere benachbart angeordnete Beleuchtungsabschnitte können ebenfalls verwendet werden. Hierbei können diese Beleuchtungsabschnitte den Wiedergabebereich beispielsweise in Form einer Kachelung in z.B. 2 x 2 oder 3 x 4 Abschnitte bis hin zu einer feinen Aufteilung unter Berücksichtigung einzelner Objektpunkte unterteilen. Dies ermöglicht eine sogenannte lokale Verdunklung, also die örtliche Anpassung der Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts. In einer solchen Ausführung kann die Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts innerhalb eines lokal begrenzten Beleuchtungsabschnitts an die dort vorliegende Amplitudenverteilung angepasst werden. Damit wird innerhalb einer einzelnen Szene eine signifikante Verbesserung der Wiedergabe von Helligkeitsunterschieden erreicht. Das verbesserte Kontrastverhältnis zeitlich aufeinander folgender Szenen bleibt hierbei erhalten.

Von der Amplitudenverteilung und Phasenverteilung zur Darstellung der Szene wird nur die Amplitudenverteilung zur Einstellung der Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts verwendet, nicht die Phasenverteilung. Das heißt, im Fall, wenn die räumliche Lichtmodulationseinrichtung als ein Sandwich aus Amplitudenmodulator und Phasenmodulator ausgebildet ist, bleiben die in die räumliche

Lichtmodulationseinrichtung eingeschriebenen Phasenwerte von dem erfindungsgemäßen Verfahren weitgehend unberührt. In anderen Fällen, zum Beispiel bei der Verwendung von Makropixeln in einem Phasenmodulator, können selbstverständlich die abgeleiteten Phasenwerte für eine Kodierung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung auch von der Einstellung der Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts abhängen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein virtuelles Betrachterfenster in einer Betrachterebene vorgesehen ist, dem ein Rauschbereich zugeordnet wird, wobei die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung einen phasenmodulierenden Lichtmodulator aufweist, wobei in einem Iterationsverfahren Steuersignale zur Ansteuerung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ermittelt werden, wobei die Amplitude des auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in Abhängigkeit zumindest des Kennwertes eingestellt wird.

Somit wird dem virtuellen Betrachterfenster ein Rauschbereich zugeordnet, wobei einer phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, die somit eine Hologrammebene bildet, kohärentes Licht der Beleuchtungseinrichtung in einem oder mehreren Beleuchtungsabschnitten zugeführt wird. In einem Iterationsverfahren werden Steuersignale zur Ansteuerung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung bestimmt. Die Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts wird in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in Abhängigkeit zumindest des Kennwertes eingestellt.

Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass dem virtuellen Betrachterfenster und dem Rauschbereich komplexe Werte eines Lichtwellenfeldes zugeordnet werden, wobei aus der Szene eine komplexe Sollwertverteilung des Lichtwellenfeldes in dem virtuellen Betrachterfenster bestimmt wird, wobei in einem Iterationsschritt die komplexen Werte in der Betrachterebene mittels einer inversen Transformation in eine Hologrammebene transformiert werden, wobei die Beträge der komplexen Werte in der Hologrammebene für jeden Beleuchtungsabschnitt auf einen Vorgabe-Betrag gesetzt werden, wobei die so erhaltenen komplexen Werte mittels einer Transformation in die Betrachterebene transformiert und im virtuellen Betrachterfenster durch die komplexe Sollwertverteilung ersetzt werden, wobei ein Kennwert aus dem nach Erreichen eines Abbruchkriteriums der Iteration vorliegenden Vorgabe-Betrag in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt und/oder aus den nach Erreichen eines Abbruchkriteriums der Iteration vorliegenden Beträgen der komplexen Werte in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in der Hologrammebene bestimmt wird.

Der Vorgabe-Betrag kann vor dem Start der Iteration oder nach einem ersten Iterationsschritt ermittelt werden, zum Beispiel aus den vorliegenden Beträgen der komplexen Werte in der Hologrammebene, zum Beispiel als Mittelwert der Beträge dieser komplexen Werte.

Der Vorgabe Betrag kann wahlweise während der Iteration konstant gehalten werden oder nach jedem Iterationsschritt angepasst werden. Beispielsweise kann in letzterem Fall in jedem Iterationsschritt nach der inversen Transformation in die Hologrammebene der Vorgabe-Betrag als Mittelwert der Beträge der komplexen Werte im jeweiligen Beleuchtungsabschnitt neu berechnet werden.

Bei der Mehrphasenkodierung werden mehrere Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zu einem Makropixel zusammengefasst, wobei jeweils ein Makropixel einen komplexen Wert in dem auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung eingeschriebenen Hologramm repräsentiert. Bei den bisher bekannten Iterationsverfahren werden bei der Rücktransformation die Beträge der komplexen Werte auf einen über die Gesamtfläche der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung vorgesehenen Vorgabe-Betrag gesetzt. Bedingung für die Phasenkodierung ist, dass am Ende der Iteration alle Beträge der komplexen Werte konstant sind. Ein solches Verfahren ist von Gerchberg & Saxton bekannt (R.W Gerchberg and W.O. Saxton, Optik 35, 237 (1972)).

Wird zur Einsparung von Rechenzeit die Berechnung in der Hologrammebene nach einer begrenzten Anzahl von Iterationsschritten abgebrochen, so liegen noch Rest-Amplitudenschwankungen der einzuschreibenden Werte für einzelne Pixel vor. Es sind somit nicht alle Amplituden konstant, wie dies für eine Phasenkodierung gefordert ist. Dabei zeigt sich, dass die zu großen oder zu kleinen Amplituden nicht stochastisch im Hologramm verteilt sind, sondern mit bestimmten Ausschnitten der dreidimensionalen Szene in Abhängigkeit beispielsweise von der Helligkeit der Objektpunkte, deren Abstand zu der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und/oder der Dichte der Objektpunkte, korrelieren.

Durch die Einstellung der Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts in dem einen oder mehreren Beleuchtungsabschnitt(en) in Abhängigkeit von dem verwendeten Vorgabe-Betrag oder von den tatsächlich vorliegenden Beträgen der komplexen Werte kann dieser Fehler zumindest teilweise korrigiert werden. Es sind somit zur hinreichend genauen Darstellung einer dreidimensionalen Szene mittels Mehrphasenkodierung weniger Iterationsschritte erforderlich. Damit kann vorteilhaft die Rechenzeit zur Bestimmung der Kodierung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und zur Darstellung der dreidimensionalen Szene deutlich reduziert werden. Gleichzeitig wird die Helligkeit nebeneinander liegender Beleuchtungsabschnitte aufeinander abgestimmt.

Durch die geringere Anzahl von Iterationsschritten kann eine hellere Wiedergabe der dreidimensionalen Szene erreicht werden. Zusätzliche Iterationsschritte verbessern zwar die relative Helligkeit und die Feinheit der Helligkeitsabstufungen, könnten aber auch zu einer dunkleren Rekonstruktion führen. Denn von Subhologrammen mit geringer Amplitude kann Licht in einen Rauschbereich umgelenkt bzw. gerichtet werden, allerdings kann aber von Subhologrammen mit hoher Amplitude nicht zusätzliches Licht in das virtuelle Betrachterfenster gelenkt bzw. gerichtet werden.

Vorteilhafterweise kann der Kennwert gleich dem Vorgabe-Betrag in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt bei Erreichen eines Abbruchkriteriums der Iteration eingestellt werden. Der Kennwert kann vor Beginn der Iteration festgelegt werden. Der Vorgabe-Betrag in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt kann gleich dem Kennwert gesetzt werden und bleibt für alle Iterationsschritte gleich. Oder der Kennwert kann nach Erreichen des Abbruchkriteriums der Iteration eingestellt und der Vorgabe-Betrag in jedem Iterationsschritt angepasst werden.

Eine gute Wedergabe sowohl der Helligkeit wie auch der Helligkeitsverteilung eines rekonstruierten Objektes einer Szene kann dadurch erreicht werden, dass der Kennwert aus nach Erreichen eines Abbruchkriteriums der Iteration vorliegenden Mittelwerten der Beträge der komplexen Werte in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in der Hologrammebene bestimmt wird.

Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass der Vorgabe-Betrag in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt vor dem Start der Iteration oder nach einem ersten Iterationsschritt aus den vorliegenden Beträgen der komplexen Werte in der Hologrammebene bestimmt wird und/oder dass der Vorgabe-Betrag in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in Abhängigkeit von der Helligkeit der zu rekonstruierenden Objektpunkte und/oder in Abhängigkeit von Parametern von Subhologrammen, insbesondere der Position von darzustellenden Objektpunkten relativ zur Lage der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und/oder der Dichte von Objektpunkten, bestimmt wird.

Durch eine geeignete Wahl des Vorgabe-Betrages wird ein schnelles Konvergieren der Iteration erreicht. Gleichzeitig kann das zu rekonstruierende Objekt in der gewünschten Helligkeit dargestellt werden. Die Bestimmung des Vorgabe-Betrags aus den Beträgen der komplexen Werte nach zumindest einem ersten Iterationsschritt ist einfach umsetzbar, beispielsweise innerhalb eines Rechenprogramms. Geeignete Vorgabe-Beträge können jedoch auch unmittelbar aus dem zu rekonstruierenden Objektpunkt, beispielsweise von dessen Helligkeit, Helligkeitsverteilung und/oder Position in Bezug auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung, bestimmt werden. Ein geeigneter Vorgabe-Betrag liegt dann vorteilhaft bereits vor Beginn der Iteration vor, wodurch sich ein weiter verkürztes Iterationsverfahren ergibt.

Durch die Einstellung der Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts werden Rest-Amplitudenschwankungen, wie sie nach einem vorzeitigen Abbruch der Iteration bestehen können, ausgeglichen. Sind die Rest-Amplitudenschwankungen sehr groß, ist der Einstellbereich, innerhalb dessen die Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts eingestellt werden kann, gegebenenfalls nicht ausreichend, um die Rest-Amplitudenschwankungen ausreichend auszugleichen. Daher kann es vorgesehen sein, dass bei einer Überschreitung eines Einstellbereichs der Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts nach Erreichen eines Abbruchkriteriums der Iteration ein oder mehrere zusätzliche Iterationsschritte durchgeführt werden. Durch die zusätzliche Iteration werden die Rest-Amplitudenschwankungen verringert bis der Einstellbereich der Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts ausreichend ist.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung einen amplitudenmodulierenden Lichtmodulator aufweist, wobei Steuersignale zur Ansteuerung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ermittelt werden, wobei die Steuersignale zur Einstellung der Amplitudenwerte in Abhängigkeit zumindest von dem Kennwert und den Amplitudenwerten dienen. Diese in die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung einzuschreibenden Steuersignale zur Einstellung der abgeleiteten Amplitudenwerte für eine Kodierung werden in Abhängigkeit zumindest von dem Kennwert und der Amplitudenverteilung zur Darstellung der Szene bestimmt.

Die erforderliche Amplitudenverteilung zur Darstellung der Szene und damit die erforderlichen abgeleiteten Amplitudenwerte für die Kodierung ergeben sich aus der darzustellenden, dreidimensionalen Szene. Erfordert die Amplitudenverteilung zur Darstellung der Szene in einem Beleuchtungsabschnitt Amplitudenwerte bis zu einem Bruchteil eines möglichen Maximalwerts, somit stark reduzierte Amplitudenwerte, kann der Kennwert beispielsweise auf diesen Bruchteil gesetzt und die Amplitude des der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt zugeführten Lichts entsprechend eingestellt werden. Um bei einer derart reduzierten Amplitude des der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt zugeführten Lichts die ursprünglich berechnete Amplitudenverteilung der Szene zu erhalten, können die Steuersignale in Abhängigkeit von dem Kennwert, beispielsweise aus dem Produkt der Amplitudenwerte und dem Kehrwert des Kennwerts, gebildet werden. Hierdurch wird im Wesentlichen der komplette Bereich der auf der räumlichen

Lichtmodulationseinrichtung darstellbaren Steuersignale ausgenutzt. Beispielhaft wird eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung mit Steuersignalen mit einer Auflösung von 8 Bit im Bereich von 0 bis 255 angesteuert. Dabei wird beispielsweise die maximale Amplitude durch das Steuersignal 255 und die minimale Amplitude durch das Steuersignal 0 wiedergegeben. Bei einer beispielhaften Amplitudenverteilung, bei der in einem betrachteten Beleuchtungsabschnitt nur die Hälfte der maximal möglichen Amplitudenwerte vorkommt, werden nur Werte zwischen 0 und 127 als Steuersignale verwendet. Erfindungsgemäß kann nun beispielsweise die Amplitude des der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts halbiert und dafür die Steuersignale verdoppelt werden. Hierdurch werden der volle Umfang und die volle Auflösung der Steuersignale für die Amplituden auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgenutzt und es wird die Wiedergabe von Helligkeitsabstufungen der dreidimensionalen Szene verbessert. Noch deutlicher wird die Verbesserung in einer Szene, in der im Beleuchtungsabschnitt nur 1/10 der möglichen Amplitudenwerte auftritt. Beim konventionellen Vorgehen nach dem Stand der Technik stehen auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung dann nur 25 unterschiedliche Amplitudenwerte zu Verfügung. Dies kann dazu führen, dass feine Helligkeitsabstufungen nicht mehr dargestellt werden können. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch können 256 unterschiedliche Amplitudenwerte dargestellt und somit auch feine Helligkeitsabstufungen wiedergegeben werden. In Ausführungsformen der Erfindung kann der Kennwert auch aus einem anderen Wert als der maximalen Amplitude in dem Beleuchtungsabschnitt abgeleitet werden, beispielsweise aus dem Median oder dem Mittelwert der Amplituden oder auch einem Bruchteil des Maximalwertes, zum Beispiel 95 % oder 90 %. oder auch aus (Maximalwert-Minimalwert)/2. Ebenso kann auch zur Bestimmung der Steuersignale ein anderer funktionaler Zusammenhang als die Multiplikation mit dem Kehrwert des Kennwerts verwendet werden, beispielsweise 1 /Wurzel des Kennwertes oder Quadrat des Kennwertes Wesentlich ist, dass durch die Anpassung der Amplitude des auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts der komplette Einstellbereich der Steuersignale zur Einstellung der Amplitudenwerte der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgenutzt wird, um die zur Rekonstruktion des Objektpunktes erforderliche Amplitudenverteilung einzustellen.

Bevorzugt kann der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kollimiertes Licht zugeführt werden. Hierdurch kann durch das auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung eingeschriebene Hologramm eine von dem oder den virtuellen Betrachterfenstern aus sichtbare Rekonstruktion der dreidimensionalen Szene erzeugt werden.

Eine geeignete Anpassung der Amplitude des der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts und/oder eine geeignete Anpassung der Steuersignale zur Einstellung der Amplitudenwerte kann dadurch erreicht werden, dass der Kennwert aus dem Verhältnis des maximalen Amplitudenwerts im jeweiligen Beleuchtungsabschnitt zum maximalen möglichen

Amplitudenwert auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung bestimmt wird. Der durch die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung darstellbare Umfang an Amplitudenwerten und die Auflösung an darstellbaren Amplitudenwerten werden auf diese Weise optimal genutzt.

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Kennwert in Abhängigkeit von der Helligkeit der zu rekonstruierenden Objektpunkte und/oder in Abhängigkeit von Parametern der Subhologramme, insbesondere der Position von darzustellenden Objektpunkten relativ zur Lage der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und/oder der Dichte von Objektpunkten, bestimmt wird.

Die Amplitude des der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts und/oder die Anpassung der Steuersignale wird somit in Abhängigkeit von der Helligkeit der zu rekonstruierenden Objektpunkte, der Position der Objektpunkte bezogen auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung und damit der Größe des jeweils erforderlichen Subhologramms und/oder der Dichte der Objektpunkte und damit der Überlagerungen der Subhologramme auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung eingestellt. Hellere Objektpunkte benötigen eine höhere Amplitude des auftreffenden Lichts als gleich weit von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung entfernte dunklere Objektpunkte. Objektpunkte nahe bei der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung weisen kleinere Subhologramme auf als Objektpunkte weiter von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung entfernt. Sollen zwei solcher Objektpunkte mit gleicher Helligkeit dargestellt werden, müssen die Bildpunkte bzw. Pixel des im Vergleich kleinen Subhologramms mit wesentlich höherer Amplitude dargestellt werden. Näherungsweise ist die Amplitude eines Subhologramms, die benötigt wird, um einen Objektpunkt mit einer bestimmten Intensität zu rekonstruieren, proportional zur Quadratwurzel der Anzahl der Pixel im Subhologramm. Ein 5 x 5 Pixelgroßes Subhologramm muss daher, um einen gleich hellen Objektpunkt zu rekonstruieren, eine um den Faktor 20 höhere Amplitude aufweisen als ein 100x100 Pixel großes Subhologramm. Die Überlagerung von Subhologrammen führt ebenfalls zu höheren erforderlichen Amplituden des der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts. Beispielsweise kann daher ein Kennwert aus dem Verhältnis von maximaler zu minimaler Subhologrammgröße im jeweiligen Beleuchtungsabschnitt oder aus dem Produkt der Anzahl von Szenepunkten mit einer bestimmten Subhologrammgröße und dieser Größe, summiert über alle vorkommenden Subhologrammgrößen im jeweiligen Beleuchtungsabschnitt ermittelt werden. Durch Berücksichtigung dieser Zusammenhänge bei der Wahl der Amplitude des der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts und der Spreizung der Steuersignale kann ein hohes Kontrastverhältnis und eine feine Abstufung der Helligkeit der dargestellten Szene erreicht werden.

Vorteilhafterweise kann erfindungsgemäß zur Einstellung der Amplituden in unterschiedlichen Beleuchtungsabschnitten vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine Lichtquelle oder auch mehrere Lichtquellen aufweist, wobei ein Beleuchtungsabschnitt von der wenigstens einen Lichtquelle beleuchtet wird und wobei die einem Beleuchtungsabschnitt zugeordnete wenigstens eine Lichtquelle in ihrer Amplitude gemäß dem für den Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwert eingestellt wird oder dass die Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine Lichtquelle aufweist, wobei mit dem Licht der wenigstens einen Lichtquelle wenigstens eine sekundäre Lichtquelle erzeugt wird, wobei ein Beleuchtungsabschnitt von der wenigstens einen sekundären Lichtquelle beleuchtet wird und wobei die einem Beleuchtungsabschnitt zugeordnete wenigstens eine sekundäre Lichtquelle in ihrer Amplitude gemäß dem für den Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwert eingestellt wird. Die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung kann so in verschiedenen Bereichen mit unterschiedlicher Beleuchtungsstärke beleuchtet werden. Die Beleuchtungsstärke kann durch eine direkte Ansteuerung der wenigstens einen Lichtquelle eingestellt werden. Beispielsweise kann der Spannungswert oder der Strom zur Ansteuerung einer Lichtquelle variiert werden. Durch die Ansteuerung der Lichtquelle kann der Kontrast innerhalb einer Szene deutlich verbessert werden.

Der Kontrast innerhalb einer Szene kann auch dadurch verbessert werden, wenn die Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine Lichtquelle aufweist, wobei aus dem Licht der wenigstens einen Lichtquelle wenigstens eine sekundäre Lichtquelle gebildet wird, wobei ein Beleuchtungsabschnitt von der oder den sekundären Lichtquellen beleuchtet wird und wobei die einem Beleuchtungsabschnitt zugeordnete sekundäre Lichtquelle oder sekundären Lichtquellen in ihrer Amplitude gemäß dem für den Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwert eingestellt werden. Auch hier können die verschiedenen Beleuchtungsabschnitte mit Licht unterschiedlicher Amplitude beleuchtet werden, so dass beispielsweise innerhalb einer Szene ein Objektbereich mit hellen Objektpunkten, die nahe bei der Lichtmodulationseinrichtung angeordnet sind, und ein Objektbereich mit dunklen Objektpunkten, die weit entfernt von der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angeordnet sind, im gewünschten Helligkeitsverhältnis dargestellt werden können.

Die Einstellung der Amplitude von sekundären Lichtquellen erfolgt gemäß dem Typ der sekundären Lichtquelle und demnach wie die sekundäre Lichtquelle aus der primären Lichtquelle erzeugt wird. Dies wird in den Ausführungsbeispielen noch genauer beschrieben.

Die genaue und schnelle Einstellung der Amplitude des der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts kann dadurch erfolgen, dass die Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine Lichtquelle aufweist, wobei das Licht der wenigstens einen Lichtquelle über wenigstens ein schaltbares optisches Element der wenigstens einen

räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführt wird und wobei die Amplitude des einem Beleuchtungsabschnitt zugeführten Lichts in Abhängigkeit von dem für den Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwert mit dem wenigstens einen schaltbaren optischen Element eingestellt wird. Ein derartiges schaltbares optisches Element kann beispielsweise als Anordnung von schaltbaren optischen Öffnungen (Shutteranordnung), als steuerbares Volumengitter, als flächiger Lichtleiter mit ansteuerbaren Auskoppelstellen oder auch als optischer Schalter mit Flüssigkristallen ausgeführt sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Amplitude des einem Beleuchtungsabschnitt zugeführten Lichts in Abhängigkeit von dem für den Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwert kontinuierlich oder diskontinuierlich eingestellt wird oder dass eine über ein Zeitintervall gemittelte Amplitude in Abhängigkeit von dem Kennwert durch Pulsweitenmodulation eingestellt wird.

Das heißt, dass bei gepulsten Lichtquellen die über ein Zeitintervall gemittelte Amplitude über eine Pulsdauer eingestellt wird, innerhalb der die Lichtquelle eingeschaltet ist, wobei das Zeitintervall für die Mittelung zum Beispiel einem Frame einer SLM-Ansteuerung entspricht.

Eine kontinuierliche Einstellung ermöglicht fein aufgelöste Einstellungen der Amplitude des der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts. Eine diskontinuierliche Einstellung ist einfach umsetzbar, beispielsweise auf digitale Weise. Die Pulsweitenmodulation erfordert lediglich zwei Schaltzustände (Ein und Aus). Linearitätsabweichungen zwischen der Amplitude des der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts und der dazu vorgesehenen Steuersignale der Ansteuerung der Lichtquelle, wie sie beispielsweise bei einer Helligkeitsregelung einer primären oder sekundären Lichtquelle auftreten können, werden bei der Pulsweitenmodulation vermieden. Zur Einstellung der Amplitude können beispielsweise optische Öffnungen einer Shutteranordnung oder Auskoppelstellen eines Lichtleiters in ihrer Transmission variabel einstellbar sein. Bei einer Pulsweitenmodulation werden die Öffnungen der Shutteranordnung für eine jeweils einstellbare Dauer geöffnet und geschlossen. Aus dem Verhältnis von Öffnungsdauer zur Summe von Öffnungsdauer und Schließdauer ergibt sich die Transmission im Zeitmittel.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung von wenigstens zwei Lichtquellen mit jeweils zugeordneten Abbildungselementen, z.B. Linsenelementen, beleuchtet wird, wobei jede Lichtquelle einen Beleuchtungsabschnitt der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beleuchtet, und wobei die Amplitude des Lichts der dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt zugeordneten Lichtquelle gemäß dem Kennwert eingestellt wird.

Die für jedes Abbildungselement vorgesehene Lichtquelle wird gemäß dem Hologramminhalt in ihrer Helligkeit so eingestellt, dass die für den jeweiligen Beleuchtungsabschnitt gemäß dem Kennwert vorgesehene Amplitude vorliegt. Die Beleuchtungsabschnitte können in ihrer Größe und Form an die jeweiligen Anforderungen angepasst ausgebildet werden. Beispielsweise kann je nach Einsatzgebiet der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und Parametern, wie zum Beispiel dem Pixelpitch der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, eine unterschiedliche maximale Subhologrammgröße Vorkommen. Ein Beleuchtungsabschnitt kann beispielsweise so gewählt werden, dass er dieser maximalen Subhologrammgröße oder einem bestimmten Prozentanteil dieser Größe, zum Beispiel 80 %, entspricht. Ein anderes Beispiel für Anforderungen bei der Darstellung von dreidimensionalen Szenen kann sich aus bestimmten Inhalten ergeben, aus denen diese Szenen bestehen. Wenn zum Beispiel die dargestellten Szenen aus einzelnen Elementen zusammengesetzt sind, die eine bestimmte typische maximale Größe haben, wenn zum Beispiel die Szene aus Symbolen einer bestimmten Größe besteht, dann kann ein Beleuchtungsausschnitt auch so gewählt werden, dass er dieser Symbolgröße entspricht. Je nach Anforderung kann die räumliche Lichtmodulationseinrichtung in geeignet vielen und dimensionierten Beleuchtungsabschnitten separat beleuchtet werden, wodurch der gewünschte hohe Kontrast entsprechend einer geforderten Auflösung erreicht werden kann.

Ferner kann in einer besonderen Ausführungsform die Erfindung derart gestaltet sein, dass die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung von wenigstens einer Lichtquelle beleuchtet wird, wobei zwischen der wenigstens einen Lichtquelle und der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung eine Shutteranordnung mit in ihrer Transparenz kontinuierlich oder diskontinuierlich einstellbaren Teilbereichen angeordnet wird, wobei den einstellbaren Teilbereichen der Shutteranordnung Abbildungselemente zugeordnet werden, wobei jedes Abbildungselement Licht auf einen separaten Beleuchtungsabschnitt der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung lenkt, und wobei die Amplitude des der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt zugeführten Lichts gemäß dem Kennwert durch Ansteuerung der einstellbaren Teilbereiche der Shutteranordnung hinsichtlich Transparenz oder über ein Zeitintervall gemittelt durch Pulsweitenmodulation eingestellt wird.

Es kann so die Amplitude des der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts in Stufen, kontinuierlich oder mit Pulsweitenmodulation eingestellt werden. Dabei können die Größe und die Form der einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeordneten Beleuchtungsabschnitte an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. So können viele kleine Beleuchtungsabschnitte von der Größe eines Teilbereichs vorgesehen sein, in denen die Amplitude des der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts jeweils geeignet eingestellt wird. Die Helligkeit der Darstellung innerhalb einer Szene kann so in vielen Teilbereichen optimiert eingestellt werden. Größere Beleuchtungsabschnitte, die jeweils mehrere einstellbare Teilbereiche umfassen, können einfacher angesteuert werden.

Eine weitere mögliche Ausführung der Erfindung kann zur Erzeugung einer Mehrzahl von in ihrer Amplitude steuerbaren Lichtquellen vorsehen, dass die Beleuchtungseinrichtung eine Hologrammeinrichtung aufweist, die steuerbar ausgebildet ist und in die eine diffraktive optische Funktion derart eingeschrieben wird, dass mit der einschreibbaren diffraktiven optischen Funktion wenigstens eine primäre Lichtquelle in wenigstens zwei sekundäre Lichtquellen abgebildet oder transformiert werden, wobei die wenigstens zwei sekundären Lichtquellen jeweils Beleuchtungsabschnitte der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beleuchten und wobei die Amplitude der sekundären Lichtquellen durch Ansteuerung der Hologrammeinrichtung und/oder durch Änderung der Amplitude der wenigstens einen primären Lichtquelle oder zumindest einer Lichtquelle einer Anordnung von wenigstens zwei primären Lichtquellen in Abhängigkeit von dem für den jeweiligen Beleuchtungsabschnitt ermittelten Kennwert eingestellt wird.

Die Anordnung der wenigstens zwei sekundären Lichtquellen kann eindimensional, zweidimensional (wenigstens drei Lichtquellen) oder dreidimensional (wenigstens vier Lichtquellen) sein. Mittels der steuerbaren Hologrammeinrichtung wird das einfallende Licht umverteilt, so dass kein Licht absorbiert wird. Dies ist daher eine Ausführung mit besonders niedrigem Energiebedarf, wie sie beispielhaft für tragbare Geräte vorteilhaft sein kann.

Ferner kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung mit zumindest einem Lichtleiter mit Störstellen zur Auskopplung von Licht beleuchtet wird, wobei in den Lichtleiter Licht von wenigstens einer primären Lichtquelle eingekoppelt wird, wobei die Störstellen sekundäre Lichtquellen bilden, welche jeweils Beleuchtungsabschnitte der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beleuchten und wobei die Amplitude der sekundären Lichtquellen durch Veränderung der Auskoppeleffizienz der Störstellen und/oder durch Änderung der Amplitude der wenigstens einen primären Lichtquelle oder zumindest einer Lichtquelle einer Anordnung von wenigstens zwei primären Lichtquellen in Abhängigkeit von dem für den jeweiligen Beleuchtungsabschnitt ermittelten Kennwert eingestellt wird.

Der Lichtleiter kann planar oder auch wenigstens abschnittweise gekrümmt ausgebildet sein. Mittels einer planaren Ausführung des Lichtleiters der Erfindung kann eine besonders flache Bauweise der Vorrichtung erreicht werden.

In ihrer Auskoppeleffizienz einstellbare Störstellen eines Lichtleiters können verwirklicht werden, indem die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung über zumindest einen Lichtleiter, der einen Mantel mit zur Ausbildung von Störstellen lokal veränderbarem Brechungsindex aufweist, beleuchtet wird, wobei der Brechungsindex und damit die Amplitude des aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichts lokal in Abhängigkeit von dem Kennwert des Beleuchtungsabschnitts, der von dem ausgekoppelten Licht beleuchtet wird, eingestellt wird.

In dieser Ausführung der Erfindung kann das zuvor in den Lichtleiter eingekoppelte Licht zwischen einzelnen Störstellen, die sekundäre Lichtquellen bilden, umverteilt werden, so dass diese Ausführung besonders energiesparend ausgelegt werden kann.

Eine großflächige Beleuchtung für wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung lässt sich vorteilhafterweise dadurch verwirklichen, dass Licht wenigstens einer Lichtquelle wenigstens einer Vergrößerungseinrichtung mit wenigstens einem Gitterelement zugeführt wird.

Hierbei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Licht von der wenigstens einen Vergrößerungseinrichtung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführt wird und wobei die Amplitude des einem Beleuchtungsabschnitt der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts in Abhängigkeit von dem für den Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwert durch Anpassung der Amplitude des von der wenigstens einen Lichtquelle oder zumindest einer Lichtquelle einer Anordnung von wenigstens zwei Lichtquellen abgegebenen Lichts und/oder durch Anpassung eines im Lichtweg zwischen wenigstens einer Lichtquelle und wenigstens einer Vergrößerungseinrichtung vorgesehenen Strahlteilers und/oder durch lokale oder ganzflächige Anpassung der Transparenz eines im Lichtweg zwischen wenigstens einer Lichtquelle und wenigstens einer Vergrößerungseinrichtung vorgesehenen Amplitudenmodulators und/oder durch lokale oder ganzflächige Veränderung der Lichtauskopplung des wenigstens einen Gitterelements eingestellt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise in einer Anordnung von mehreren eindimensional oder zweidimensional in einer Art Kachelanordnung nebeneinander angeordneten Vergrößerungseinrichtungen eingesetzt werden, indem jede Vergrößerungseinrichtung einen Beleuchtungsabschnitt der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beleuchtet und indem für jede Vergrößerungseinrichtung deren zugeordnete Lichtquelle in ihrer Amplitude eingestellt werden kann. Werden einige oder alle der in einer Kachelanordnung angeordneten Vergrößerungseinrichtungen von einer einzelnen Lichtquelle über Strahlteiler mit Licht beaufschlagt, so kann die Amplitude oder die Intensität der Lichtquelle und/oder das Teilungsverhältnis der Strahlteiler gemäß dem Kennwert für den jeweiligen Beleuchtungsabschnitt angepasst werden. Handelt es sich bei den Strahlteilern um Polarisations-Strahlteiler, kann die Aufteilung der Lichtintensität von der Lichtquelle über die Strahlteiler in die Vergrößerungseinrichtungen durch einen oder mehrere Polarisationsschalter erfolgen, die im Lichtweg zwischen der Lichtquelle und den jeweiligen Strahlteilern angeordnet sind.

Eine großflächige in ihrer Amplitude einstellbare Beleuchtungseinrichtung für wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung von einer Beleuchtungseinrichtung mit

zumindest einem Lichtleiter, der eine Kernschicht und eine auf der Kernschicht angeordnete und sich entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichts verjüngende Deckschicht oder eine Deckschicht mit entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichts sich änderndem oder ansteuerbarem Brechungsindex aufweist, beleuchtet wird, wobei in den Lichtleiter Licht von wenigstens einer Lichtquelle eingekoppelt wird und flächenhaft in dem Lichtleiter propagiert, wobei der Lichtleiter eine auf der Deckschicht vorgesehene Umlenkschicht aufweist, mit der das evaneszente Wellenfeld des im Lichtleiter propagierenden Lichts ausgekoppelt und umgelenkt wird, und wobei die Amplitude des einen Beleuchtungsabschnitt beleuchtenden Lichts durch abschnittsweise Ändern der Auskoppeleffizienz der Umlenkschicht und/oder der Auskoppeleffizienz der Deckschicht und/oder durch Änderung der Amplitude von der wenigstens einen Lichtquelle oder zumindest einer Lichtquelle einer Anordnung von wenigstens zwei Lichtquellen ausgesendeten Lichts in Abhängigkeit von dem für den jeweiligen Beleuchtungsabschnitt ermittelten Kennwert eingestellt wird.

Die sich in Ausbreitungsrichtung des Lichts verjüngende Deckschicht, somit eine keilförmig ausgebildete Deckschicht, ist vorzugsweise so ausgelegt, dass die Intensität und Amplitude des ausgekoppelten Lichts konstant gehalten werden kann. Durch lokale Veränderung der Auskoppeleffizienzen von Deckschicht und/oder Umlenkschicht kann ein gemäß dem Kennwert wählbarer Anteil des evaneszenten Wellenfeldes ausgekoppelt und der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführt werden. Aus dem Lichtleiter nicht ausgekoppeltes Licht propagiert weiter und kann im Rahmen einer Umverteilung zur Erhöhung der Intensität an anderer Stelle beitragen. Hierdurch kann die Beleuchtungseinrichtung besonders energiesparend ausgelegt werden und für mobile Geräte besonders geeignet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Nutzung eines flächigen Lichtleiters kann vorgesehen sein, dass die Umlenkschicht durch ein Gitterelement, insbesondere durch ein Volumengitter, gebildet ist, wobei die Amplitude des einen Beleuchtungsabschnitt beleuchtenden Lichts durch lokale oder ganzflächige Veränderung der Lichtauskopplung des Gitterelements eingestellt wird oder dass die Deckschicht durch eine Flüssigkristallschicht gebildet ist, wobei die Amplitude des einen Beleuchtungsabschnitt beleuchtenden Lichts durch lokale oder ganzflächige Veränderung des Brechungsindex der Flüssigkristallschicht eingestellt wird.

Auf diese Weise können so sehr flach ausgeführte Beleuchtungseinrichtungen bereitgestellt werden, wodurch sich eine kompakte Bauweise einer das erfindungsgemäße Verfahren nutzenden holographischen Anzeigevorrichtung ergibt. Vorteilhaft können jeweils 10mm x 10mm bis 20mm x 20mm große Bereiche als ein Beleuchtungsabschnitt zusammengefasst werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es für eine besonders leichte und kompakte Anwendung in einer Vorrichtung mit einem großen Sichtfeld

vorgesehen sein, dass von der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung Abbildungen, d.h. in einer Ebene nebeneinander oder in verschiedener Tiefe, d.h. hintereinander, angeordnete Abbildungen, erzeugt werden, wobei für jede der Abbildungen die Amplitude des auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in Abhängigkeit zumindest eines aus den Amplitudenwerten in diesem Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwertes eingestellt wird und wobei die in die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung einzuschreibenden Steuersignale zur Einstellung der Amplitude aus mit dem Kennwert angepassten Amplitudenwerten bestimmt werden.

Durch Erzeugen von nebeneinander liegenden Abbildungen wird das Sichtfeld der dreidimensionalen Szene vergrößert. Durch Erzeugen von Abbildungen in unterschiedlicher Tiefe kann auch die dreidimensionale Szene in unterschiedliche Tiefenabschnitte zerlegt werden und es werden Beleuchtungsabschnitte diesen unterschiedlichen Tiefenabschnitten der dreidimensionalen Szene zugeordnet. Da die Subhologrammgröße mit dem Abstand zum Bild bzw. der Abbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zunimmt, kann durch die Unterteilung der dreidimensionalen Szene in Tiefenabschnitte der Bereich unterschiedlicher Subhologrammgrößen innerhalb eines Tiefenabschnitts verringert werden. Dadurch kann bereits der Umfang der Amplitudenverteilung innerhalb eines einzelnen Tiefenabschnitts reduziert werden. Zusätzlich kann die Amplitude der Lichtquelle gemäß dem bestimmten Kennwert eingestellt werden.

Es wird wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung eingesetzt, von der mittels einer steuerbaren Lichtablenkeinrichtung nebeneinander oder in verschiedener Tiefe Abbildungen erzeugt werden, so dass ein gegenüber der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung vergrößertes Bild der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zur Rekonstruktion einer Szene erzeugt werden kann. In einer Ausführung kann für jede der Abbildungen eine individuell aus einem Kennwert bestimmte Amplitude des zugeführten Lichts eingestellt werden. Hierbei kann ein Beleuchtungsabschnitt einer einzelnen Abbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationsvorrichtung entsprechen. Alternativ können Beleuchtungsabschnitte so gewählt werden, dass sie kleiner sind als eine einzelne Abbildung, indem Abschnitte der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mit wenigstens einer primären oder wenigstens zwei sekundären Lichtquellen beleuchtet werden. So kann eine unterschiedliche Einstellung von Amplituden der wenigstens einen Lichtquelle für die einzelnen Abbildungen kombiniert werden mit einer unterschiedlichen Einstellung von Amplituden gemäß dem jeweiligen Kennwert in Beleuchtungsabschnitten innerhalb einer Abbildung. Das Verfahren ist insbesondere vorteilhaft zur Verbesserung der Wiedergabe von Helligkeitsabstufungen in einem Head-Mounted Display geeignet.

In bestimmten Fällen wird für die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung ein Kodierungsverfahren angewendet, bei dem zwei oder mehr Pixel zur Repräsentation eines komplexen Wertes verwendet werden, bei dem also auch mindestens zwei abgeleitete Amplitudenwerte und/oder Phasenwerte für die Kodierung eines komplexen Wertes aus der Amplitudenverteilung und Phasenverteilung zur Darstellung der Szene verwendet werden. Bei einer Mehrphasenkodierung werden mindestens zwei Phasenwerte für die Kodierung eines komplexen Wertes verwendet.

Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass bei wenigstens einer räumlichen

Lichtmodulationseinrichtung mit Mehrphasenkodierung die in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung einzuschreibenden Steuersignale zur Einstellung von Phasenwerten von einzelnen Pixeln der wenigstens einen räumlichen

Lichtmodulationseinrichtung in Abhängigkeit zumindest von dem Kennwert und der Amplitudenverteilung zur Darstellung der Szene bestimmt werden.

Bei der Mehrphasenkodierung werden mehrere Pixel der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zu einem Makropixel zusammengefasst, beispielsweise mittels eines sogenannten Strahlvereinigers (beam combiner) oder mit einem Phasensandwich, bestehend aus zwei aufeinanderfolgenden Phasenmodulatoren. Jeweils ein Makropixel repräsentiert einen komplexen Wert in dem auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung eingeschriebenen bzw. kodierten Hologramm. Der kleinste mögliche Beleuchtungsabschnitt auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung hat somit die Größe eines Makropixels. Größere Beleuchtungsabschnitte umfassen entsprechend viele Makropixel. Beispielsweise wird bei einer Zweiphasenkodierung eine komplexe Zahl durch zwei Pixel mit dem Betrag 1 und unterschiedlichen Phasen ausgedrückt. Für einen maximalen Amplitudenwert sind die jeweils mit den kombinierten Pixeln erzeugten Phasen gleich. Für einen Amplitudenwert von Null sind beide Phasen um p verschieden. Dazwischenliegende Amplitudenwerte werden durch entsprechende Phasendifferenzen zwischen den Pixeln erreicht. Um beispielsweise einen Amplitudenwert von 0,707 zu erhalten, ist beispielsweise eine Phasendifferenz von TT/4 erforderlich. Würden in der Amplitudenverteilung zur Darstellung der Szene nur Amplitudenwerte zwischen 0 und 0,707 vorliegen, so würde in den abgeleiteten Phasenwerten für die Kodierung Phasendifferenzen zwischen p/4 und p verwendet werden, somit einen Bereich von 3 p/4.

Wird erfindungsgemäß die Intensität der Beleuchtung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beispielsweise halbiert, also die Amplitude der Lichtquelle auf den Faktor 0,707 reduziert, dann ist aufgrund der quadratischen Abhängigkeit der Intensität von der Amplitude eine Phasendifferenz von Null vorzusehen, um den Amplitudenwert 0,707 zu erreichen. Um Amplitudenwerte zwischen 0 und 0,707 durch abgeleitete Phasenwerte für die Kodierung darzustellen, können folglich Phasendifferenzen zwischen 0 und p verwendet werden. Es steht somit ein größerer Phasenbereich zur Verfügung. Vorteilhaft können somit bei einer reinen Phasenkodierung und reduzierter Amplitude des der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts die darstellbaren Helligkeitsabstufen feiner ausgebildet werden.

Ferner kann zudem vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Amplitude des auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts in jeweils einem Beleuchtungsabschnitt, der ein oder mehrere Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung oder mehrere zur Mehrphasenkodierung zu einem Makropixel zusammengefasste Pixel oder mehrere Makropixel oder einen 5mm x 5mm bis 50mm x 50mm, vorzugsweise 10mm x 10mm bis 20mm x 20mm, großen Bereich umfasst, eingestellt wird.

Die Größe der Beleuchtungsabschnitte auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kann so ideal an die Anforderungen bezüglich der Helligkeitsunterschiede eines darzustellenden Objektpunktes, aber auch an die verwendete Beleuchtungseinrichtung, der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und das verwendete Kodierungsverfahren zum Einschreiben bzw. Kodieren eines Hologramms in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung angepasst werden.

Bei Verwendung von mindestens zwei abgeleiteten Amplitudenwerten für die Kodierung zur Darstellung eines komplexen Werte aus der Amplitudenverteilung und Phasenverteilung zur Darstellung der Szene, beispielsweise bei einer Burkhard-Kodierung, kann der Kennwert auch aus den abgeleiteten Amplitudenwerten und nicht aus der Amplitudenverteilung selbst ermittelt werden.

Die vorliegende Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine holographische Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 24 oder 36 gelöst.

Erfindungsgemäß weist eine holographische Anzeigevorrichtung zur dreidimensionalen Darstellung von Szenen eine Beleuchtungseinrichtung, wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung zur Modulation von auftreffendem Licht und eine Recheneinrichtung auf. In die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung ist ein Hologramm kodiert und das Hologramm ist aus einzelnen Subhologrammen aufgebaut, in die jeweils ein Objektpunkt eines mit dem Hologramm zu rekonstruierenden Objekts einer Szene kodiert ist. Die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung ist mittels der Beleuchtungseinrichtung in wenigstens einem Beleuchtungsabschnitt mit im Wesentlichen kohärentem Licht beleuchtbar. Die Recheneinrichtung ist zur Bestimmung einer Amplitudenverteilung und einer Phasenverteilung zur Darstellung der dreidimensionalen Szene und daraus abgeleiteter Amplitudenwerte und Phasenwerte für eine Kodierung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgebildet. Die Beleuchtungseinrichtung ist zur Einstellung der Amplitude des auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in Abhängigkeit zumindest eines aus den Amplitudenwerten in diesem Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwertes ausgebildet.

Durch die Einstellung der Amplitude des auf einen Beleuchtungsabschnitt auftreffenden Lichts können die Amplitudenwerte über den Einstellbereich, den die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung ermöglicht, eingestellt werden. Dadurch kann der Kontrast innerhalb einer Szene oder zwischen aufeinanderfolgenden Szenen deutlich verbessert werden. Die holographische Anzeigevorrichtung ermöglicht auf diese Weise eine originalgetreue Darstellung von dreidimensionalen Szenen. Dabei wird neben der Helligkeit der dargestellten Objektpunkte der Szene auch deren räumliche Anordnung zur wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und untereinander berücksichtigt, so dass beispielsweise auch weit von der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung entfernte und nahe an der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angeordnete Objektpunkte im gewünschten Helligkeitsverhältnis zueinander dargestellt werden können. Die Erfindung löst auf einfache Weise das Problem, dass mit bekannten räumlichen Lichtmodulationseinrichtungen aufgrund von deren begrenzten Einstellbereichen für die Amplitude dreidimensionale Szenen nicht mit einem dem Original entsprechenden und damit gewünschten Kontrast dargestellt werden können.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein virtuelles Betrachterfenster in einer Betrachterebene vorgesehen ist, dem ein Rauschbereich zugeordnet ist, wobei die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung einen phasenmodulierenden Lichtmodulator aufweist, wobei mittels der Beleuchtungseinrichtung im Wesentlichen kohärentes Licht in wenigstens einen Beleuchtungsabschnitt auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zuführbar ist, wobei die Recheneinrichtung mittels eines Iterationsverfahrens zur Bestimmung von Steuersignalen zur Ansteuerung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgebildet ist, und wobei die Beleuchtungseinrichtung zur Einstellung der Amplitude des auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in Abhängigkeit zumindest des Kennwertes ausgebildet ist.

Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass dem virtuellen Betrachterfenster und dem Rauschbereich komplexe Werte eines Lichtwellenfeldes in der Betrachterebene zugeordnet sind, wobei aus der dreidimensionalen Szene eine komplexe Sollwertverteilung des Lichtwellenfeldes in dem virtuellen Betrachterfenster bestimmbar ist, wobei in einem Iterationsschritt die komplexen Werte in der Betrachterebene mittels einer inversen Transformation in eine Hologrammebene transformierbar sind, wobei die Beträge der komplexen Werte in der Hologrammebene für jeden Beleuchtungsabschnitt auf einen Vorgabe-Betrag gesetzt sind, wobei die so ermittelten komplexen Werte mittels einer Transformation in die Betrachterebene transformiert und im

virtuellen Betrachterfenster durch die komplexe Sollwertverteilung ersetzt sind, wobei ein Kennwert aus dem nach Erreichen eines Abbruchkriteriums der Iteration vorliegenden Vorgabe-Betrag in dem Beleuchtungsabschnitt und/oder aus den nach Erreichen des Abbruchkriteriums der Iteration vorliegenden Beträgen der komplexen Werte in dem Beleuchtungsabschnitt in der Hologrammebene bestimmbar ist.

Beispielsweise ist der Kennwert gleich dem Vorgabe-Betrag in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt und die Amplitude des auftreffenden Lichts wird direkt proportional zu diesem Vorgabe-Betrag eingestellt.

Mit anderen Worten, der Kennwert kann vor Beginn der Iteration festgelegt werden. Der Vorgabe-Betrag in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt kann gleich dem Kennwert gesetzt werden und für alle Iterationsschritte gleich bleiben. Der Kennwert kann nach Erreichen des Abbruchkriteriums der Iteration eingestellt und der Vorgabe-Betrag in jedem Iterationsschritt angepasst werden.

Die holographische Anzeigevorrichtung ermöglicht die Darstellung von dreidimensionalen Szenen mit hohem Kontrast sowohl innerhalb einer Szene als auch in aufeinanderfolgenden Szenen. Dabei kann die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung einen phasenmodulierenden Lichtmodulator aufweisen.

Ein Iterationsverfahren ist meist sehr zeitaufwändig, so dass Darstellungen in Realzeit bzw. Echtzeit nur begrenzt möglich sind. Durch die erfindungsgemäße holographische Anzeigevorrichtung können mit deutlich weniger Iterationsschritten und damit in Echtzeit kontrastreiche und vorbildgetreue Rekonstruktionen dreidimensionaler Szenen erzeugt werden.

Wird eine Iteration nach einer begrenzten Zahl an Iterationsschritten in der Hologrammebene abgebrochen, so verbleiben dort meist noch Rest-Betragsschwankungen der einzuschreibenden Werte für einzelne Pixel der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung. Es sind somit nicht alle Beträge der komplexen Werte konstant, wie dies für eine Phasenkodierung erforderlich ist. Die zu großen oder zu kleinen Beträge sind nicht stochastisch in dem Hologramm verteilt, sondern korrelieren mit bestimmten Ausschnitten der dreidimensionalen Szene. Dabei sind die Beträge abhängig von der Helligkeit der darzustellenden Objekte und damit Objektpunkte, aber auch von deren räumlicher Anordnung.

Die erfindungsgemäße holographische Anzeigevorrichtung ermöglicht es nun, während der iterativen Berechnung für verschiedene Beleuchtungsabschnitte der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und damit des Hologramms unterschiedliche Vorgabe-Beträge vorzusehen. Beispielsweise können in einem ersten Iterationsschritt für alle Beleuchtungsabschnitte gleiche Vorgabe-Beträge gesetzt werden. Nach vorzugsweise dem ersten Iterationsschritt werden dann aus den Beträgen der komplexen Werte für jeden

Beleuchtungsabschnitt, beispielsweise durch eine jeweilige Mittelwertbildung, geeignete Vorgabe-Beträge bestimmt und für die weitere Iteration in den jeweiligen Beleuchtungsabschnitten verwendet. Durch geeignete Anpassung der Amplitude des einem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt zugeführten Lichts an den Vorgabe-Betrag wird eine Rekonstruktion mit nur geringen Fehlern, wenn überhaupt Fehler vorliegen, ermöglicht. Die Anpassung der Amplitude erfolgt dabei durch die entsprechend ausgebildete

Beleuchtungseinrichtung.

Die Rekonstruktion einer dreidimensionalen Szene mit geringen oder keinen Fehlern nach wenigen Iterationsschritten wird auch erreicht, wenn die Amplitude des dem oder den Beleuchtungsabschnitten zugeführten Lichts in Abhängigkeit von den Beträgen der komplexen Werte nach Abschluss der Iteration eingestellt wird. Beispielsweise kann der Kennwert als Mittelwert der Beträge in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt ermittelt werden und für die Einstellung der Amplitude des auf den Beleuchtungsabschnitt auftreffenden Lichts verwendet werden.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführte Licht kollimiert ist.

Eine Beleuchtung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mit in der Amplitude des auftreffenden Lichts in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in Abhängigkeit zumindest eines aus den Amplitudenwerten in diesem Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwertes kann vorteilhafterweise dadurch erreicht werden, dass in Lichtrichtung vor der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung wenigstens ein in Abhängigkeit von dem für den Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwert in ihrer Transparenz ganzflächig oder abschnittsweise einstellbares schaltbares optisches Element angeordnet ist.

Das wenigstens eine schaltbare optische Element kann beispielsweise als amplitudenmodulierender Lichtmodulator, als Shutterelement oder als Flüssigkristallelement ausgebildet sein. Dabei ist das Shutterelement vorzugsweise so auszubilden, dass es auch Grauwerte einstellen kann. Kann die Transparenz ganzflächig eingestellt werden, so ist vorzugsweise jedem Beleuchtungsabschnitt ein schaltbares optisches Element zugeordnet. Kann die Transparenz abschnittsweise eingestellt werden, so kann ein schaltbares optisches Element mehreren Beleuchtungsabschnitten zugeordnet sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine Lichtquelle mit einem zugeordneten

Abbildungselement aufweist, wobei mit der wenigstens einen Lichtquelle ein

Beleuchtungsabschnitt der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung

beleuchtbar ist, wobei die Amplitude des von der wenigstens einen Lichtquelle ausgesendeten Lichts gemäß dem Kennwert einstellbar ist oder dass eine über ein Zeitintervall gemittelte Amplitude des von der wenigstens einen Lichtquelle ausgesendeten Lichts gemäß dem Kennwert durch Pulsweitenmodulation einstellbar ist.

Die Beleuchtungseinrichtung ermöglicht so die Einstellung der Amplituden des den jeweiligen Beleuchtungsabschnitten zugeführten Lichts. Dabei erfolgt die Einstellung der Amplitude durch Ansteuerung einer oder mehrerer Lichtquellen gemäß dem Kennwert. Sowohl die kontinuierliche Einstellung der Amplitude, beispielsweise durch Steuerwerte des Stroms oder der Spannung, als auch die Einstellung mittels Pulsweitenmodulation sind mit einfachen Mitteln umsetzbar. Zur Ermittlung des Kennwertes kann die maximale Amplitude im Beleuchtungsabschnitt vor dem jeweiligen Abbildungselement, beispielsweise ein Linsenelement, zur maximalen Amplitude aller Pixel des Hologramms in Bezug gesetzt werden. Hierbei kann auch der Faktor für eine Spreizung der in die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung einzuschreibenden Steuersignale zur Einstellung der Amplituden bestimmt werden.

Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung von wenigstens einer Lichtquelle beleuchtbar ist, wobei zwischen der wenigstens einen Lichtquelle und der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung eine Shutteranordnung mit in ihrer Transparenz kontinuierlich oder diskontinuierlich einstellbaren Teilbereichen angeordnet ist, wobei den einstellbaren Teilbereichen der Shutteranordnung Abbildungselemente, beispielsweise Linsenelemente, zugeordnet sind, wobei mittels jedem Abbildungselement Licht auf einen separaten Beleuchtungsabschnitt der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung lenkbar ist, wobei die Amplitude des der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt zugeführten Lichts gemäß dem Kennwert durch Ansteuerung der einstellbaren Teilbereiche der Shutteranordnung hinsichtlich Transparenz oder mittels Pulsweitenmodulation einstellbar ist.

Die Teilbereiche der Shutteranordnung werden bei der Pulsweitenmodulation für eine vorgebbare Dauer auf eine maximale Transparenz und für eine weitere vorgebbare Dauer auf eine minimale Transparenz geschaltet. Die mittlere Transparenz ergibt sich aus dem Verhältnis der Dauer mit maximaler Transparenz zur Dauer eines Gesamtzyklus aus beiden Dauern. In einer anderen Ausführung der Erfindung kann die Transparenz auf einen zwischen der minimalen und maximalen Transparenz liegenden Wert eingestellt werden. Beide Ansteuerungen ermöglichen die exakte Einstellung der Amplitude des auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung in einem Beleuchtungsabschnitt auftreffenden Lichts.

Eine sehr variabel einstellbare Beleuchtung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kann vorteilhaft erfindungsgemäß ermöglicht werden, wenn die Beleuchtungseinrichtung eine Hologrammeinrichtung aufweist, die steuerbar ausgebildet ist und in die eine diffraktive optische Funktion derart einschreibbar ist, dass mit der einschreibbaren diffraktiven optischen Funktion eine Transformation oder Abbildung wenigstens einer primären Lichtquelle in wenigstens zwei sekundäre Lichtquellen vorgesehen ist, wobei mittels der wenigstens zwei sekundären Lichtquellen jeweils Beleuchtungsabschnitte der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beleuchtbar sind, und wobei die Amplitude des Lichts der wenigstens zwei sekundären Lichtquellen durch Ansteuerung der Hologrammeinrichtung und/oder durch Änderung der Amplitude der wenigstens einen primären Lichtquelle oder zumindest einer Lichtquelle einer Anordnung von wenigstens zwei primären Lichtquellen in Abhängigkeit von dem für den jeweiligen Beleuchtungsabschnitt ermittelten Kennwert einstellbar ist.

Vorteilhaft an der Erzeugung sekundärer Lichtquellen mit einer Hologrammeinrichtung ist, dass durch eine Umkodierung der Hologrammeinrichtung, also das Einschreiben einer geänderten optischen Funktion, die Amplituden der sekundären Lichtquellen eingestellt werden können. Hierbei wird das Licht der wenigstens einen primären Lichtquelle umverteilt, so dass keine Verluste durch Absorption entstehen. Die Ausführung ist somit besonders energiesparend. Weiterhin können dadurch die Positionen der sekundären Lichtquellen auf einfache Weise räumlich verändert werden. Somit kann das virtuelle Betrachterfenster verschoben und beispielsweise einem Auge eines Betrachters nachgeführt werden, wenn dies erforderlich ist.

Eine besonders flache Beleuchtungseinrichtung und damit ein sehr kompakter Aufbau der holographischen Anzeigevorrichtung kann dadurch erreicht werden, wenn die Beleuchtungseinrichtung zumindest einen Lichtleiter, beispielsweise ein planarer Lichtleiter, mit einem Mantel mit zur Ausbildung von Störstellen lokal veränderbarem Brechungsindex aufweist, und wobei der Brechungsindex und damit die Amplitude des ausgekoppelten Lichts lokal in Abhängigkeit von dem Kennwert des Beleuchtungsabschnitts, der von dem ausgekoppelten Licht beleuchtet wird, einstellbar ist.

Die Änderung des Brechungsindex im Mantel relativ zum Brechungsindex im Kern des Lichtleiters bildet ansteuerbare Auskoppelstellen aus. Das in den Lichtleiter eingekoppelte Licht kann somit gezielt an definierten Stellen bzw. Orten aus dem Lichtleiter ausgekoppelt werden. Damit kann die Amplitude des ausgekoppelten Lichts und die Verteilung der Amplitude des ausgekoppelten Lichts über den Lichtleiter gezielt beeinflusst werden. Vorteilhaft kann das Licht zwischen verschiedenen Bereichen des Lichtleiters umverteilt werden, so dass für dunklere Beleuchtungsabschnitte auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung eingespartes Licht helleren Beleuchtungsabschnitten zugeführt werden kann. Es können so hohe Kontraste der dreidimensionalen Darstellung bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch der Beleuchtungseinrichtung erzielt werden.

In einer speziellen Ausführungsform der holographischen Anzeigevorrichtung mit einem Lichtleiter mit einem Mantel mit zur Ausbildung von Störstellen lokal veränderbarem Brechungsindex kann vorgesehen sein, dass der Mantel als gepixelt ansteuerbare Flüssigkristallschicht ausgeführt ist. Die jeweils angesteuerten Bereiche der Flüssigkristallschicht können als zweidimensionales Gitter oder als eindimensionale Anordnung von Streifen ausgebildet sein. Die Struktur der Auskoppelstellen kann durch eine Anordnung von Ansteuerelektroden im Mantel festgelegt werden. Die Größe und Form der Beleuchtungsabschnitte auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung können so mit hohen Freiheitsgraden an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.

Die Amplitude des auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in einem oder mehreren Beleuchtungsabschnitten auftreffenden Lichts kann dadurch erfindungsgemäß in einer vorteilhaften Ausgestaltung eingestellt werden, dass wenigstens eine Vergrößerungseinrichtung vorgesehen ist, die wenigstens ein Gitterelement aufweist, wobei Licht wenigstens einer Lichtquelle der wenigstens einen Vergrößerungseinheit zuführbar ist.

Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass das von der wenigstens einen Vergrößerungseinrichtung ausgehende Licht auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung richtbar ist, wobei die Amplitude des einem Beleuchtungsabschnitt der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts in Abhängigkeit von dem für den Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwert durch Anpassung der Amplitude des von der wenigstens einen Lichtquelle oder zumindest einer Lichtquelle einer Anordnung von wenigstens zwei Lichtquellen abgegebenen Lichts und/oder durch Anpassung der aufzuteilenden Amplituden mittels eines im Lichtweg zwischen wenigstens einer Lichtquelle und wenigstens einer Vergrößerungseinrichtung vorgesehenen Strahlteilers, beispielsweise durch Steuerung der Polarisation und Verwendung eines Polarisationsstrahlteilers, und/oder durch lokale oder ganzflächige Anpassung der Transparenz eines im Lichtweg zwischen wenigstens einer Lichtquelle und wenigstens einer Vergrößerungseinrichtung vorgesehenen Amplitudenmodulators und/oder durch lokale oder ganzflächige Veränderung der Lichtauskopplung des wenigstens einen Gitterelements einstellbar ist.

Das vorzugsweise kollimierte Licht wird dem wenigstens einen Gitterelement, insbesondere ein Volumengitter, unter einem möglichst flachen Winkel relativ zu dessen Oberfläche zugeführt. Hierzu ist beispielsweise ein Einfallswinkel von ca. 84 Grad, insbesondere von 84,2 Grad, geeignet. Es kann so eine Vergrößerung des Querschnitts des auftreffenden Lichtbündels in einer Richtung um einen Faktor von beispielsweise 10 erreicht werden. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung soll aber nicht auf den Wnkel von 84 Grad oder 84,2 Grad beschränkt sein. Beispielsweise kann auch durch andere geeignete Wnkel eine andere Vergrößerung des Querschnitts des Lichtbündels erreicht werden und zwar um den Faktor 1/cos des Wnkels. Bei

einem Winkel von ca. 75,5 Grad ist beispielsweise der Faktor ungefähr 5, bei einem Winkel von ca. 87, 1 Grad ist der Faktor ungefähr 20. Durch ein zweites, orthogonal zum ersten angeordnetes Gitterelement, insbesondere ein Volumengitter, kann der Querschnitt des Lichtbündels auch in eine zur ersten Richtung senkrechte zweite Richtung vergrößert werden.

Durch das wenigstens eine Gitterelement wird eine anamorphotische Vergrößerung des auftreffenden Lichtbündels in eine Richtung bewirkt. Es kann in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung daher vorgesehen sein, die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung in Lichtrichtung vor den zwei Gitterelementen anzuordnen und so das Wellenfeld nach der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in zwei Richtungen um je einen gewünschten Faktor, beispielsweise um einen Faktor von jeweils 10, zu vergrößern.

Es sind elektrisch ansteuerbare schaltbare Gitterelemente bekannt. Ein solches schaltbares Gitterelement kann als PDLCG (Polymer Dispersed Liquid Crystal Gräting) ausgebildet sein, dessen Brechungsindexmodulation mittels einer anliegenden Spannung variiert werden kann. Durch eine angelegte Spannung ist die Ausrichtung dispergierter Flüssigkristalle im Feld von Elektroden möglich. Da eine Auslenkung der Flüssigkristall-Dipole im PDLC um wenige Grad ausreicht, um eine ausreichende Brechungsindexmodulation zu erreichen, d.h. um von einem Beugungswirkungsgrad h = 1 auf h = 0 und umgekehrt umzuschalten, können diese schaltbaren Gitterelemente bei einer Schaltrate von größer als 1 kHz betrieben werden. Die Verwendung von Flüssigkristallen gestattet es, mit Spannungen im Bereich von ca. 10 V zu arbeiten. Es können auch NLOP (Non Linear Optical Polymer) anstelle der Flüssigkristalle in dem PDLCG verwendet werden. In diesem Fall sind höhere Ansteuerspannungen von größer als 10 V oder gar 100 V erforderlich.

Die Anpassung der Amplitude der einen Lichtquelle oder mehrerer Lichtquellen ist bezüglich der Ansteuerung auf einfache Weise und kostengünstig umsetzbar. Die Verwendung eines Strahlteilers ermöglicht vorteilhaft die Umverteilung von Licht zwischen verschiedenen Beleuchtungsabschnitten auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, so dass ein hoher Kontrast erreicht werden kann. Ein zwischen der oder den Lichtquellen und wenigstens einer Vergrößerungseinrichtung angeordneter Amplitudenmodulator kann, da der Lichtstrahl noch nicht aufgeweitet wurde, kleine äußere Abmessungen aufweisen. Es können so kostengünstige Amplitudenmodulatoren verwendet werden, welche einen hohen Kontrast aufweisen.

Werden in ihrer Lichtauskopplung einstellbare Gitterelemente verwendet, so könnten keine zusätzlichen optischen Elemente zur Einstellung der Amplitude des auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts benötigt werden. Bei wenigstens einer Vergrößerungseinrichtung mit zwei Gitterelementen ist bevorzugt das der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugewandte Gitterelement ansteuerbar ausgebildet. Dabei kann die Ansteuerung bevorzugt horizontal und vertikal in Abschnitte unterteilt sein. Es sind aber auch Anordnungen denkbar, in denen nur das erste Gitterelement oder beide Gitterelemente ansteuerbar sind.

Geeignet große Beleuchtungsabschnitte auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung können dann beispielsweise ermöglicht werden, wenn eine holographische Anzeigevorrichtung mit mehreren Vergrößerungseinrichtungen vorgesehen ist, derart, dass die Beleuchtungseinrichtung z.B. zwei bis zwölf Vergrößerungseinrichtungen, bevorzugt vier Vergrößerungseinrichtungen, aufweist. Die Vergrößerungseinrichtungen können in Form einer Kachelung angeordnet sein, wobei bei vier Kacheln eine annähernd fugenlose Beleuchtung der in Lichtrichtung folgend angeordneten wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erreicht werden kann. Die Lichtquellen können im Fall von vier Kacheln dann seitlich außerhalb der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung links und rechts oben beziehungsweise links und rechts unten angeordnet sein und von dort die vier Vergrößerungseinrichtungen beleuchten.

Eine großflächige Beleuchtung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung bei gleichzeitig geringer Bautiefe der Beleuchtungseinrichtung kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, wenn die Beleuchtungseinrichtung zur Zuführung von Licht auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung zumindest einen Lichtleiter, der eine Kernschicht und eine auf der Kernschicht angeordnete und sich entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichts verjüngende Deckschicht oder eine Deckschicht mit entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichts sich änderndem oder ansteuerbarem Brechungsindex aufweist, wobei die Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine Lichtquelle aufweist, deren Licht in den Lichtleiter einkoppelbar ist und flächenhaft im Lichtleiter propagiert, wobei der Lichtleiter eine auf der Deckschicht angeordnete Umlenkschicht aufweist, mit der das evaneszente Wellenfeld des im Lichtleiter propagierenden Lichts auskoppelbar und umlenkbar ist, und wobei die Amplitude des einen Beleuchtungsabschnitt beleuchtenden Lichts durch abschnittsweise Ändern der Auskoppeleffizienz der Umlenkschicht und/oder der Auskoppeleffizienz der Deckschicht und/oder durch Änderung der Amplitude des von der wenigstens einen Lichtquelle oder zumindest einer Lichtquelle einer Anordnung von wenigstens zwei Lichtquellen ausgesendeten Lichts in Abhängigkeit von dem für den jeweiligen Beleuchtungsabschnitt ermittelten Kennwert einstellbar ist.

Vorteilhaft wird bei einer Veränderung der Auskoppeleffizienz der Umlenkschicht oder der Deckschicht aus dem Lichtleiter jeweils nur das geforderte Licht ausgekoppelt, der restliche Lichtanteil propagiert weiter im Lichtleiter. An Stellen mit geringer Lichtauskopplung wird daher nur so viel Licht ausgekoppelt, wie benötigt wird. Das weiterpropagierende Licht steht dann für Bereiche mit hohem Lichtbedarf zu Verfügung. Eine solche Umverteilung ist besonders energieeffizient. Die Änderung der Helligkeit der Lichtquelle oder Lichtquellen ist ohne Weiteres umsetzbar.

Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen holographischen Anzeigevorrichtung mit einem Lichtleiter kann vorgesehen sein, dass die Umlenkschicht als wenigstens ein Gitterelement, insbesondere ein Volumengitter, ausgebildet ist, wobei die Amplitude des einen Beleuchtungsabschnitt beleuchtenden Lichts durch lokale oder ganzflächige Veränderung der Lichtauskopplung des wenigstens einen Gitterelements einstellbar ist oder dass die Deckschicht als Flüssigkristallschicht ausgebildet ist, wobei die Amplitude des einen Beleuchtungsabschnitt beleuchtenden Lichts durch lokale oder ganzflächige Veränderung des Brechungsindex der Flüssigkristallschicht einstellbar ist.

Das schaltbare Gitterelement kann als PDLCG ausgebildet sein, dessen Brechungsindex mittels einer anliegenden Spannung variiert werden kann. Sowohl mit dem Volumengitter als auch mit einer Flüssigkristallschicht kann die Amplitude des ausgekoppelten Lichts in einem weiten Bereich eingestellt werden. Dabei können Flächen einer jeweils gleichen Lichtauskopplung an die gewünschten Beleuchtungsabschnitte der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angepasst werden.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen holographischen Anzeigevorrichtung mit kleiner Bauform und großem Sichtfeld kann vorteilhaft vorsehen, dass eine Lichtablenkeinrichtung vorgesehen ist, mittels der von der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, beispielsweise in einer Ebene, z.B. horizontal oder vertikal, nebeneinander angeordnete oder in der Tiefe hintereinander angeordnete, Abbildungen nacheinander erzeugbar sind, wobei für jede der Abbildungen die Amplitude des auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts in einem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in Abhängigkeit zumindest des für diesen Beleuchtungsabschnitt bestimmten Kennwertes einstellbar ist und auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung einzuschreibende Steuersignale zur Einstellung der Amplitude aus mit dem Kennwert angepassten Amplitudenwerten bestimmbar sind.

Die Lichtablenkeinrichtung bewirkt hier eine segmentierte Abbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, wodurch mehrere Segmente aneinandergereiht werden und ein großes Sichtfeld verwirklicht werden kann. Die Mehrfachabbildung, aufgebaut aus mehreren Abbildungssegmenten der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, wird zeitlich nacheinander erzeugt, wobei jeweils die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung mit dem jeweiligen Teilhologramm beschrieben wird. Im einfachsten Fall kann erfindungsgemäß die gesamte räumliche Lichtmodulationseinrichtung einem

Beleuchtungsabschnitt entsprechen und die Amplitude des der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts für nacheinander erzeugte Abbildungen gemäß dem jeweiligen Kennwert eingestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Beleuchtungsabschnitte auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung vorzusehen, so dass die Amplitude des auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts während einer Erzeugung einer Abbildung bzw. eines Abbildungssegments der Mehrfachabbildung in den verschiedenen Beleuchtungsabschnitten unterschiedlich eingestellt werden kann.

Eine holographische Anzeigevorrichtung mit einem hohen Amplituden-Kontrast und einer feinen Einsteilbarkeit der Amplitudenwerte kann erfindungsgemäß derart ausgebildet sein, dass die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung als ein komplexwertiges Sandwich aus einem Amplitudenmodulator und einem Phasenmodulator ausgebildet ist, oder dass die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung als Phasenmodulator, vorzugsweise als mittels Mehrphasenkodierung ansteuerbarer Phasenmodulator, ausgebildet ist.

Durch die Mehrphasenkodierung kann das Licht im Phasenmodulator in seiner Phase und seiner Amplitude moduliert werden. Eine zusätzliche, multiplikativ wirkende Amplitudenmodulation kann mit einen vor- oder nachgeschalteten Amplitudenmodulator erreicht werden. Es kann somit ein größeres Verhältnis von größter zu kleinster Amplitude erzielt werden. Weiterhin wird die Anzahl der ansteuerbaren Amplitudenwerte gegenüber einem einzelnen Amplitudenmodulator oder Phasenmodulator vergrößert. Die Mehrphasenkodierung kann analytisch bestimmt werden oder mit einem Iterationsverfahren. Hierbei kann die Iteration nach wenigen Schritten abgebrochen werden und die verbliebenen Amplituden-Abweichungen durch den Amplitudenmodulator ausgeglichen werden. Der Amplitudenmodulator kann eine Auflösung entsprechend den Makropixeln auf dem Phasenmodulator oder gröber aufweisen.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass ein Beleuchtungsabschnitt der Größe eines Pixels der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung oder der mehrfachen Größe eines Pixels oder der Größe mehrerer zur Mehrphasenkodierung zu einem Makropixel zusammengefassten Pixel oder der Größe mehrerer Makropixel entspricht, oder dass ein Beleuchtungsabschnitt eine Größe in einem Bereich von 5mm x 5mm bis 50mm x 50mm, vorzugsweise in einem Bereich von 10mm x 10mm bis 20mm x 20mm, aufweist.

Durch größere Beleuchtungsabschnitte auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kann die Ansteuerung und der Aufbau der Beleuchtungseinrichtung wesentlich vereinfacht werden. Kleinere Beleuchtungsabschnitte bieten den Vorteil einer variableren Anpassung der Amplituden des auf die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichts, wodurch eine hohe Wiedergabequalität der dreidimensionalen Szene ermöglicht werden kann.

Um eine gute Ausnutzung des von der wenigstens einen Lichtquelle bereitgestellten Lichts zu erhalten, kann in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung zumindest ein diffraktives optisches Element aufweist, wobei das diffraktive optische Element zur Vergleichmäßigung der Intensitätsverteilung des der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts vorgesehen ist oder dass die Beleuchtungseinrichtung zumindest zwei diffraktive optische Elemente aufweist, wobei ein oder ein erstes diffraktives optisches Element zur Vergleichmäßigung der Intensitätsverteilung des der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zugeführten Lichts und ein weiteres oder ein zweites diffraktives optisches Element zur Vergleichmäßigung des Phasenverlaufs vorgesehen sind.

Licht z.B. von Laserlichtquellen kann eine über den Strahlquerschnitt variierende Intensität aufweisen. Laserstrahlung im Grundmode (TEM00 Mode) weist ein Gaußsches Strahlungsprofil auf. Vorteilhaft entspricht der Phasenverlauf dabei weitgehend einer ebenen Welle. Zur Beleuchtung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ist es bekannt, einen Lichtstrahl aufzuweiten. Dabei wird trotz der Gaußverteilung ein ausreichend flacher Intensitätsverlauf und damit eine gleichmäßige Helligkeit über den Bereich der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erreicht, indem der Lichtstrahl so weit aufgeweitet wird, dass nur ein mittlerer Teil des Lichtstrahls die räumliche Lichtmodulationseinrichtung trifft und überdeckt. Hierdurch geht jedoch ein erheblicher Anteil an Intensität verloren. Erfindungsgemäß wird daher das Gaußsche Strahlungsprofil mit einem geeigneten diffraktiven optischen Element, hier nun ein sogenanntes Strahlformungselement, vergleichmäßigt. Derartige Strahlformungselemente sind als„Gauss To Top Hat-Elemente“ bekannt. Der von einer Lichtquelle ausgesandte Ausgangsstrahl kann ein kreisförmiges oder rechteckiges Profil aufweisen, was der Form der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung besonders gut angepasst ist.

Ungünstig könnte bei dieser Vorgehensweise sein, dass die Phase des Lichts beeinflusst wird. Es kann daher vorgesehen sein, mit einen zweiten diffraktiven optischen Element, ebenfalls vorzugsweise ein Strahlformungselement, auch den Phasenverlauf zu vergleichmäßigen und einer ebenen Welle ausreichend anzunähern. Die Funktion des zweiten Strahlformungselements kann bei der Kodierung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung berücksichtigt werden, so dass diese die Korrektur der Phasen mit übernehmen kann.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und/oder die beschriebenen Ausführungsbeispiele bzw. Ausgestaltungen miteinander zu kombinieren. Dazu ist einerseits auf die den nebengeordneten Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen, in denen auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen der Lehre erläutert werden. Die

Erfindung wird dabei anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele prinzipmäßig erläutert, soll jedoch nicht auf diese beschränkt sein.

Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen perspektivischen Darstellung Subhologramme in einer holographischen Anzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung die Überlagerung von Subhologrammen in der holographischen Anzeigevorrichtung nach Fig. 1 ,

Fig. 3 in einer zweidimensionalen Darstellung eine dreidimensionale Szene,

Fig. 4a, b eine Amplitudenverteilung eines komplexwertigen Hologramms der in Fig. 3 gezeigten dreidimensionalen Szene,

Fig. 5 in einer schematischen Darstellung eine Anordnung von Abbildungselementen in

Verbindung mit einer Anordnung von Lichtquellen,

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines iterativen Verfahrens zur Bestimmung einer

Phasenkodierung für eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung, nach dem Stand der Technik,

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm einer iterativen Berechnung eines Phasenhologramms nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 8 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße holographische

Anzeigevorrichtung mit einer Lichtquellen-Anordnung und einer Anordnung von Abbildungselementen, in einer Seitenansicht,

Fig. 9 in einer perspektivischen schematischen Darstellung eine

Beleuchtungseinrichtung einer holographischen Anzeigevorrichtung mit einer Vergrößerungseinrichtung,

Fig. 10 in einer perspektivischen schematischen Darstellung eine

Beleuchtungseinrichtung einer holographischen Anzeigevorrichtung mit einer Mehrfachanordnung von Vergrößerungseinrichtungen und Lichtquellen,

Fig. 11 a,b in einer schematischen perspektivischen Darstellung eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Lichtleiter, und

Fig. 12 in einer schematischen Darstellung ein holographisches Head Mounted Display, in einer Seitenansicht.

Dabei verweisen in den Figuren gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder sich entsprechende Elemente.

Figur 1 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung die Erzeugung von Subhologrammen in einer holographischen Anzeigevorrichtung zur Darstellung von dreidimensionalen Szenen nach dem Stand der Technik. Ein in eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung (im nachfolgenden als SLM bezeichnet) 10 eingeschriebenes bzw. kodiertes Hologramm kann durch ein virtuelles Betrachterfenster 16 mit einem Auge 17 betrachtet werden. Ein Betrachter mit seinem Auge 17 und seinem hier nicht dargestellten zweiten Auge angeordnet in einem weiteren virtuellen Betrachterfenster würde dann eine dreidimensionale Rekonstruktion einer Szene 13 beobachten. Die Entstehung der rekonstruierten Szene 13 wird exemplarisch mit einem ersten Objektpunkt 14 und einem zweiten Objektpunkt 15 dargestellt. Zur Rekonstruktion des ersten Objektpunktes 14 wird in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung

10 ein erstes Subhologramm 11 eingeschrieben. Die Mitte des ersten Subhologramms 11 liegt auf einer Geraden durch den ersten Objektpunkt 14 hin zur Mitte des virtuellen Betrachterfensters 16. Die Ausdehnung des ersten Subhologramms 11 auf dem SLM 10 wird mit Hilfe des Strahlensatzes ermittelt, wobei das virtuelle Betrachterfenster 16 durch den ersten Objektpunkt 14 auf den SLM 10 zurückverfolgt wird. In gleicher Weise lassen sich auch die Position und die Ausdehnung des zweiten Subhologramms 12 und weiterer Subhologramme auf dem SLM 10 aus dem virtuellen Betrachterfenster 16 und dem zweiten Objektpunkt 15 und weiteren Objektpunkten ermitteln. Generell gilt für Objektpunkte zwischen dem SLM 10 und dem Auge 17 des Betrachters, dass nahe am Auge 17 und damit weit vom SLM 10 entfernte Objektpunkte größere Subhologramme erfordern als nahe am SLM 10 und weiter vom Auge 17 liegende Objektpunkte. Für vom virtuellen Betrachterfenster 16 aus gesehen hinter dem SLM 10 liegende Objektpunkte nimmt die Größe der Subhologramme ebenfalls mit der Entfernung vom SLM zu. Dies bedeutet auch, dass in der rekonstruierten Szene 13 gleich hell erscheinende Objektpunkte, je nach ihrer Entfernung vom SLM 10, Subhologramme mit unterschiedlichen Amplitudenwerten erfordern. Ein näher am SLM 10 liegender erster Objektpunkt 14 ist mit einem kleineren ersten Subhologramm

1 1 verknüpft als ein weiter entfernter zweiter Objektpunkt 15, der mit einem größeren zweiten Subhologramm 12 verknüpft ist. Zur Erreichung einer gleichen Helligkeit des ersten Objektpunkts 14 und des zweiten Objektpunkts 15 muss das kleinere erste Subhologramm 11 größere

Amplitudenwerte aufweisen als das größere zweite Subhologramm 12. Hierdurch können die Anforderungen an den maximal darstellbaren Kontrast der Amplitudenwerte sowie an die darstellbaren unterscheidbaren Amplitudenwerte auf dem SLM 10 ansteigen. Es müssen sowohl bei kleinen als auch bei großen Amplitudenwerten unterscheidbare Werte erzeugt werden, da ansonsten die Helligkeiten von Teilen der rekonstruierten Szene 13 falsch dargestellt werden. Je nach der Lage der Objektpunkte in der rekonstruierten Szene 13 können sich Subhologramme teilweise überlagern. Bei Bewegungen des Auges 17 bzw. ebenfalls des Betrachters mit dem Auge 17 kann das virtuelle Betrachterfenster 16 nachgeführt und das Hologramm auf dem SLM 10 neu berechnet werden.

Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung die Überlagerung von Subhologrammen 18 auf dem SLM 10 zur Darstellung einer dreidimensionalen Szene 13. Die Vielzahl der Objektpunkte in der Szene 13 führt zu einer Überlagerung von Subhologrammen 18 auf dem SLM 10. Hierdurch kann die gesamte rekonstruierte Szene 13 durch das virtuelle Betrachterfenster 16 mit dem Auge 17 wahrgenommen werden. Auch hier gilt, dass durch die Überlagerung der Subhologramme 18 die Anforderungen an die darstellbaren Amplituden-Unterschiede und an die Auflösung der Amplitudenwerte für eine qualitativ gute Wiedergabe einer dreidimensionalen Szene ansteigen können. Die erforderlichen Amplitudenwerte werden weiterhin von der Helligkeit des jeweiligen Objektpunktes und, wie zu Figur 1 dargelegt, von dessen Abstand zum SLM 10 beeinflusst. Üblicherweise wird der Kontrast eines SLM als das Verhältnis von maximaler zu minimaler Intensität angegeben. Mit flüssigkristallbasierten SLM können Kontraste von 1000 : 1 erreicht werden. Für eine holographische Darstellung ist die Amplitude des Lichts entscheidend, welche im Wesentlichen die Quadratwurzel der Intensität ist. Bei dem oben beschriebenen flüssigkristallbasierten SLM ist das Verhältnis von maximaler zu minimaler darstellbarer Amplitude somit lediglich 32 : 1. Dieser begrenzte Stellbereich kann dazu führen, dass eine dreidimensionale Szene nicht mit dem gewünschten Kontrast darstellt werden kann.

Bei der Ansteuerung von SLMs ist es meist üblich, diese mit einer begrenzten Anzahl unterschiedlicher einstellbarer Werte anzusteuern. Bei einem Amplitudenmodulator mit einer Auflösung von 8-bit- können beispielsweise 256 unterschiedliche Amplitudenwerte angesteuert werden. Dies kann zu einer Einschränkung bei der Darstellbarkeit unterschiedlich heller und unterschiedlich weit vom SLM 10 angeordneter Objektpunkte führen. So kann es beispielsweise Vorkommen, dass in Nachtszenen geringe Helligkeitsunterschiede aufgrund der begrenzten Anzahl an einstellbaren Graustufen nicht mehr korrekt dargestellt werden können.

Figur 3 zeigt in einer zweidimensionalen Darstellung eine rekonstruierte dreidimensionale Szene 90 mit einem Baum 91 und einem Elch 92. In diesem Beispiel ist der Elch 92 im Vordergrund nahe einem die rekonstruierte Szene beobachtenden Betrachter. Der Baum 91 ist im Hintergrund in größerer Entfernung vom Betrachter. Aufgrund der unterschiedlichen Tiefenpositionen entstehen bei der Berechnung unterschiedlich große Subhologramme für Objektpunkte des Baumes 91 und Objektpunkte des Elchs 92. Der Baum 91 verfügt zudem über eine feinaufgelöste Blätterstruktur und dadurch eine geringere Dichte von Objektpunkten, während der Elch 92 eine flächige Anordnung von Objektpunkten und damit eine höhere Punktdichte aufweist. Obwohl die Objektpunkte im Vordergrund des Elchs 92 und die Objektpunkte am Stamm und an den Blättern des Baumes 91 ähnlich hell sind, können bei der Hologrammberechnung durch die Tiefenposition und Dichte der Objektpunkte unterschiedliche Amplitudenwerte auf dem Hologramm entstehen.

Figur 4a zeigt eine Amplitudenverteilung 100 eines komplexwertigen Hologramms der in Fig. 3 gezeigten dreidimensionalen Szene 90. Die Amplitudenverteilung 100 wird berechnet, indem zu jedem Objektpunkt ein Subhologramm berechnet wird und die Subhologramme aufaddiert werden. In der berechneten Amplitudenverteilung 100 ist eine Verteilung von Amplitudenwerten zu erkennen. In einem quadratischen ersten Hologrammausschnitt 101 liegt eine erste Amplitudenverteilung 102 vor. Diese Amplitudenverteilung 102 ist in der Figur 4a in Form eines Histogramms dargestellt. Als mittlerer Grauwert wird in diesem Beispiel der Wert 25,6 bestimmt.

Figur 4b zeigt ebenfalls die Amplitudenverteilung 100 des komplexwertigen Hologramms der in Fig. 3 gezeigten dreidimensionalen Szene 90. In einem quadratischen zweiten Hologrammausschnitt 103 liegt eine zweite Amplitudenverteilung 104 vor. Wieder ist in Form eines Histogramms die Verteilung der Amplitudenwerte gezeigt. Als mittlerer Grauwert wird in diesem Beispiel der Wert 61 ,4 bestimmt.

Wie die in Fig. 4a und 4b gezeigte erste und zweite Amplitudenverteilung 102, 104 zeigen, können sich in Abhängigkeit von dem darzustellenden Objekt der Szene Bereiche auf dem Hologramm mit höheren und mit niedrigeren Amplitudenwerten ausbilden. Dabei gehen, wie zu Fig. 1 und 2 beschrieben, neben der Helligkeit der darzustellenden Objektpunkte auch deren räumliche Anordnung untereinander und zum SLM in die Verteilung der erforderlichen Amplitudenwerte ein. In aufeinanderfolgenden Szenen kann sich die Amplitudenverteilung ändern.

Der zur Ausbildung der erforderlichen Amplitudenwerte notwendige Kontrast kann unter Umständen den Einstellbereich des SLM übersteigen. Daher ist es vorteilhaft, unterschiedliche Bereiche des SLM mit unterschiedlicher Helligkeit zu beleuchten. Bezogen auf das in den Fig. 3, 4a und 4b gezeigte Beispiel wird der erste Hologrammausschnitt 101 mit einer geringeren Lichtamplitude beleuchtet als der zweite Hologrammausschnitt 103. Dabei wird die Amplitude des in einem Bereich auf einen Hologrammbereich des SLM auftreffenden Lichts in Abhängigkeit von einem Kennwert vorgegeben. Der Kennwert kann aus den Amplitudenwerten in wenigstens einem Beleuchtungsabschnitt des SLM ermittelt werden. Ein Beleuchtungsabschnitt kann einen festgelegten Bereich des SLM umfassen, innerhalb dem die Amplitude des auftreffenden Lichts gezielt eingestellt werden kann. Der Kennwert kann bei einem Iterationsverfahren zur Kodierung des SLM zur reinen Phasenmodulation, wie es zu den Fig. 6 und 7 beschrieben ist, aus dort verwendeten Vorgabe-Beträgen 126 bzw. den Beträgen der komplexen Werte bestimmt werden.

Beispielhaft kann gemäß dem in den Fig. 3, 4a, 4b gezeigten Ausführungsbeispiel der erste Hologrammausschnitt 101 mit einem als Faktor verwendeten Kennwert 25,6/61 ,4 dunkler beleuchtet werden als der zweite Hologrammausschnitt 103. Der Kennwert ist dabei vorliegend aus dem Verhältnis der mittleren Grauwerte der in den Fig. 4a und 4b gezeigten ersten und zweiten Amplitudenverteilung 102, 104 gebildet. Die Steuerwerte zur Einstellung der Amplitudenwerte auf dem SLM 10 werden beispielhaft aus mit dem Kehrwert des Kennwerts multiplizierten Amplitudenwerten des ersten Hologrammausschnitts 101 bestimmt. Dadurch stimmt der Mittelwert der Steuerwerte aus der ersten Amplitudenverteilung 102 und der zweiten Amplitudenverteilung 104 überein.

Figur 5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Anordnung von Abbildungselementen 1 10 und eine Lichtquellenanordnung 1 11 mit jeweils 5 x 5 Elementen. Die Abbildungselemente können als Linsenelemente ausgebildet sein. Die Anordnung von Abbildungselementen 110 und die Lichtquellenanordnung 1 11 sind Teil einer Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des SLM 10. Jedes dargestellte Element ist aus einem Abbildungselement 1 12 und einer dem Abbildungselement 112 zugeordneten Lichtquelle 1 13 gebildet. Jedes gezeigte Element ist dazu ausgebildet, einen Beleuchtungsabschnitt 40, wie er in Fig. 8 gezeigt ist, des in Fig. 1 und 2 gezeigten SLM 10 zu beleuchten. Die Helligkeit der Lichtquellen 1 13 kann einzeln eingestellt werden. Die Amplituden des einem Beleuchtungsabschnitt 40 des SLM 10 zugeführten Lichts kann demnach entsprechend dem für den Beleuchtungsabschnitt 40 festgelegten Kennwert eingestellt werden. Die gezeigte Anordnung aus Abbildungselementen in Verbindung mit den Lichtquellen 110, 11 1 ermöglicht somit eine unterschiedlich helle Beleuchtung von hier 25 Beleuchtungsabschnitten 40. Es können jedoch auch mehrere Elemente einem entsprechend größer ausgebildeten Beleuchtungsabschnitt 40 zugeordnet werden.

Bezogen auf die Amplitudenverteilung 100, wie sie in Fig. 4a und 4b gezeigt ist, kann die erste Amplitudenverteilung 102 in einem Beleuchtungsabschnitt 40 und die zweite Amplitudenverteilung 104 in einem weiteren Beleuchtungsabschnitt 40 bestimmt sein. Die Lichtquelle 113, welche den Beleuchtungsabschnitt 40 mit der ersten Amplitudenverteilung 102 beleuchtet, wird derart angesteuert, dass sie entsprechend dem Kennwert Licht mit einer geringen Amplitude aussendet. Die Lichtquelle 113, welche den Beleuchtungsabschnitt 40 mit der zweiten Amplitudenverteilung beleuchtet, wird so angesteuert, dass sie entsprechend dem zugeordneten Kennwert Licht mit einer höheren Amplitude im Vergleich zur ersten Amplitudenverteilung aussendet.

Die Ansteuerung des SLM 10 wird in den einzelnen Beleuchtungsabschnitten 40 an die jeweils vorliegende Amplitude des auf den jeweiligen Beleuchtungsabschnitt 40 auftreffenden Lichts angepasst. Die mittels des SLM 10 einstellbaren Graustufen teilen sich somit auf die Amplitude des dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitts 40 zugeführten Lichts auf und nicht mehr auf eine maximale Amplitude, wie sie ohne Anpassung mittels des Kennwertes vorliegt. Es können auf diese Weise bei einer begrenzten Anzahl darstellbarer Graustufen deutlich feinere Abstufungen der Amplitudenwerte des vom SLM abgegebenen Lichts erzielt werden. Geringe Helligkeitsunterschiede von Objektpunkten einer Szene können so beispielsweise auch bei vergleichsweise dunklen Szenen originalgetreu dargestellt werden. Dies gilt auch für Objektpunkte, die in unterschiedlichen Abständen zum SLM 10 angeordnet sind. Auch die Darstellung von in unterschiedlichem Abstand zum SLM 10 angeordneten, gleich hellen Objektpunkten wird durch die feinere Einsteilbarkeit der Amplitudenwerte ermöglicht.

Durch die unterschiedlich helle Beleuchtung des oder der Beleuchtungsabschnitte 40 auf dem SLM 10 kann der Kontrast der dreidimensionalen Darstellung deutlich gegenüber der reinen Amplitudeneinstellung alleine durch den SLM 10 erhöht werden.

Figur 6 zeigt ein erstes Ablaufdiagramm 120 eines iterativen Verfahrens zur Bestimmung einer Phasenkodierung für einen SLM nach dem Stand der Technik. Das iterative Verfahren ist ein angepasster iterativer Fourier-Transformations-Algorithmus (IFTA) zwischen einer

Betrachterebene, in der sich wenigstens ein virtuelles Betrachterfenster befindet, und einer Hologrammebene, in der sich ein SLM befindet. Das iterative Verfahren ist eine modifizierte Version eines Verfahrens, wie es von Gerchberg & Saxton (R.W Gerchberg and W.O. Saxton, Optik 35, 237 (1972)) bekannt ist. Bevor das Iterationsverfahren eine gewisse Anzahl von Iterationen durchläuft, werden zunächst in drei Schritten die Startwerte in der Betrachterebene definiert. In einem ersten Schritt wird als Eingabe 121 eine nominale komplexwertige Hologramm-Signalfunktion Hi(x, y), die eine dreidimensionale Szene erzeugen kann, in einem

Vorbereitungsschritt 122 durch Fourier-Transformation in eine nominale komplexwertige Sollwertverteilung S(u, v) in die Betrachterebene übergeführt, welche als Zielfunktion während der iterativen Optimierung dient. Dies kann beispielhaft mit einer diskreten schnellen Fourier Transformation (DFFT) vorgenommen werden. Die nominale komplexwertige Sollwertverteilung S(u, v) stellt das Wellenfeld im virtuellen Betrachterfenster dar, welches auch als Signalbereich SW bezeichnet wird. Die komplexwertige Sollwertverteilung S(u, v) wird in einem zweiten Schritt in einer Erweiterung 123 in eine Matrix U(u, v) eingebettet, welche der räumlichen Auflösung des computergenerierten Hologramms bzw. des phasenmodulierenden SLM entspricht, auf dem das

Hologramm dargestellt werden soll. Der Signalbereich SW nimmt einen Flächenanteil ein, der kleiner als ein Periodizitätsintervall des SLM ist. Der nicht durch die Sollwertverteilung S(u, v) belegte Bereich der Matrix U(u, v) wird als Rauschbereich NW (Noise Window) bezeichnet. In einem dritten Schritt wird innerhalb der Erweiterung 123 die Startwert-Verteilung im Rauschbereich NW definiert. Die komplexwertige Startwert-Verteilung im Rauschbereich NW ist frei wählbar und dient als Parameter im Iterationsverfahren.

Nun beginnt das eigentliche Iterationsverfahren, welches in k Iterationsschritten zwischen dem Ortsfrequenzraum in der Betrachterebene und dem Objektraum in der Hologrammebene abwechselnd hin- und rücktransformiert, um Abweichungen von Sollwerten schrittweise zu minimieren. Es werden die Methoden der inversen Fourier-Transformation (IFT) und Fourier-Transformation (FT) genutzt. Der iterative Algorithmus durchläuft die k Iterationsschritte folgendermaßen:

(1) Anwenden der inversen Fourier-Transformation 124 auf die Matrix U(u, v, k) zur Berechnung der komplexen Amplitude in der Hologrammebene 125

(2) Festsetzen eines Vorgabe-Betrags 126 der Amplituden-Randbedingung als geeigneten konstanten Wert der Amplitude über das gesamte Hologramm auf dem SLM, und Bestimmung der korrigierten Hologrammfunktion 127

(3) Anwenden der Fourier-Transformation 128 auf die korrigierte Hologramm-Funktion 127 zur Berechnung von komplexen Werten in der Betrachterebene 129, die den Signalbereich SW im virtuellen Betrachterfenster und den außerhalb liegenden Rauschbereich NW aufweist,

(4) Signalvergleich 130 mittels eines Gütekriteriums wie beispielsweise des Signal-Rauschverhältnisses (SNR) zwischen den im vorangegangenen Schritt berechneten komplexen Werten und der nominellen komplexwertigen Sollwertverteilung,

(5) Festsetzen der Eingabe-Randbedingungen in der Betrachterebene, das heißt hier ein erneutes Einschreiben 132 der Sollwertverteilung in den Signalbereich SW der Matrix U: S(u, v) — U(u, v, k), und

(6) Bestimmung der korrigierten komplexen Werte in der Fourier-Ebene 133.

Die Iterationsschleife wird so oft wiederholt, bis ein vorgegebenes Abbruchkriterium bzw. Gütekriterium, beispielhaft für ein Signal-Rauschverhältnis, erfüllt ist oder eine vorgegebene Anzahl von Iterationsschritten erreicht ist. Letztendlich wird ein Ergebnis 131 erhalten, welches ein in den SLM 10 einzuschreibendes Zwei- oder Mehrphasen-Hologramm ist.

Figur 7 zeigt ein zweites Ablaufdiagramm 140 einer iterativen Berechnung eines Phasenhologramms nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Gleiche Bezugszeichen wie in Figur 6 bezeichnen gleiche Verfahrensschritte. Auch in dem zweiten Ablaufdiagramm 140 werden zunächst in drei Schritten eine Sollwertverteilung S(u, v) in der Betrachterebene definiert, die in der Iteration als Vergleich der Güte der erzielten Annäherung und auch zum Einschreiben in den Signalbereich 132 dienen. Zusätzlich zu diesen Schritten ist ein Schritt 141 zur Einteilung in Beleuchtungsabschnitte aufgenommen worden. In diesem Schritt werden die Beleuchtungsabschnitte, z.B. nach Fig. 8, wie sie auf dem SLM vorgesehen sind, für die Iteration vorgegeben. Das komplexwertige Signal H(x,y) zur Darstellung einer dreidimensionalen Szene wird den einzelnen Beleuchtungsabschnitten zugeordnet, das heißt H(xi,yj) mit xmini<xi<xmaxi und yminj<yj<ymaxj gehören zum Beleuchtungsabschnitt mit Index i,j. Dann wird in einem weiteren Schritt 142 ein Amplitudenmittelwert bzw. eine mittlere Amplitude Hij_av der Amplituden H(xi,yj) im jeweiligen Beleuchtungsabschnitt als Kennwert bestimmt. Zur Darstellung der dreidimensionalen Szene wird die Amplitude des auf den SLM auftreffenden Lichts in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt in Abhängigkeit von diesem Kennwert eingestellt. In dem Iterationsverfahren nach dem zweiten Ablaufdiagramm 140 wird in jedem Iterationsschritt der Vorgabe-Betrag Ac(xi,yj) 126 gemäß dem Kennwert als Amplituden-Randbedingung eingesetzt. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Vorgabe-Betrag Ac(xi,yj) 126 in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt vor dem Start der Iteration oder nach einem ersten Iterationsschritt bestimmt und für die folgenden Iterationen festgelegt wird. Der Vorgabe-Betrag wird in einer bevorzugten Ausführungsform gleich dem Kennwert gesetzt Ac(xi,yj)= Hij_av. Der Vorgabe-Betrag 126 in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt kann in anderen Ausführungsformen auch in Abhängigkeit von der Helligkeit der zu rekonstruierenden Objektpunkte und/oder in Abhängigkeit von Parametern der Subhologramme, insbesondere der Position von darzustellenden Objektpunkten relativ zur Lage des SLM und/oder der Dichte von Objektpunkten, bestimmt und für die gesamte Iteration verwendet werden. Durch den so angepassten Vorgabe-Betrag 126 konvergiert das Iterationsverfahren schneller. Außerdem kann das Kontrastvermögen des SLM dahingehend besser ausgenutzt werden, dass höhere Kontrastverhältnisse und feinere Grauabstufungen dargestellt werden können.

Anstelle einer iterativen Berechnung mit Hilfe des Gerchberg & Saxton-Verfahrens sind auch Varianten einer iterativen Berechnung bekannt, die zusätzliche Parameter nutzen wie beispielsweise das Verfahren von Fienup. Bei Schritt (5): „Festsetzen der Eingabe-Randbedingungen in der Betrachterebene“, erfolgt anstelle des erneuten Einschreibens 132 der Sollwertverteilung in den Signalbereich bei Fienup das Einschreiben einer Kombination aus K1*Sollwertverteilung + K2*lstwertverteilung, wobei K1 und K2 Konstanten sind. Die Einteilung in Beleuchtungsabschnitte und die Verwendung des Vorgabe-Betrages 126 in der iterativen Berechnung kann nicht nur bei Gerchberg & Saxton sondern sinngemäß auch bei Fienup und anderen möglichen Varianten eines IFTA-Algorithmus eingesetzt werden.

In anderen Ausführungsformen kann der Vorgabe-Betrag auch in jedem Iterationsschritt angepasst werden. Beispielsweise kann Ac(xi,yj) in Schritt 126 als Mittelwert von A(xi,yj) aus dem vorangegangenen Schritt 125 im jeweiligen Beleuchtungsabschnitt ermittelt werden. Bei

Erreichen des Abbruchkriteriums der Iteration kann dann der Kennwert zum Beispiel gleich dem Ac(xi,yj) aus dem letzten Iterationsschritt gesetzt werden.

Figur 8 zeigt in einer Seitenansicht und in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen holographischen Anzeigevorrichtung. Die Anzeigevorrichtung weist eine Lichtquellen-Anordnung 30 und eine Anordnung von Abbildungselementen 20 auf. Eine zu der Lichtquellen-Anordnung 30 gehörige erste, zweite, dritte und vierte Lichtquelle 31 , 32, 33, 34 verlaufen senkrecht zur Zeichenebene. Ein zu der Anordnung von Abbildungselementen 20 gehöriges erstes, zweites, drittes und viertes Abbildungselement 21 , 22, 23, 24 verläuft ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene. Die Abbildungselemente 21 , 22, 23, 24 können hierbei als Linsenelemente, insbesondere als Zylinderlinsenelemente, ausgebildet sein. Die Lichtquellen-Anordnung 30 und die Anordnung von Abbildungselementen 20 beleuchtet einen SLM 10. Jede Kombination aus einer Lichtquelle und einem Abbildungselement lenkt Licht auf eine Anordnung von Beleuchtungsabschnitten 40 auf dem SLM 10. Hierbei beleuchtet die erste Lichtquelle 31 durch das erste Abbildungselement 21 einen ersten Beleuchtungsabschnitt 41 des SLM 10. Die erste Lichtquelle 31 ist im Abstand der Brennweite des ersten Abbildungselements 21 von diesem angeordnet, so dass das durch den SLM 10 zum virtuellen Betrachterfenster 16 gelangende Licht kollimiert ist. Die zweite Lichtquelle 32 ist im Abstand der Brennweite des zweiten Abbildungselements 22 von diesem angeordnet, so dass das durch den SLM 10 in einem zweiten Beleuchtungsabschnitt 42 zum virtuellen Betrachterfenster 16 gelangende Licht ebenfalls kollimiert ist. Sinngemäß gleichartig sind die Anordnungen für die dritte Lichtquelle 33 und die vierte Lichtquelle 34, das dritte Abbildungselement 23 und das vierte Abbildungselement 24 und einen dritten Beleuchtungsabschnitt 43 und einen vierten Beleuchtungsabschnitt 44. An der rekonstruierten Szene 13 können unterschiedliche Beleuchtungsabschnitte 40 an denselben Objektpunkten beteiligt sein. Beispielsweise kann zur Rekonstruktion eines Objektpunkts der erste und der zweite Beleuchtungsabschnitt 41 , 42 beitragen, ohne dass deren Informationen für das Auge 17 unterschiedlich wären oder zu Konflikten führen würden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, aus den für den ersten, zweiten, dritten und vierten Beleuchtungsabschnitt 41 , 42, 43, 44 berechneten Amplitudenwerten Kennwerte zu bestimmen, die erste, zweite, dritte und vierte Lichtquelle 31 , 32, 33, 34 gemäß diesen jeweiligen Kennwerten einzustellen und die auf den SLM 10 einzuschreibenden Steuersignale aus den Amplitudenwerten und den Kennwerten zu bestimmen.

Ist der SLM 10 als reiner Phasenmodulator ausgebildet und wird die Kodierung des SLM 10 nach einem Iterationsverfahren gemäß Fig. 7 berechnet, werden die Kennwerte für die Beleuchtungsabschnitte 40 aus den nach Erreichen eines Abbruchkriteriums der Iteration vorliegenden Vorgabe-Beträgen 126 oder aus den nach Erreichen des Abbruchkriteriums der Iteration vorliegenden Beträgen der komplexen Werte in dem Beleuchtungsabschnitt 40 in der

Hologrammebene bestimmt. Die Amplitude des auf den SLM 10 auftreffenden Lichts in dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt 40 wird durch entsprechende Ansteuerung der Lichtquelle 31 , 32, 33, 34 in Abhängigkeit zumindest des Kennwertes eingestellt.

Werden beispielhaft für den ersten Beleuchtungsabschnitt 41 aus der Amplitudenverteilung Steuersignale im Bereich zwischen 0 und 127 in einer 8-bit Ansteuerung berechnet, so ist der Kennwert 0,5 und die Amplitude der ersten Lichtquelle kann auf 50% von deren Maximalwert gesetzt werden. Ihre Intensität kann somit auf 25% reduziert werden. Die Steuersignale für die Amplituden auf dem SLM 10 werden im ersten Beleuchtungsabschnitt 41 mit dem Faktor 1/Kennwert gestreckt und überstreichen einen Bereich von 0 bis 254. Es kann somit der gesamte Kontrastumfang des SLM genutzt und die Darstellung der Helligkeitsabstufungen der dreidimensionalen Darstellung verbessert werden.

Figur 9 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Beleuchtungseinrichtung einer holographischen Anzeigevorrichtung mit einer Vergrößerungseinrichtung 50. Licht einer Lichtquelle, vorzugsweise einer Laserlichtquelle, 51 wird über wenigstens ein diffraktives optisches Element 52, das als Strahlformer dient bzw. ausgebildet ist, wobei das diffraktive optische Element zur Vergleichmäßigung der Intensitätsverteilung des dem SLM zugeführten Lichts vorgesehen ist, einem ersten Gitterelement, hier ein Volumengitter, 53 zugeführt. Hierdurch wird der Querschnitt des kollimierten Lichtstrahls in einer Richtung mittels der Vergrößerungseinrichtung 50 vergrößert. Dies kann bei entsprechender Auslegung des Einstrahlwinkels des Lichts der Lichtquelle 51 und des Gitterelements 53 beispielhaft um einen Faktor 10 sein. Durch ein zweites Gitterelement, z.B. ebenfalls ein Volumengitter, 54, welches senkrecht zu dem ersten Gitterelement 53 angeordnet ist, wird der Querschnitt des Lichtstrahls in einer zweiten, zu der ersten Aufweitungsrichtung senkrechten Richtung aufgeweitet. Hierdurch wird der Querschnitt des Lichtstrahls der Lichtquelle 51 an die Größe eines SLM 57angepasst. Anstatt einer Laserlichtquelle kann auch eine Laserdiode, eine LED (Leuchtdiode) oder eine OLED (organische Leuchtdiode) eingesetzt werden. Auch kann über einen Strahlkombinierer Licht von Quellen unterschiedlicher Farben zusammengeführt werden. Das wenigstens eine diffraktive optische Element, das als Strahlformer fungiert, kann neben der Vergleichmäßigung der Intensitätsverteilung als zusätzliche Funktion wie ein Strahlteiler zur Aufspaltung des dem SLM 57 zugeführten Lichts wirken oder das wenigstens eine diffraktive optische Element kann zusätzlich mit einem Strahlteiler kombiniert werden, beispielsweise auch ein über Polarisation umschaltbarer Polarisationsstrahlteiler. Mit einer derartigen Ausbildung des diffraktiven optischen Elements 52 kann das Licht der Lichtquelle 51 dann so geformt werden, dass ein Lichtweg 55 und ein weiterer Lichtweg 56 gebildet werden, die jeweils eine Hälfte der Vergrößerungseinrichtung 50 überstreichen. Es werden so zwei Felder oder Segmente der Vergrößerungseinrichtung 50 bestrahlt, wobei das Feld bzw. Segment des Lichtwegs 55 von links bis zur Mitte und das Feld bzw. Segment des weiteren Lichtwegs 56 von der Mitte bis nach rechts geführt wird. Die Felder bzw. Segmente beleuchten jeweils einen Beleuchtungsabschnitt des SLM 57. Die Amplitude des dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt zugeführten Lichts wird mit dem aus der Amplitudenverteilung auf dem SLM 57oder dem in dem Iterationsverfahren bestimmten Kennwert angepasst und die Steuersignale für den SLM 57werden aus dem Kennwert und den Amplitudenwerten bestimmt.

In einer möglichen Ausführung wird vom diffraktiven optischen Element 52 ein Lichtstrahl 51 so geformt, dass eine dem SLM 57zugewandte Ausgangsfläche der Vergrößerungseinrichtung 50 mit einer gleichmäßig verteilten Amplitude versorgt werden kann. Das erste Gitterelement 53 und/oder das zweite Gitterelement 54 werden in ansteuerbare Abschnitte unterteilt, die die Beleuchtungsabschnitte auf dem SLM 57beleuchten. Durch Ansteuerung der Gitterelemente 53, 54 gemäß den Kennwerten für den jeweiligen Beleuchtungsabschnitt kann die Amplitude des dem SLM 57zugeführten Lichts eingestellt werden. Vorteilhaft können die Beleuchtungsabschnitte 10mm x 10 mm bis 20mm x 20 mm groß gewählt werden, wobei dies nicht darauf beschränkt sein soll.

In einer anderen Ausführung kann der SLM in Lichtrichtung hinter dem diffraktiven optischen Element 52 und vor dem ersten Gitterelement 53 der Vergrößerungseinrichtung 50 angeordnet sein. Hier werden dann die Beleuchtungsabschnitte auf dem SLM durch Strahlteiler oder steuerbare Blendenanordnungen bzw. Shutteranordnungen mittels des diffraktiven optischen Elements 52 in der Strahlformung gebildet.- Im Strahlverlauf werden die Beleuchtungsabschnitte durch Vergrößerung in der Vergrößerungseinrichtung 50 abgebildet In diesem Fall sind bevorzugt die Beleuchtungsabschnitte auf dem SLM kleiner, zum Beispiel 2mm x 2mm bis 5mm x 5mm, so dass sie noch vergrößert abgebildet werden.

Laserlichtquellen weisen in ihrem Grundmode (TEM00 Mode) üblicherweise ein Gaußsches Strahlprofil auf. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Ausleuchtung des SLM wird daher nur ein zentraler Teil des Gauß-Profils verwendet. Hierdurch geht jedoch ein Teil der Intensität der Laserlichtquelle verloren, wodurch sich der Energiebedarf der Anzeigevorrichtung vergrößert. Hierbei kann daher vorgesehen werden, dass zwei diffraktive optische Elemente, sozusagen ein diffraktives optisches Element bzw. ein erstes diffraktives optisches Element und ein weiteres diffraktives optisches Element bzw. ein zweites diffraktives optisches Element vorgesehen sind, die zusammen als Strahlformer dienen bzw. ausgebildet sind. Das eine bzw. erste diffraktive optische Element ist zur Vergleichmäßigung der Intensitätsverteilung des dem SLM zugeführten Lichts vorgesehen, wobei mit diesem einen bzw. ersten diffraktiven optischen Element das Gaußsche Strahlprofil in eine gleichmäßigere Intensitätsverteilung umgewandelt wird.. Durch diese Maßnahme ändert sich jedoch der Phasenverlauf und es liegt keine ebene Wellenfront mehr vor. Es ist daher vorgesehen, dass das weitere bzw. zweite diffraktive optische Element zur Korrektur der Phasenverteilung dahingehend vorgesehen ist, dass am Ausgang der Kombination des ersten diffraktiven optischen Elements und des zweiten diffraktiven optischen Elements eine weitgehend rechteckige Intensitätsverteilung und eine weitgehend konstante Phase vorliegen.

Das Design der beiden diffraktiven optischen Elemente kann beispielsweise über eine iterative Berechnung erfolgen. Die Phasenwerte des ersten diffraktiven optischen Elements werden iterativ so optimiert, dass in der dahinter liegenden Ebene 2 eine vorgegebene Intensitätsverteilung approximiert wird. Dabei wird der Phasenverlauf in Ebene 2 als Freiheitsgrad für die Iteration verwendet. Als Resultat dieser iterativen Berechnung ist dann auch der Phasenverlauf in Ebene 2 bekannt. Auf Basis des bekannten Phasenverlaufs kann dann das zweite diffraktive optische Element erstellt werden, das im Wesentlichen die Differenzphase zwischen dem generierten Verlauf und einer ebenen Welle enthält.

Bei den diffraktiven optischen Elementen kann es sich um passive oder aktiv ansteuerbare Komponenten handeln.

In einer weiteren Ausführung kann ein in seiner Größe kleiner SLM, beispielsweise ein LCoS (Liquid Crystal on Silicon), von einem aufgeweiteten Lichtstrahl beleuchtet werden. In diesem Fall befindet sich ein erstes diffraktives optisches Element zwischen einer Lichtquelle und einem SLM. Das erste diffraktive optisches Element ist rechnerisch so ausgelegt, dass ungefähr über die Fläche des SLM eine näherungsweise konstante Lichtintensität erzielt wird. Ein zweites diffraktives optisches Element für die Phasenkorrektur befindet sich dann nahe des SLM. Als eine Möglichkeit bei Verwendung eines Phasen-SLM kann die Funktionalität des zweiten diffraktiven optischen Elements, nämlich die Korrektur der Phasenwerte, auch im Phasen-SLM integriert sein, so dass in die Phasenpixel des SLM sowohl das Hologramm als auch die Korrektur für die einfallende Lichtphase eingeschrieben wird.

Für eine Anzeigevorrichtung bzw. ein Display, in dem sequentiell Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlängen an einer gleichen Position in eine Hintergrundbeleuchtung eingekoppelt werden, können beispielsweise aktive diffraktive optische Elemente verwendet werden, die sequentiell an die Lichtwellenlängen angepasst jeweils Strahlformungs- und Phasenkompensation realisieren. Vorteilhaft werden diese diffraktiven optischen Elemente im Strahlengang vor einer Aufweitung des Lichtstrahls eingesetzt, sind also deutlich in ihrer Größe kleiner als der eigentliche SLM.

Figur 10 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Beleuchtungseinrichtung einer holographischen Anzeigevorrichtung mit einer Mehrfachanordnung von Vergrößerungseinrichtungen 50, 60, 70 und 80 und Lichtquellen 51 , 61 , 71 und 81. Neben der aus Figur 9 bekannten Vergrößerungseinrichtung 50 mit einer Lichtquelle 51 sind eine zweite

Vergrößerungseinrichtung 60, eine dritte Vergrößerungseinrichtung 70 und eine vierte Vergrößerungseinrichtung 80 vorgesehen. Diese Vergrößerungseinrichtungen 50, 60, 70 und 80 werden mit Licht aus einer zweiten Lichtquelle 61 über ein zweitess diffraktives optisches Element 62 oder eine Kombination aus zwei diffraktiven optischen Elementen als Strahlformer, mit Licht aus einer dritten Lichtquelle 71 über ein drittes diffraktives optisches Element 72 oder eine Kombination aus zwei diffraktiven optischen Elementen als Strahlformer und mit Licht aus einer vierten Lichtquelle 81 über ein viertes diffraktives optisches Element 82 oder eine Kombination aus zwei diffraktiven optischen Elementen als Strahlformer beaufschlagt. Die diffraktiven optischen Elemente 52, 62, 72 und 82 sind als Strahlformer ausgebildet. Die zweite Vergrößerungseinrichtung 60 weist ein drittes und ein viertes Gitterelement 63, 64, die dritte Vergrößerungseinrichtung 70 ein fünftes und ein sechstes Gitterelement 73, 74 und die vierte Vergrößerungseinrichtung 80 ein siebentes und ein achtes Gitterelement 83, 84 auf. Die Gitterelemente 53, 54, 63, 64, 73, 74, 83, 84 können hier ebenfalls als Volumengitter ausgebildet sein, wobei selbstverständlich auch andere Gitterelemente möglich wären. Hierbei können als Beleuchtungsabschnitte auf einem den Vergrößerungseinrichtungen 50, 60, 70 und 80 nachgeordneten SLM 90die den Flächen des zweiten, vierten, sechsten und achten Gitterelements 54, 64, 74 und 84 zugewandten Abschnitte des SLM 90gewählt werden. Die dem SLM 90 zugeführte Amplitude wird dann durch Einstellung der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Lichtquelle 51 , 61 , 71 , 81 gemäß dem jeweiligen Kennwert gewählt. Die Gitterelemente 53, 54, 63, 64, 73, 74, 83 und 84 oder ein Teil dieser Gitterelemente oder Teilflächen dieser Gitterelemente können auch ansteuerbar ausgebildet sein, so dass auf dem SLM 90Beleuchtungsabschnitte gebildet werden können, in denen die Amplitude des zugeführten Lichts gemäß den jeweiligen Kennwerten eingestellt werden kann. In einer weiteren möglichen Ausführung können in dem ersten, zweiten, dritten und/oder vierten diffraktiven optischen Element oder eine Kombination aus zwei diffraktiven optischen Elementen als Strahlformer 52, 62, 72, 82 auf jeweils deren gesamten Querschnitt Einrichtungen zur Beeinflussung der Amplitude gemäß dem jeweiligen Kennwert vorgesehen sein. Eine feinere Aufteilung der Beleuchtungsabschnitte auf dem SLM 90lässt sich erreichen, indem Teilflächen der Querschnitte der diffraktiven optischen Elemente oder eine Kombination aus zwei diffraktiven optischen Elementen als Strahlformer 52, 62, 72, 82 einzeln ansteuerbar ausgelegt werden.

Durch die Mehrfachanordnung von Vergrößerungseinrichtungen 50, 60, 70 und 80 kann eine annähernd fugenlose in ihrer Ausdehnung große holographische Anzeigevorrichtung geschaffen werden, welche mit der erfindungsgemäßen Anpassung der dem SLM 90zugeführten Amplitude des Lichts in den Beleuchtungsabschnitten ausgestattet ist.

Figur 1 1a zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Lichtleiter 150. Die Beleuchtungseinrichtung dient der Beleuchtung eines hier nicht dargestellten SLM. Der Lichtleiter 150 weist über einem Substrat 156 angeordnet einen als Schicht ausgebildeten lichtleitenden Kern 155, eine Deckschicht 154 und ein Gitterelement, beispielsweise ein Volumengitter, 153 auf. Als Lichtquellen sind Laserdioden 151 vorgesehen, die das Licht über ein stabförmiges Abbildungselement, hier eine Halbzylinderlinse, 152 seitlich auf den Lichtleiter 150 und somit auf den lichtleitenden Kern 155 lenken, wobei das Licht dann in den Lichtleiter 150 eingekoppelt wird. Anstelle der Laserdioden 151 können auch lichtemittierende Dioden (LED) genutzt werden. Das in die Deckschicht 154 eindringende evaneszente Wellenfeld führt das Licht dem Gitterelement 153 zu. Dieser zugeführte Anteil des Lichts wird in Richtung des SLM gebeugt. Die Deckschicht 154 weist entlang der Lichtausbreitungsrichtung eine nicht dargestellte Verjüngung oder eine Änderung ihres Brechungsindex auf. In der Fig. 11 a ist abgehoben von der Beleuchtungseinrichtung gepunktet eine kollimierte Wellenfront 157 dargestellt, die sich in Pfeilrichtung zur Beleuchtung des SLM ausbreitet.

Figur 1 1 b zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Lichtleiter 150, die ähnlich der Beleuchtungseinrichtung gemäß Fig. 1 1a aufgebaut ist. Gleiche Teile oder Komponenten wie in der Beleuchtungseinrichtung gemäß Fig. 1 1a weisen die gleichen Bezugszeichen auf. In der Beleuchtungseinrichtung ist vorgesehen, dass das Gitterelement 153, das ansteuerbar ausgebildet ist, eine Aufteilung 158, hier beispielhaft in vier separat ansteuerbare Teile, besitzt, so dass einzelne Teile des Gitterelements 153 durch Ansteuerwerte in ihrer Auskoppeleffizienz voneinander unabhängig eingestellt werden können. Auf einem, hier nicht dargestellten, in Lichtrichtung nachfolgenden SLM werden auf diese Weise unabhängig voneinander beleuchtbare Beleuchtungsabschnitte gebildet, entsprechend der Anzahl der separat einstellbaren Teile des Gitterelements 153. In den jeweiligen Beleuchtungsabschnitten wird durch Ansteuerwerte des Gitterelements 153 gemäß dem jeweiligen Kennwert die Amplitude des dem SLM zugeführten Lichts eingestellt.

Figur 12 zeigt in einer Seitenansicht schematischen ein Head-Mounted Display 160. In dem Head-Mounted Display 160 wird als SLM ein reflektiver SLM 167 vorgesehen. Der SLM 167 wird mit einer Lichtquelle 164, die beispielsweise als Laserlichtquelle ausgestaltet sein kann, über eine Kollimationsoptik 165, einen Umlenkspiegel 166 und eine flache Vorderseitenbeleuchtung 168 beleuchtet. Licht von dem reflektiven SLM 167 wird über eine Vergrößerungsoptik 169 auf eine Lichtablenk-Einrichtung 163 geführt. Die Lichtablenk-Einrichtung 163 bewirkt im Zeitmultiplexbetrieb eine Mehrfachabbildung des SLM 167 und erzeugt ein reelles zusammengesetztes Zwischenbild 162. Das reelle zusammengesetzte Zwischenbild 162 wird über ein Abbildungselement, hier ein gewölbter Spiegel, 161 in ein Auge 17 eines Betrachters abgebildet. Die Vergrößerungsoptik 169 sorgt dafür, dass das Auge 17 die Mehrfachabbildung des SLM 167 in einem vorgegebenen virtuellen Betrachterabstand wahrnimmt. Mit Hilfe der

Vergrößerungsoptik 169 und der Lichtablenk-Einrichtung 163 wird der SLM 167 mehrfach in einer oder zwei Dimensionen nebeneinander, also zum Beispiel horizontal und/oder vertikal nebeneinander, abgebildet und als reelles zusammengesetztes Zwischenbild 162 aufgebaut, so dass ein hochauflösender SLM gebildet wird bzw. entsteht. Überdas Abbildungselement 161 wird die holographische Rekonstruktion, die vom zusammengesetzten Zwischenbild erzeugt wird, nochmals vergrößert wahrgenommen. Zum Erzeugen einer hochwertigen holographischen Rekonstruktion kann dem SLM 167 eine Strahlvereinigungsoptik nachgeschaltet sein, um komplexwertige Modulationswerte hoher Güte zu erhalten. Für jede der Abbildungen, aus denen das zusammengesetzte Zwischenbild 162 bzw. die Mehrfachabbildung besteht, wird die Amplitude der Lichtquelle 164 gemäß dem jeweiligen Kennwert angepasst. Es ergeben sich verschiedene Möglichkeiten, wie diese Anpassung der Amplitude der Lichtquelle 164 erfolgen kann. Werden als Lichtquellen beispielsweise gepulste Laser verwendet, so kann die Anpassung der Amplitude der Lichtquelle 164 beispielsweise wahlweise über die Pulsdauer oder über die Laserintensität während einer festen Pulsdauer oder auch durch eine Kombination von Anpassung der Laserintensität und der Pulsdauer erfolgen.

Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind zudem weitere Ausführungsformen bzw. Ausführungsbeispiele möglich. Abschließend sei noch ganz besonders darauf hingewiesen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, sich diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränken soll.