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DE102011056552A1 - Method and device for producing a holographic screen for electronic front projection - Google Patents

Method and device for producing a holographic screen for electronic front projection Download PDF

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DE102011056552A1
DE102011056552A1 DE201110056552 DE102011056552A DE102011056552A1 DE 102011056552 A1 DE102011056552 A1 DE 102011056552A1 DE 201110056552 DE201110056552 DE 201110056552 DE 102011056552 A DE102011056552 A DE 102011056552A DE 102011056552 A1 DE102011056552 A1 DE 102011056552A1
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DE
Germany
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screen
hologram
illumination beam
pixels
projection
Prior art date
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Ceased
Application number
DE201110056552
Other languages
German (de)
Inventor
Thorsteinn Halldorsson
Andreas Prücklmeier
Ulrich Babst
Dr. Hochenbleicher Gerhard
Christian Klepzig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
EADS Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EADS Deutschland GmbH filed Critical EADS Deutschland GmbH
Priority to DE201110056552 priority Critical patent/DE102011056552A1/en
Priority to EP12816251.8A priority patent/EP2791736A1/en
Priority to PCT/EP2012/074300 priority patent/WO2013087447A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (48) zur Herstellung von Bildschirmhologrammen für Aufprojektion mit einer Bedeckung des Bildschirms (14, 96) durch einzelne holographische Bildpixel (72), wobei die Bildschirmpixel (72) durch Überlagerung von wenigstens eines ersten Beleuchtungsstrahles (20) und eines zweiten Beleuchtungsstrahles (22) und unterschiedliche Winkelausrichtungen wenigstens eines der Beleuchtungsstrahlen (22) mit unterschiedlichen Austrahlrichtungen vorgesehen werden.The invention relates to a method and a device (48) for producing screen holograms for front projection with a covering of the screen (14, 96) by individual holographic image pixels (72), the screen pixels (72) being superimposed by superposition of at least one first illumination beam (20 ) and a second illumination beam (22) and different angular orientations of at least one of the illumination beams (22) with different emission directions are provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von holographischen Bildschirmen (z.B. Leinwänden, Displays) für elektronische Aufprojektion sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bildschirmhologramms.The invention relates to a method for the production of holographic screens (e.g., screens) for electronic projection and to a device for producing a screen hologram.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Elektronische Bildprojektoren („Beamer“) für Aufprojektion (Frontprojektion) von lebendigen Farbbildern sind heute wegen der großen Bildweite, die mit ihnen auf freie Fläche in Räumen für eine größere Anzahl von Zuschauern projiziert werden kann, eine wichtige Ergänzung zu Flachbildschirmen. Sie sind deshalb heute zu einem unentbehrlichen Darstellungsmittel von Informationen bei Versammlungen in der Wirtschaft und im Unterricht geworden. Zunehmend werden elektronische Projektoren auch zur Filmwiedergabe in Kino, für Fernsehen und zum Abspielen von DVDs für Heimkino eingesetzt. Andere Anwendungsgebiete dieser Technik sind Projektionen von großflächigen Bildern in Verkehrs- und Führungssimulatoren für ein Fahrer- oder Pilotentraining insbesondere für Kraftfahrzeuge, Schiffe und Luftfahrtgeräte, wie Flugzeug oder Hubschrauber. Neuerdings werden tragbare Bildprojektoren – eingebaut in digitale Kameras und Handys – zur mobilen Wiedergabe von Bildern und Videos über kurze Distanzen auf dem Markt angeboten. Electronic image projectors (beamer) for front projection of vivid color images are today an important supplement to flat screens because of the large image width that can be projected onto free space in rooms for a larger number of viewers. They have therefore become today an indispensable means of presenting information at meetings in business and in the classroom. Increasingly, electronic projectors are also used for movie playback in the cinema, for television and for playing DVDs for home theater. Other fields of application of this technique are projections of large-scale images in traffic and guidance simulators for driver or pilot training, in particular for motor vehicles, ships and aviation devices, such as aircraft or helicopters. Recently, portable image projectors - built into digital cameras and cell phones - are being offered for mobile playback of images and videos over short distances on the market.

Gemeinsames Merkmal der meisten Bildprojektoren, die mit sehr unterschiedlicher Technik ausgestattet sind, ist die Projektion von drei bis vier überlagerten Bildern in den Grundfarben Rot, Grün und Blau (RGB) und gelegentlich einer Zusatzfarbe oder Weiß. Die zu überlagernden Bilder werden in getrennten Farbkanälen des Projektors mit Flüssigkristallmodulatoren (LCDs), digital angesteuerten Spiegelmodulatoren (digital mirror devices, DMDs in digital light projectors, DLPs) hergestellt und zeitlich parallel wie in einem Dia-Projektor mit starken Lichtquellen auf eine Leinwand projiziert. Common feature of most image projectors, which are equipped with very different technology, is the projection of three to four superimposed images in the primary colors red, green and blue (RGB) and occasionally an additional color or white. The images to be superimposed are produced in separate color channels of the projector with liquid crystal modulators (LCDs), digitally controlled mirror modulators (digital mirror devices, digital light projectors, DLPs) and projected onto a screen at the same time as a slide projector with strong light sources.

Bilder der Mischfarben entstehen durch Überlagerung der Bilder der Grundfarben. Als Lichtquelle werden wahlweise Entladungslampen (wie Xenon- und Quecksilberlampen), Leuchtdioden (light emitting diodes, LEDs) oder Laser (Festkörper- und Halbleiterlaser) verwendet. Mit Lampen als Lichtquelle werden die benötigten Grundfarben durch statische Farbfilter oder rotierende Farbräder mit eingeschränkter Bandbreite aus ihrem Emissionsspektrum für die Projektion herausgefiltert. Die schmalen Emissionslinien einzelner Leuchtdioden unterschiedlicher Halbleitersysteme können direkt als Grundfarben verwendet werden. Das gleiche gilt für einige Emissionslinien von Lasern im sichtbaren Bereich des Spektrums, die vielfach als Quellen der Grundfarben für Bildprojektion eingesetzt werden. Images of the mixed colors are created by overlaying the images of the primary colors. Discharge lamps (such as xenon and mercury lamps), light-emitting diodes (LEDs) or lasers (solid-state and semiconductor lasers) are optionally used as the light source. With lamps as a light source, the required primary colors are filtered out of their emission spectrum for projection by static color filters or rotating color wheels with limited bandwidth. The narrow emission lines of individual light-emitting diodes of different semiconductor systems can be used directly as primary colors. The same applies to some emission lines of lasers in the visible region of the spectrum, which are often used as sources of primary colors for image projection.

Mit Lasern kann alternativ zu einer parallelen Projektion ein serieller Bildaufbau, der die gute Bündelung von Laserstrahlen nutzt, durchgeführt werden. Jeder RGB-Strahl wird getrennt mit der Bildinformation moduliert. Es werden alle Strahlen auf eine gemeinsame Achse gebracht und mit einem doppelachsigen Scanner über die Leinwand geleitet. Schnittpunkte der Strahlen mit der Leinwand zeichnen dann während des Scans ähnlich wie die Elektronenstrahlen einer Fernsehröhre das Bild seriell auf.With lasers, as an alternative to a parallel projection, a serial image structure that uses the good bundling of laser beams can be carried out. Each RGB beam is modulated separately with the image information. All beams are brought to a common axis and passed over the screen with a double-axis scanner. Intersections of the rays with the screen then record the image serially during the scan, much like the electron beams of a television tube.

Ein gravierender Nachteil der Aufprojektion auf einen Schirm (Leinwand), im Vergleich zu LCD- und Plasma-Monitoren, die das Eigenleuchten oder das direkte Hinterbeleuchten des Schirms verwenden, ist ihre Empfindlichkeit gegenüber Fremdlicht, d.h. insbesondere Raumbeleuchtung bzw. Tageslicht der Umgebung. Dies liegt daran, dass das Fremdlicht aus allen Richtungen im gleichen Maße wie das Projektorlicht von den herkömmlichen Projektionswänden zum Zuschauer rückgestreut wird. Durch die Überlagerung der beiden Lichtanteile werden Kontrast und Farbsättigung der projizierten Bilder herabgesetzt. In den Flachbildschirmen wird dagegen hereinfallendes Fremdlicht von außen in einer geschwärzten Maske des Bildschirms absorbiert und gelangt damit nicht zurück zum Betrachter. A serious disadvantage of projecting onto a screen, as compared to LCD and plasma monitors using the inherent lighting or direct backlighting of the screen, is their sensitivity to extraneous light, i. in particular room lighting or daylight of the environment. This is because the extraneous light from all directions as the projector light is backscattered from the conventional projection screens to the viewer. The superimposition of the two light components reduces the contrast and color saturation of the projected images. On the other hand, in the flat screens incoming extraneous light is absorbed from the outside in a blackened mask of the screen and thus does not get back to the viewer.

Werden in hellen Räumen freie Wände oder Kino-Leinwände als Bildschirm für elektronische Projektion verwendet, dann kann die Bildstörung durch das Umgebungslicht mit einer Erhöhung des Lichtflusses des Projektors bis zu einem gewissen Grad überwunden werden. Dazu wird eine sehr lichtstarke Quelle gebraucht mit dem Nachteil ihres höheren Stromverbrauchs und gekürzter Lebensdauer. Bei der Benutzung von Lasern als Lichtquelle wird auch die Gefahr der Augenschädigung durch intensiveres gestreutes Laserlicht gesteigert. Die Übertragungsqualität der Bilder ist auf diesem Wege immer gestört. Eine optimale Lösung bietet nur ein Bildschirm der dem Betrachter unabhängig von der Stärke des Fremdlichts die gleiche Qualität der Projektion überbringt. Um dies zu erreichen, sollte das Erscheinen des Fremdlichtes auf ihm vollständig vermieden werden. Gleichzeitig soll das Licht des Projektors auf dem Weg über die Projektionsfläche bis zum Zuschauerraum nicht abgeschwächt werden.If clear walls or cinema screens are used as a screen for electronic projection in bright rooms, then the image disturbance by the ambient light can be overcome to an extent with an increase in the luminous flux of the projector. For this purpose, a very bright source is needed with the disadvantage of their higher power consumption and reduced life. When using lasers as a light source, the risk of eye damage is increased by more intense scattered laser light. The transmission quality of the images is always disturbed in this way. An optimal solution offers only a screen that brings the viewer the same quality of projection regardless of the strength of the extraneous light. To achieve this, the appearance of extraneous light on it should be completely avoided. At the same time, the light from the projector should not be attenuated on the way across the projection screen to the auditorium.

Stand der SchirmtechnologienState of the screen technologies

Einige Hersteller von elektronischen Projektoren haben spezielle Schirme entwickelt, mit denen im Vergleich zu einer weißen Projektionsleinwand eine Verbesserung des Kontrastes und der Farbsättigung bei Aufprojektion in heller Umgebung erzielt wird. Some manufacturers of electronic projectors have developed special screens that improve contrast and color saturation when projected in a bright environment compared to a white screen.

In dem von der Firma „Sony“ angebotenen „HCS-80 ChromaVue-Contrast Home Theater Screen“ sind z.B. mehrfache dielektrische Reflexionsfilterschichten im Schirm integriert mit einer Filterbandbreite, die an die spektrale Breite der roten, grünen und blauen Grundfarben des Projektors angepasst ist. Diese Farbfilter liegen im Schirm vor einer absorbierenden Fläche und streuen deshalb vorwiegend einfallendes Licht mit den Wellenlängen des Projektors zurück zum Betrachter. Da der Reflexionsgrad der Farbfilter mit dem Einfallswinkel abfällt, ist diese Maßnahme aber nutzlos, um seitliches Fremdlicht zu unterdrücken. Der technische Aufwand in der Fertigung dieser Schirme ist erheblich, und die erreichte Verbesserung der Bildqualität wird mit einem beträchtlichen Gewicht und hohen Preis des Schirmes erkauft. For example, the "HCS-80 ChromaVue-Contrast Home Theater Screen" offered by "Sony" integrates multiple dielectric reflective filter layers in the screen with a filter bandwidth adapted to the spectral width of the projector's red, green and blue primary colors. These color filters lie in the screen in front of an absorbing surface and therefore scatter predominantly incident light with the wavelengths of the projector back to the viewer. Since the reflectance of the color filter decreases with the angle of incidence, however, this measure is useless to suppress lateral extraneous light. The technical effort in the manufacture of these screens is considerable, and the achieved improvement in image quality is bought with a considerable weight and high price of the screen.

In einem zweiten Aufprojektionsschirm „Supernova“ der Firma „dnp denmark as“, wird mit Hilfe einer durchsichtigen Folie mit einem eingeprägten Array von lichtabsorbierenden Jalousettenfolien der zugelassene Einfallswinkel und Abstrahlwinkel des Schirms eingeengt, um seitliches Fremdlicht außerhalb dieses Winkels zu unterdrücken. Hier wird aber keine zusätzliche Unterscheidung der Farben des weitergeleiteten Lichtes wie beim ersten Schirm, vorgenommen. Somit wird auch nur eine leichte Verbesserung der Schirmqualität erreicht. Von großem Nachteil bei diesem zweiten Schirm ist, dass der Projektionswinkelbereich und der Betrachtungswinkelbereich sehr nahe bei einander liegen müssen, was seine Einsatzmöglichkeiten stark einschränkt.In a second projection screen "Supernova" from the company "dnp denmark as", the permitted angle of incidence and angle of radiation of the screen is narrowed with the aid of a transparent film with an embossed array of light-absorbing louvre foils, in order to suppress extraneous external light outside this angle. Here, however, no additional distinction of the colors of the forwarded light is made as in the first screen. Thus, only a slight improvement of the screen quality is achieved. A major disadvantage of this second screen is that the projection angle range and the viewing angle range must be very close to each other, which greatly limits its possible applications.

Es versteht sich, dass Bildschirme dieser Art basierend auf einer Vielzahl von zusätzlichen Mikro-Optiken von Filtern und Absorptionsfolien in der Herstellung sehr aufwändig und kostenintensiv und für die billige Massenproduktion deshalb nicht besonders gut geeignet sind. Eine wünschenswerte Lösung wäre ein Bildschirm der, zusätzlich zu der Funktion der gezielten Verteilung des Projektorlichtes in den Zuschauerraum, die beiden genannten Filterfunktionen der Farbe und des Einfallswinkels in der Unterscheidung von Nutz- und Fremdlicht vereinigt. It is understood that screens of this type based on a variety of additional micro-optics of filters and absorption films in the production of very complex and costly and therefore not very well suited for cheap mass production. A desirable solution would be a screen, in addition to the function of the targeted distribution of the projector light in the auditorium, the two mentioned filter functions of the color and the angle of incidence in the distinction of useful and extraneous light united.

Bei der Erfindung soll dies mit Hilfe von holographischen Bildschirmen, die auch eine kostengünstige Massenherstellung bieten, erreicht werden. In the invention, this is to be achieved by means of holographic screens, which also provide a cost-effective mass production.

Es ist bekannt dass holographische Aufnahmen von reellen Leinwänden, besonders mit Hilfe von Phasenhologrammen (Volumenhologramme), prinzipiell als Bildschirme für Aufprojektion verwendet werden können. Sie haben insbesondere gegenüber den vorher beschriebenen Bildschirmen den Vorteil, dass sie nach der Herstellung eines geeigneten Masterhologramms kostengünstig mit den holographischen Replikationsverfahren hergestellt werden können. Sie können dann als dünne Folie auf größere Bilddarstellungsfläche aufgetragen werden. Holographische Bildschirme für Aufprojektion werden z.B. als Reflexionsphasenhologramme hergestellt, die den besonderen Vorteil z.B. gegenüber Amplitudenhologrammen und Transmissionsphasenhologrammen haben, dass sie einen sehr hohen Beugungswirkungsgrad besitzen und eine effiziente Unterdrückung der 0-ten Ordnung und des konjugierten Strahles einer holographischen Aufnahme aufweisen. It is known that holographic images of real canvases, in particular with the help of phase holograms (volume holograms), can in principle be used as screens for front projection. They have the advantage, in particular over the previously described screens, that they can be inexpensively manufactured with the holographic replication methods after the production of a suitable master hologram. They can then be applied as a thin film on larger image display area. Holographic screens for front projection are e.g. produced as reflection phase holograms which have the particular advantage of e.g. to amplitude holograms and transmission phase holograms have a very high diffraction efficiency and an efficient suppression of the 0th order and the conjugate beam of a holographic recording.

Solche Bildschirme werden z.B. in der DE 197 00 162 B4 „Verfahren zur Herstellung eines holographischen Bildschirms für die Laseraufprojektion“ beschrieben. Hier wird als erstes die Eigenschaft jedes Hologramms genutzt, dass es nur durch Beleuchtung aus einer ganz bestimmten Richtung – die bei seiner Aufnahme als die Richtung des Referenzstrahles festgelegt wurde – rekonstruiert werden kann. Diese ausgezeichnete Richtung, wird dann in der Anwendung eines Hologramms als Bildschirm als bevorzugte Einfallsrichtung einer Aufprojektion des Projektors gewählt. Alles Licht aus anderen Richtungen, wird durch das Hologramm geleitet, wo es dann gesondert absorbiert werden kann. Zusätzlich wirkt ein Phasenhologramm wie ein enges spektrales Filter. Dies bedeutet, dass sein Bild nur mit Licht aus einem gleichen Spektralbereich um die Wellenlänge, welche bei seiner Aufnahme verwendet wurde, rekonstruiert werden kann. Diese wirksame Wellenlängen-Bandbreite wird durch die Dicke und Brechungsindexmodulation des Hologramms bestimmt. Wird ihre zentrale Wellenlänge identisch mit der Grundfarbe des Projektors und die Bandbreite des Hologramms größer oder gleich der Bandbreite der Grundfarbe des Projektors eingestellt, dann wird das gesamte Projektorlicht selektiv von dem Bildschirmhologramm reflektiert. Aber gleichzeitig wird Licht anderer Wellenlängen wie z.B. störendes Fremdlicht ungehindert durchgelassen, wo es dann nicht mehr stört bzw. in einer schwarzen Fläche, absorbiert werden kann.Such screens are eg in the DE 197 00 162 B4 "Method of Making a Holographic Screen for Laser Projection". Here, first of all, the property of each hologram is used that it can only be reconstructed by illumination from a particular direction - which was determined when it was captured as the direction of the reference beam. This excellent direction is then chosen in the application of a hologram as the screen as the preferred direction of incidence of a projection of the projector. All light from other directions, is passed through the hologram, where it can then be absorbed separately. In addition, a phase hologram acts like a narrow spectral filter. This means that its image can only be reconstructed with light from the same spectral range around the wavelength that was used in its recording. This effective wavelength bandwidth is determined by the thickness and refractive index modulation of the hologram. If its central wavelength is set to be the same as the basic color of the projector and the bandwidth of the hologram is greater than or equal to the bandwidth of the basic color of the projector, then the entire projector light is selectively reflected by the screen hologram. But at the same time, light of other wavelengths, such as interfering extraneous light, is transmitted unhindered, where it then no longer bothers or can be absorbed in a black area.

Zusammengefasst: bei dem Stand der Technik nach der DE 197 00 162 B4 erfordert die Rekonstruktion der holographischen Leinwand gleichzeitig die Erfüllung von zwei Bedingungen: Erstens muss die Projektionsrichtung mit der Aufnahmerichtung des Referenzstrahles übereinstimmen, zweitens muss die Farbe des Projektorlichtes mit der Wellenlänge der Aufnahme der holographischen Leinwand identisch sein. Erst dann werden Bilder des Projektors, die auf diese projiziert werden, sichtbar. Dadurch wird aber zusätzlich erreicht, dass Fremdlicht aus anderen Richtungen als der optimalen Richtung des Projektors – auch solches mit der spezifischen Farbe des Projektors – ungehindert das Hologramm passiert und die Aufprojektion nicht mehr stören kann. Ebenso wird Fremdlicht, welches aus der Richtung des Projektors fällt, aber eine andere Farbe hat als die, die für das Hologramm spezifiziert wurde, ungehindert durchgelassen.In summary: in the prior art according to the DE 197 00 162 B4 At the same time, the reconstruction of the holographic screen requires the fulfillment of two conditions: first, the direction of projection must be the same as the direction of the reference beam; second, the color of the projector light must be identical to the wavelength of the holographic screen. Only then are images of the projector projected onto them visible. However, this also ensures that extraneous light from directions other than the optimal direction of the projector - even those with the specific color of the projector - passes unhindered the hologram and can no longer disturb the front projection. Similarly, extraneous light that falls from the direction of the projector but a different color has passed freely as the one specified for the hologram.

Es versteht sich, dass bei dieser Lösung zur Unterdrückung von Fremdlicht bei einer Aufprojektion ein bei der Aufnahme des Hologramms vorher festgelegter Einfallswinkel der Aufnahme auch bei der Projektion eingestellt werden muss. Dies bedeutet für die meisten Anwendungen keine Einschränkung, denn Projektoren und Leinwände sind in Vorführräumen vorwiegend feste Installationen. Es bieten sich zwei alternative Anwendungsmöglichkeiten des dünnen Bildschirmhologramms an, entweder als Bilddarstellungsfläche vor einer schwarzen Fläche, die das durchgehende Fremdlicht absorbiert, oder als Bildfläche ohne Absorberwand. Die erste Alternative wäre z.B. für Wandprojektionen vom Vorteil. Die zweite hingegen für freistehende Bildschirme auf Glasscheiben sowie Fenstern und Trennwänden, die dem Zuschauer dann ermöglichen, zusätzlich oder alternativ zu der Projektion den Raum hinter dem Bildschirm im Auge zu behalten.It is understood that in this solution for the suppression of extraneous light in a projection on a pre-determined when recording the hologram angle of incidence of the recording must be set during the projection. This is not a limitation for most applications, because projectors and screens are predominantly fixed installations in showrooms. There are two alternative applications of the thin screen hologram, either as an image display area in front of a black area that absorbs the passing extraneous light, or as an image area without an absorber wall. The first alternative would be e.g. for wall projections of advantage. The second, however, is for freestanding screens on glass panes, as well as windows and partitions, which then allow the viewer to keep an eye on the space behind the screen in addition to or as an alternative to the projection.

Da jeder Farb-Projektor mindestens drei Grundfarben Rot, Grün und Blau zur Bildwiedergabe des ganzen Farbraums aufweist, sollen holographische Bildschirme zur unverfälschten Farbprojektion ebenfalls mindestens drei Hologrammbildern dieser Farben aufweisen. Gleichzeitig werden die spektralen Bandbreiten der Hologramme an die Bandbreite des Projektors angepasst. Entweder werden in einer Hologrammfolie drei gemeinsam belichtete Hologrammbilder oder drei aufeinander geschichtete getrennte Hologrammfolien verwendet – jede für eine andere Grundfarbe. Bei einer Bildprojektion streut jedes einzelne Hologramm nur ihre spezifische Grundfarbe zurück und lässt das Licht anderer Farben ungehindert durch. Es werden Volumenhologramme, d.h. Hologrammfolien mit einer Dicke der mehrfachen Wellenlänge (5–20 µm) verwendet. Sie weisen gegenüber dünnen Bildschirmen die vorteilhaften engen Toleranzen des Projektionswinkels der Projektionswellenlänge und der spektralen Bandbreite auf.Since each color projector has at least three primary colors red, green and blue for the image reproduction of the entire color space, holographic screens for true color projection should also have at least three hologram images of these colors. At the same time, the spectral bandwidths of the holograms are adapted to the bandwidth of the projector. Either three hologram images exposed together or three separate hologram films stacked on top of each other are used in a hologram foil - each for a different base color. In an image projection, every single hologram only scatters its specific base color and lets the light of other colors through unhindered. Volume holograms, i. Hologram sheets having a multiple wavelength (5-20 μm) thickness were used. Compared to thin screens, they have the advantageous close tolerances of the projection angle of the projection wavelength and the spectral bandwidth.

Der holographische Aufprojektionsschirm hat gegenüber den auf dem Markt angebotenen und oben beschriebenen konventionellen Schirmen zur Winkel- und Farbdiskriminierung die Vorteile des geringeren Gewichts, des einfacheren Aufbaus und der niedrigeren Kosten. Außerdem geschieht seine Herstellung auf gleichem Wege wie Hologramme in ihren weitverbreiteten Anwendungen in der Sicherheits- und Dekortechniken.The holographic front projection screen has the advantages of lighter weight, simpler structure and lower cost than the conventional angle and color discrimination screens available on the market and described above. Moreover, its production is done in the same way as holograms in their widespread applications in security and decoration techniques.

Die Aufnahmetechnik der oben genannten DE 197 00 162 B4 hat jedoch mit folgenden grundsätzlichen technischen Schwierigkeiten zu kämpfen. Zur Herstellung größerer Masterhologramme werden mit der heute verfügbaren Laserleistung sehr lange Belichtungszeiten benötigt. Sie setzt dann eine sehr hohe Frequenzstabilität der verwendeten Laser und hohe mechanische Stabilität der Aufbauten der Belichtungseinrichtung voraus, die mit dem heutigen Stand der Laser- und Belichtungstechnik nur schwer zu erfüllen sind. Weiterhin setzt die Herstellung eines homogen streuenden Schirms eine gleichmäßige Belichtung über den ganzen Querschnitt des Hologramms voraus. Dies ist wegen des gaußförmigen Intensitätsprofiles eines Laserstrahles d.h. seiner natürlichen radialen Intensitätsabnahme zu den Rändern hin, schwierig zu erzielen. Dies führt dann zu einem unterschiedlichen Belichtungsverlauf in den drei Hologrammen der Grundfarben und dadurch zu unerwünschten Farbstörungen im Bildinhalt.The recording technique of the above DE 197 00 162 B4 However, it has to struggle with the following fundamental technical difficulties. For the production of larger master holograms, very long exposure times are required with the laser power available today. It then requires a very high frequency stability of the laser used and high mechanical stability of the structures of the exposure device, which are difficult to meet with the current state of the laser and exposure technology. Furthermore, the production of a homogeneous scattering screen requires a uniform exposure over the entire cross section of the hologram. This is difficult to achieve because of the Gaussian intensity profile of a laser beam, ie its natural radial intensity decrease towards the edges. This then leads to a different exposure course in the three holograms of the primary colors and thus to undesired color disturbances in the image content.

Um diese Unzulänglichkeiten der holographischen Schirme zu verbessern, wird in der DE 199 34 162 B4 „Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bildschirmhologrammen, sowie Bildschirmhologramm“ folgendes vorgeschlagen: Als erstes soll die Belichtung der holographischen Schirme mit Laserpulsen mit so kurzer Dauer vorgenommen werden, dass die Instabilitäten mit ihrer langen Zeitkonstante keinen Einfluss auf die Belichtung mehr haben können. Und als zweites soll die holographische Aufnahme eines Aufprojektionsschirmes nicht als ein ganzes Bild in einem Hologramm mit Hilfe eines aufgeweiteten Belichtungsstrahls gespeichert werden, sondern durch Aufnahme einer Vielzahl von Einzelbildern, d.h. Einzelhologramme (Pixelhologrammen). Diese können aber mit einem gebündelten Strahl mit einer festen Intensität und konstanter Belichtungszeit in einem Scanvorgang über eine größere Fläche einbelichtet werden. Pixelhologramme können so klein und dicht nebeneinander liegend in dem Hologramm gespeichert werden, dass es für den Betrachter den Anschein hat, als würde es sich um eine homogene Projektionsfläche handeln. Mit der Verwendung der gleichen Aufnahmebedingungen wie bei einem homogenen Schirm werden in jedem dieser Pixelhologramme die vorteilhaften Eigenschaften der Eingrenzung des wirksamen Projektionswinkels, der Projektionswellenlänge und der spektralen Bandbreite gespeichert.To improve these inadequacies of the holographic screens, is in the DE 199 34 162 B4 First proposed is the exposure of the holographic screens to laser pulses of such short duration that the instabilities with their long time constant can no longer influence the exposure. Second, the holographic image of a front projection screen should not be stored as an entire image in a hologram with the aid of an expanded exposure beam, but rather by recording a plurality of individual images, ie individual holograms (pixel holograms). However, these can be imprinted with a focused beam with a fixed intensity and constant exposure time in a scanning process over a larger area. Pixel holograms can be stored so small and close together in the hologram that it would appear to the viewer as if it were a homogeneous projection surface. Using the same recording conditions as a homogeneous screen, each of these pixel holograms stores the advantageous characteristics of narrowing the effective projection angle, the projection wavelength, and the spectral bandwidth.

Die in der DE 199 34 162 B4 vorgeschlagene Aufnahmetechnik eines Reflexionshologramms sieht das Abscannen eines solchen Hologramms vor, das auf der Unterseite mit einem natürlichen Schirm im engen optischen Kontakt steht (Aufnahmetechnik nach Denisyuk). Verwendet wird z.B. ein gepulster Laser. Der Scanner wird am späteren Aufstellungsort des Projektors als Strahlquelle für die Rekonstruktion des holographischen Schirms aufgestellt. In diesem in der DE 199 34 162 B4 vorgeschlagenen Scanverfahren wird die lokale Streulichtverteilung jedes einzelnen beleuchteten Punktes des Schirmes (Pixels) in dem Hologramm durch Rückstreuung aus der Vorlage aufgenommen und gespeichert. The in the DE 199 34 162 B4 proposed recording technique of a reflection hologram provides the scanning of such a hologram, which stands on the bottom with a natural screen in close optical contact (recording technique according to Denisyuk). For example, a pulsed laser is used. The scanner will be placed at the projector's later location as a beam source for the reconstruction of the holographic screen. In this in the DE 199 34 162 B4 proposed scanning method, the local scattered light distribution of each individual illuminated point of the screen (pixels) is recorded in the hologram by backscatter from the template and stored.

Mit diesem Verfahren kann wegen der festen aber einstellbaren Intensität des Belichtungslasers in allen gescannten Punkten über den Querschnitt des Hologramms eine homogene Belichtung mit hoher Farbstabilität erreicht werden. Mit einer sehr kurzen Pulsdauer der Belichtung kann auch der Einfluss von Laserinstabilitäten und mechanischen Erschütterungen auf Belichtungseffizienz und Kontrast der Aufnahme umgegangen werden. Für die Wiedergabe der drei oder mehr Grundfarben sieht die DE 199 34 162 B4 auch mehrere aufeinander gestapelte Hologramme, wie in einem Sandwich, vor. With this method, because of the fixed but adjustable intensity of the exposure laser at all scanned points across the cross section of the hologram, a homogeneous exposure with high color stability can be achieved. With a very short pulse duration of the exposure, the influence of laser instabilities and mechanical shocks on exposure efficiency and contrast of the recording can be handled. For the reproduction of the three or more primary colors sees the DE 199 34 162 B4 also several stacked holograms, as in a sandwich before.

Die Aufnahmetechniken der beiden oben genannten Druckschriften DE 199 34 162 B4 und DE 197 00 162 B4 haben jedoch folgende Mängel. The recording techniques of the above two publications DE 199 34 162 B4 and DE 197 00 162 B4 however, have the following shortcomings.

Es werden mit ihnen feste Streueigenschaften natürlicher Streuvorlagen in dem Hologramm gespeichert. Eine dieser festgelegten Eigenschaften ist die lokale Winkelverteilung der Streuintensität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel eines Lichtstrahles, die bei den meisten streuenden natürlichen Flächen ihr Maximum annimmt, wenn der Abstrahlwinkel gleich dem Einfallswinkel (Reflexionswinkel) ist. Bei einer Aufprojektion seitlich auf einen großen Schirm bzw. mit einem großen Öffnungswinkel ist diese Winkelverteilung der Streuung, wie sie in 1 dargestellt ist, sehr ungünstig, da mit ihr nur ein geringer Teil des gestreuten Lichts, in den Winkelbereich des Zuschauerraums, gelangt. Gleichzeitig variiert die wahrgenommene Leuchtdichte des Schirms in Abhängigkeit von der Position des Zuschauers. Eine erwünschte Streuverteilung des Schirms wäre, wie in 2 dargestellt ist, eine Streuung des Schirmes vorwiegend in Richtung zu den Betrachtern. Dies setzt jedoch dann eine ständige Änderung des Abstrahlwinkels in ihre Richtung über die gesamte Fläche des Bildschirmes voraus.They are used to store fixed scattering properties of natural scatter templates in the hologram. One of these specified properties is the local angular distribution of the scattering intensity as a function of the angle of incidence of a light beam, which assumes its maximum for most scattering natural surfaces, if the radiation angle is equal to the angle of incidence (reflection angle). In a projection on the side of a large screen or with a large opening angle, this angular distribution of the scattering, as in 1 is shown, very unfavorable, since with her only a small part of the scattered light, in the angular range of the auditorium, passes. At the same time, the perceived luminance of the screen varies depending on the position of the viewer. A desirable scattering distribution of the screen would be as in 2 is shown, a scattering of the screen mainly in the direction of the viewer. However, this then requires a constant change of the radiation angle in their direction over the entire surface of the screen.

Bei der Verwendung von Laserprojektoren tritt ein zusätzliches ernsthaftes Problem auf, nämlich die Ausbildung einer Lasergranulation, „Speckles“ des Bildes im Auge des Betrachters, die bei natürlichen Leinwänden oder anderen streuenden Flächen als Vorlage sehr ausgeprägt sind. Speckles entstehen durch Überlagerung von Teilwellen, die an den statistisch verteilten Mikrorauhigkeiten der Leinwandfläche gestreut werden und miteinander interferieren. Diese Mikrorauhigkeiten und in der Ortsfrequenz statistisch verteilten Speckles werden wiederum in dem Hologramm bei der Aufnahme des Schirms abgebildet und gespeichert und führen dann bei der Bildwiedergabe zu unverminderter bzw. erhöhter Specklebildung.When using laser projectors, an additional serious problem arises, namely the formation of laser granulation, "speckles" of the image in the eye of the observer, which are very pronounced in natural canvases or other scattering surfaces as a template. Speckles are created by superimposing partial waves, which are scattered at the statistically distributed microroughness of the canvas surface and interfere with each other. These microroughness and speckles randomly distributed in the spatial frequency are again imaged and stored in the hologram during the recording of the screen and then lead to undiminished or increased speckle formation during image reproduction.

Beide hier beschriebenen Mängel der aus der DE 197 00 162 B4 und der DE 199 34 162 B4 bekannten Verfahren sind eine Konsequenz der Verwendung von natürlichen Streumaterialien aus feinen Körnern der Oberfläche mit statistischer Ortsverteilung zur Aufweitung des Projektorlichtes. Durch sie ist der Abstrahlwinkel eindeutig festgelegt und eine starke Specklebildung ist unvermeidlich. Both here described defects of the DE 197 00 162 B4 and the DE 199 34 162 B4 known methods are a consequence of the use of natural scattering materials of fine grains of the surface with statistical spatial distribution for the expansion of the projector light. Through them the radiation angle is clearly defined and a strong Specklebildung is inevitable.

Um den ersten Nachteil zu beheben, sollte in einem verbesserten Bildschirm die feste Verbindung zwischen Einfalls- und Abstrahlwinkel aufgehoben werden. Weiterhin sollte er derart gestaltet werden, dass das Projektorlicht abhängig von seinem Einfallswinkel in variablen Abstrahlwinkeln in Richtung zum Zuschauerraum geleitet werden kann. Um den zweiten Nachteil, die starke Specklebildung zu vermindern, soll dafür gesorgt werden, dass die Wellenfronten, die von dem Bildschirm ins Auge des Betrachters gelangen, keine unregelmäßigen Interferenzen sondern höchstens zu periodischer Intensitätsverteilung vor dem Schirm und im Auge des Betrachters führen, die mit relativ einfachen kostengünstigen bekannten optischen Maßnahmen ausgemittelt werden können. To fix the first drawback, the fixed connection between the angle of incidence and the beam should be removed in an improved screen. Furthermore, it should be designed such that the projector light can be directed depending on its angle of incidence in variable radiation angles in the direction of the auditorium. In order to reduce the second disadvantage, the strong Specklebildung, it should be ensured that the wavefronts, which get from the screen into the eye of the observer, no irregular interference but at most to periodic intensity distribution in front of the screen and in the eye of the beholder who with relatively simple cost-effective known optical measures can be averaged out.

Um beides zu erreichen, werden neuerdings computerberechnete nanostrukturierte Streuschirme entwickelt. In diesen werden vorzugsweise binäre diffraktive Oberflächenstrukturen mit Elektronenstrahl-lithographischen Verfahren geschrieben, die eine angepasste Änderung des Streuwinkels ermöglichen. Solche Strukturen werden z.B. von W. Freese et al. in dem Artikel: „Design of binary subwavelength multiphase level computer generated holograms“ in Optics Letters, Vol. 35, Seite 676–678 (2010) beschrieben. Hier wird in eine Photoresistschicht der Oberfläche einer Quarzglasplatte, mit sehr feinen binären Strukturen geschrieben. Diese Strukturen, von einer Größe unter der Wellenlänge des Lichtes, dienen dann als Masterstrukturen für ihre nachträgliche Übertragung in Hologrammmateralien wie Photopolymere und Filmmaterialien. Dazu werden gängige Verfahren der Umbelichtung eingesetzt. In order to achieve both, computer-calculated nanostructured scattering screens are being developed recently. In these, preferably binary diffractive surface structures are written by electron beam lithographic methods which allow an adapted change of the scattering angle. Such structures are eg of W. Freese et al. in the article: "Design of binary subwavelength multiphase level computer generated holograms" in Optics Letters, Vol. 35, pages 676-678 (2010) described. Here is written in a photoresist layer of the surface of a quartz glass plate, with very fine binary structures. These structures, of a size below the wavelength of light, then serve as master structures for their subsequent transfer into hologram materials, such as photopolymers and film materials. For this purpose, common methods of reexposure are used.

Diese berechneten diffraktiven Streuelemente, haben jedoch den grundsätzlichen Nachteil, dass der Streuwinkel, wie es von Beugungswinkeln an Gittern bekannt ist, von der Wellenlänge abhängt und zu unterschiedlicher Leuchtdichte- und Farbverteilung über jeden einzelnen Master führen. Für jede Farbe muss deshalb ein eigener Master mit diesem komplizierten Verfahren hergestellt werden und alle Master und ihre Kopien aufeinander abgestimmt werden, damit einzelne Farbhologramme mit gleichen Abstrahlcharakteristiken entstehen. Wegen der kleinen Größe der Master, die elektronisch beschrieben werden können, muss nachträglich eine Vergrößerung auf das erforderliche Maß eines Bildschirmes mit einem nachträglichen optischen Vervielfältigungsverfahren vorgenommen werden. These calculated diffractive scattering elements, however, have the fundamental disadvantage that the scattering angle, as known from diffraction angles at gratings, depends on the wavelength and lead to different luminance and color distribution over each individual master. For each color, therefore, a separate master must be produced using this complicated process, and all masters and their copies must be matched to each other, so that individual color holograms with the same emission characteristics are created. Due to the small size of the master, which can be described electronically, an enlargement to the required level of a screen with a subsequent optical duplication method must be made subsequently.

Das computerberechnete und elektronisch geschriebene Hologramm braucht deshalb mehrere Zwischenschritte der Winkel-, Farb- und Größenumskalierung bis der in Quarzglas geätzte Master von typischerweise 6 Zoll Durchmesser in das endgültige Format des Bildschirms von z.B. 60 Zoll Breite gebracht werden kann. Außerdem muss die Grundstruktur des Masters in einzelne Phasenhologramme für die verschiedenen Farben, umgesetzt werden. The computer-calculated and electronically written hologram therefore needs several intermediate steps of the angle, color and Rescaling until the master etched in quartz glass, typically 6 inches in diameter, can be brought into the final format of the screen, eg 60 inches wide. In addition, the basic structure of the master must be converted into individual phase holograms for the different colors.

Mit dieser Technik können zwar holographische Schirme mit gezielter variabler Streucharakteristik über größere Schirmflächen hergestellt werden. Der Weg bis dorthin ist jedoch sehr lang und kostspielig. Es dürfen auch keine lokalen Einzelfehler bei der Übertragung auftreten, denn sie würden sofort zu einer Qualitätsminderung des ganzen Schirms führen. Dies ist aber bei den vielen Stufen dieser Herstellung kaum vermeidbar. With this technique, holographic screens with a specific variable scattering characteristic can be produced over larger screen areas. The way to get there, however, is very long and expensive. There must also be no local single errors in the transmission, because they would immediately lead to a reduction in quality of the whole screen. But this is hardly avoidable in the many stages of this production.

Durch die Verwendung von diffraktiven Strukturen mit sub-wellenlängen Größe in jedem Pixel des Hologramms findet nur eine Beugung der nullten Ordnung statt mit gleichzeitiger Unterdrückung aller höheren Ordnungen. Damit entsteht eine homogene Wellenfront der abgestrahlten Welle im Fernfeld, die dann auf jedes einzelne Pixel bezogen speckelfrei sein wird. Jedoch entsteht vor allem bei einer Laserprojektion durch die Überlagerung der Wellen von benachbarten getrennten Pixeln mit einer Trennung von mehreren Wellenlängen Abstand ähnlich wie bei zweidimensionalen Gittern ein periodisches Wellenfeld mit variierendem Intenstitätsverlauf. Wegen des relativ großen Periodenabstandes in diesem Gitter ist der Intensitätsverlauf sehr fein strukturiert und deshalb schwierig zu beheben.By using diffractive structures of sub-wavelength size in each pixel of the hologram, only zero-order diffraction occurs, with simultaneous suppression of all higher orders. This creates a homogeneous wavefront of the radiated wave in the far field, which will then be speckelfrei with respect to each pixel. However, especially in a laser projection by the superposition of the waves of adjacent separate pixels with a separation of several wavelengths distance, similar to two-dimensional lattices, a periodic wave field with a varying intensity course develops. Because of the relatively large period spacing in this grid, the intensity profile is very finely structured and therefore difficult to remedy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung eines holographischen Bildschirms für Aufprojektion aufzuzeigen.It is an object of the invention to disclose improved methods and apparatuses for producing a holographic screen for front projection compared to the prior art.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung schafft gemäß eines ersten Aspekts ein Verfahren zur Herstellung von Bildschirmhologrammen für Aufprojektion mit einer Bedeckung des Bildschirms durch einzelne holographische Bildpixel, wobei die Bildschirmpixel durch Überlagerung wenigstens eines ersten Beleuchtungsstrahles und eines zweiten Beleuchtungsstrahles und unterschiedliche Winkelausrichtungen wenigstens eines der Beleuchtungsstrahlen mit unterschiedlichen Austrahlrichtungen vorgesehen werden.This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims. According to a first aspect, the invention provides a method for producing screen holograms for front projection with coverage of the screen by individual holographic image pixels, wherein the screen pixels are provided by superposition of at least a first illumination beam and a second illumination beam and different angular orientations of at least one of the illumination beams with different emission directions ,

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bildschirmpixel, vorzugsweise durch optische Linsenanordnungen, von beiden Seiten eines Hologrammfilms beleuchtet werden, wobei der Hologrammfilm von der einen Seite mit dem ersten Beleuchtungsstrahl und von der anderen Seite mit dem zweiten Beleuchtungsstrahl beleuchtet wird.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the screen pixels are illuminated, preferably by optical lens arrangements, from both sides of a hologram film, wherein the hologram film is illuminated from the one side with the first illumination beam and from the other side with the second illumination beam.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bildschirmpixel jedes Mal in ein gleiches Pixelvolumen eines Hologrammfilmes mit Hilfe einer Schwenkeinrichtung und einer Schiebevorrichtung und einer gemeinsamen Scanbewegung der beiden Strahlen über die Fläche des Bildschirmhologramms beleuchtet werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the screen pixels are illuminated in each case in the same pixel volume of a hologram film by means of a pivoting device and a pusher and a common scanning movement of the two beams over the surface of the screen hologram.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bildschirmpixel zeitlich hintereinander durch eine gemeinsame laterale und vertikale rasterförmige Scanbewegung des ersten und des zweiten Beleuchtungsstrahles relativ zu einem Hologrammfilm hergestellt werden.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the screen pixels are produced in temporal succession by a common lateral and vertical grid-shaped scanning movement of the first and the second illumination beam relative to a hologram film.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Beleuchtungsstrahl ein Referenzstrahl ist, der, vorzugsweise als ebene Welle, mit einer Achsausrichtung stets zu einem festen Punkt (P) im Raum ausgerichtet ist und/oder dass der zweite Beleuchtungsstrahl ein Objektstrahl ist, der, vorzugsweise mit einem Teil einer sphärischen Welle, in einem Holgrammfilm ein gemeinsames Schnittvolumen mit dem Referenzstrahl hat, und dessen Achse und/oder dessen Öffnungswinkel zum Herstellen der unterschiedlichen Pixel unterschiedlich eingestellt werden, um die unterschiedlichen Abstrahlwinkel pro Pixel herzustellen.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the first illumination beam is a reference beam, which is always aligned with a axis alignment to a fixed point (P) in space, preferably as a plane wave, and / or that the second illumination beam is an object beam, which has, preferably with a part of a spherical wave, in a holgram film a common cutting volume with the reference beam, and whose axis and / or its aperture angle for producing the different pixels are set differently to produce the different angles of emission per pixel.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Achse des Objektstrahls mit einer Dreh- und/oder Verschiebevorrichtung auf das gemeinsame Schnittvolumen gerichtet wird und/oder dass die Strahlachse und der Öffnungswinkel des Objektstrahls eingestellt werden, um einen gewünschten Winkelbereich eines Zuschauerraumes des Bildschirmhologramms auszuleuchten.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the axis of the object beam is directed with a rotary and / or displacement device to the common cutting volume and / or that the beam axis and the opening angle of the object beam are adjusted to a desired angular range of a viewing space of the screen hologram illuminate.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Beleuchtungsstrahl durch einen gemeinsamen Laser erzeugt werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the first and the second illumination beam are generated by a common laser.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Beleuchtungsstrahl zu ihren zugeordneten relativ zu einem Holgrammfilm beweglichen Linsenanordnungen durch optische Fasern, vorzugsweise durch monomodige Glasfasern, geleitet werden.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the first and the second illumination beam are guided to their associated relative to a holgrammfilm movable lens arrangements by optical fibers, preferably by monomode glass fibers.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Beleuchtungsstrahl wahlweise direkt zur Belichtung eines einzelnen Bildpixels verwendet wird oder in mehrere Moden aufgespaltet wird, um mehrere Bildpixel gleichzeitig zu beleuchten.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the second illumination beam is optionally used directly for the exposure of a single image pixel or split into several modes in order to illuminate a plurality of image pixels simultaneously.

Gemäß eines weiteren Aspekts schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Bildschirmhologrammen für eine Aufprojektion durch Ausbildung der Bildschirmhologramme aus einzelnen holographischen Bildpixeln, mit:
einer Lichtquelle für eine holographische Aufnahme einer Interferenz eines ersten Beleuchtungsstrahls und eines zweiten Beleuchtungsstrahls, und
einer Scanvorrichtung zum Führen des ersten Beleuchtungsstrahls und des zweiten Beleuchtungsstrahls beweglich relativ zu einem Hologrammfilm,
wobei die Scanvorrichtung derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Achse des ersten Beleuchtungsstrahls relativ zu dem Hologrammfilm bei jeder Pixelbelichtung auf einen festen Punkt (P) im Raum ausgerichtet ist und dass die Achse und/oder ein Öffnungsswinkel eines fokussierenden zweiten Beleuchtungsstrahls relativ zu dem Hologrammfilm variabel in einen Winkelbereich eines Zuschauerraums gerichtet sind.
According to a further aspect, the invention provides a device for producing screen holograms for a projection by forming the screen holograms from individual holographic image pixels, comprising:
a light source for a holographic recording of interference of a first illumination beam and a second illumination beam, and
a scanning device for guiding the first illumination beam and the second illumination beam movable relative to a hologram film,
wherein the scanning device is configured and arranged such that the axis of the first illumination beam is aligned with a fixed point (P) in space relative to the hologram film at each pixel exposure, and the axis and / or an aperture angle of a focusing second illumination beam relative to the hologram film are directed variably in an angular range of an auditorium.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Schwenkeinrichtung zur unterschiedlichen Einstellung der Winkelausrichtung des zweiten Beleuchtungsstrahles pro Pixel vorgesehen.In an advantageous embodiment of the invention, a pivoting device for different adjustment of the angular orientation of the second illumination beam per pixel is provided.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lichtquelle einen gepulsten Laser aufweist, dessen Pulslänge zur Belichtung einzelner holographischer Bildpixel ausgebildet ist.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the light source has a pulsed laser whose pulse length is designed to expose individual holographic image pixels.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Strahlleiteinrichtung zum Leiten des ersten Beleuchtungsstrahls und des zweiten Beleuchtungsstrahls vorgesehen und derart ausgebildet, dass die Lichtwegdifferenz des ersten und des zweiten Beleuchtungsstrahls von einem gemeinsamen Laser als Lichtquelle bis zu dem Holgrammfilm über den gesamten Scanbereich hinweg kürzer als die Kohärenzlänge des Lasers ist.In an advantageous embodiment of the invention, a Strahlleiteinrichtung for guiding the first illumination beam and the second illumination beam is provided and formed such that the Lichtwegdifferenz of the first and second illumination beam from a common laser as a light source to the Holgrammfilm over the entire scanning range away shorter than the Coherence length of the laser is.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Aufspaltungseinrichtung, vorzugsweise ein Transmissionsgitter, zur Aufspaltung des zweiten Beleuchtungsstrahls in eine Mehrzahl von mehreren Moden zur gleichzeitigen Belichtung mehrere Pixel vorgesehen ist.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that a splitting device, preferably a transmission grating, is provided for splitting the second illuminating beam into a plurality of plural modes for the simultaneous exposure of a plurality of pixels.

Eine besonders bevorzugte Verwendung eines Bildschirmhologramms, herstellbar mit einem Verfahren und/oder einer Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, zur Aufprojektion, ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer parallelen Bildprojektion der Strahlengang eines Projektors vom Auge des Zuschauers nicht wahrnehmbar bewegt wird, um ein Specklemuster der Bildschirmpixel im Raum auszumitteln, oder bei einer seriellen Bildprojektion der Durchmesser der Bildschirmpixel und des Projektionsstrahls gegenüber dem Durchmesser eines durch das Auge eines Zuschauers am Bildschirm noch auflösbaren Auflösungselements so gewählt wird, dass eine Ausmittelung eines Specklemusters durch die Bewegung des Projektionsstrahles zur seriellen Bildprojektion erfolgt.A particularly preferred use of a screen hologram, which can be produced by a method and / or a device according to one of the preceding claims, for front projection, is characterized in that, in a parallel image projection, the beam path of a projector is not perceptibly moved by the spectator's eye to form a speckle pattern to screen the screen pixel in space, or in a serial image projection of the diameter of the screen pixels and the projection beam against the diameter of a still be resolved by the eye of a viewer on the screen resolving element is selected so that a determination of a Specklemusters by the movement of the projection beam for serial image projection ,

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste optische Faser, insbesondere monomode Glasfaser, zum Leiten des ersten Beleuchtungsstrahls von der Lichtquelle zu einem relativ zu dem Holgrammfilm beweglichen Schreibkopf des ersten Beleuchtungsstrahls vorgesehen ist und dass eine zweite optische Faser, insbesondere monomode Glasfaser, zum Leiten des zweiten Beleuchtungsstrahls von der Lichtquelle zu einem relativ zu dem Hologrammfilm beweglichen Schreibkopf des zweiten Beleuchtungsstrahls vorgesehen ist.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that a first optical fiber, in particular monomode glass fiber, is provided for guiding the first illumination beam from the light source to a movable relative to the Holgrammfilm write head of the first illumination beam and that a second optical fiber, in particular monomode glass fiber for directing the second illumination beam from the light source to a write head of the second illumination beam movable relative to the hologram film.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung von Bildschirmphasenhologrammen für elektronische Aufprojektion mit einer Bedeckung des Schirmes durch einzelne holographische Bildschirmpixel wobei die Bildschirmpixel unterschiedliche Abstrahlrichtungen haben, die durch Überlagerung von zwei Beleuchtungsstrahlen eines Referenz- und eines Objektstrahles, durch optische Linsenanordnung von beiden Seiten des Hologrammfilms jedes Mal in gleiches Pixelvolumen des Hologrammfilms, mit Hilfe von Dreh- und Schiebevorrichtung und gemeinsame Scanbewegung über die ganze Fläche des Bildschirmhologramms beleuchtet werden.A preferred embodiment of the invention provides a method of producing screen projection holograms for electronic projection with coverage of the screen by individual holographic screen pixels, wherein the screen pixels have different emission directions, by superposition of two illumination beams of a reference and an object beam, by optical lensing from both sides of the hologram film are each time in the same pixel volume of the hologram film, illuminated by means of rotating and sliding device and common scanning movement over the entire surface of the screen hologram.

Es ist bevorzugt, dass die Pixel zeitlich hintereinander durch gemeinsame laterale und vertikale rasterförmige Scanbewegung der beiden Linsenanordnungen entlang des Filmes hergestellt werden.It is preferred that the pixels are produced in temporal succession by common lateral and vertical scanning scan movement of the two lens arrays along the film.

Es ist bevorzugt, dass der Referenzstrahl eine ebene Welle mit einer Achsenausrichtung immer zu einem festen Punkt P im Raume bei ausgeleuchtet wird. It is preferable that the reference beam always illuminate a plane wave with an axis orientation to a fixed point P in space.

Es ist bevorzugt, dass der Objektstrahl einen Teil einer sphärischen Welle, die im Hologrammfilm ein gemeinsames Schnittvolumen mit dem Referenzstrahl hat, darstellt.It is preferable that the object beam represents a part of a spherical wave having a common intersection volume with the reference beam in the hologram film.

Es ist bevorzugt, dass die Achse des Objektstrahles mit einer Dreh- und Verschiebevorrichtung auf das gemeinsame Schnittvolumen gerichtet wird.It is preferred that the axis of the object beam is directed with a turning and shifting device to the common cutting volume.

Es ist bevorzugt, dass die Strahlachse und der Öffnungswinkel des Objektstrahles eingestellt werden, um einen ausreichenden Winkelbereich eines Zuschauerraums des Bildschhirmhologramms auszuleuchten It is preferable that the beam axis and the aperture angle of the object beam are adjusted to illuminate a sufficient angular range of a viewer space of the screen hologram

Es ist bevorzugt, dass der Objektstrahl und Referenzstrahl von einem gemeinsamen Laser herrühren und bis zu der beweglichen Linsenanordnungen des Objektstrahles und Referenzstrahles am Hologramm durch monomodige Glasfaser geleitet werden. It is preferred that the object beam and reference beam originate from a common laser and are guided through monomode optical fiber up to the movable lens arrays of the object beam and reference beam on the hologram.

Es ist bevorzugt, dass die Bildschirmpixel die bei den Einzelbelichtungen und Scanbewegung entstehen, so dicht nebeneinander liegen, dass keine unbelichteten Lücken in dem gesamten Bildschirmhologramm entstehen.It is preferred that the screen pixels formed in the individual exposures and scan movement are so close together that no unexposed gaps in the entire screen hologram arise.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Herstellung von Bildschirmhologrammen bestehend aus einzelnen holographischen Bildschirmpixeln für elektronische Aufprojektion mit einer schmalbandigen Laserquelle für die holographische Aufnahme der Interferenz von Objekt- und Referenzstrahl, wobei die Vorrichtung eine Scanvorrichtung zum Führen der beiden Strahlen über den Bildschirm umfasst, die so ausgelegt ist, dass die Achse des Referenzstrahles jedes Mal auf einen festen Punkt im Raum und die Achse des fokussierten Objektstrahles und sein Öffnungswinkel variabel in den Winkelbereich des Zuschauerraums ausgerichtet sind.A further preferred embodiment of the invention provides an apparatus for producing on-screen holograms consisting of individual holographic electronic projection screen pixels with a narrow-band laser source for holographic recording of the interference of object and reference beams, the apparatus comprising a scanning device for guiding the two beams across the screen is designed so that the axis of the reference beam are each time aligned to a fixed point in space and the axis of the focused object beam and its opening angle variably in the angular range of the auditorium.

Es ist bevorzugt, dass die Vorrichtung eine Laserquelle aufweist, die eine ausreichend kurze Belichtungszeit zur Herstellung einzelner holographischen Bildschirmpixeln während der Scanbewegung besitzt.It is preferred that the device has a laser source which has a sufficiently short exposure time to produce individual holographic screen pixels during scan movement.

Es ist bevorzugt, dass die Lichtwegdifferenz des Objektstrahles und Referenzstrahles von einer gemeinsamen Laserquelle bis zum Hologramm trotz der Scanbewegung mit einer Einstellung der Glasfaserlänge kürzer ist als die Kohärenzlänge der LaserquelleIt is preferred that the optical path difference of the object beam and the reference beam from a common laser source to the hologram be shorter than the coherence length of the laser source despite the scanning movement with an adjustment of the optical fiber length

Es ist bevorzugt, dass wahlweise die aus der Glasfaser des Objektstrahles austretende Fasermode direkt zur Belichtung eines einzelnen Bildpixels oder nach dem Durchgang der Mode durch ein Transmissionsgitter in mehrere Ordnungen aufgeteilte Mode zur Belichtung mehrerer Bildpixel gleichzeitig verwendet wird.It is preferable that, optionally, the fiber mode exiting from the glass fiber of the object beam is simultaneously used for exposing a plurality of image pixels directly to the exposure of a single image pixel or after the passage of the mode through a transmission grating into multiple orders.

Es ist bevorzugt, dass die Größe der Bildschirmpixel so eingestellt ist, dass sie nicht vom Zuschauerauge vor dem Bildschirm aufgelöst werden kann und gleichzeitig ihr Specklemuster im Raum mit einer vom Auge nicht wahrnehmbarer Bewegung des Strahlenganges des Projektors bei einer parallelen Bildprojektion bis zum Bildschirm ausgemittelt wird.It is preferred that the size of the screen pixels is set so that they can not be resolved by the viewer's eye in front of the screen and at the same time their speckle pattern in the room is averaged out with an imperceptible by the eye movement of the beam path of the projector in a parallel image projection to the screen ,

Es ist bevorzugt, dass der Durchmesser der Bildschirmpixel und des Projektionsstrahles einer seriellen Bildprojektion gegenüber dem Durchmesser des Auflösungselements des Auges am Bildschirm so gewählt wird, dass eine ausreichende Ausmittelung des wahrgenommenen Specklemusters alleine durch die Bewegung des Projektionsstrahles stattfindet.It is preferred that the diameter of the screen pixels and the projection beam of a serial image projection with respect to the diameter of the resolution element of the eye on the screen is selected so that a sufficient averaging of the perceived speckle pattern takes place solely by the movement of the projection beam.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:

1a, 1b: Winkelverteilung von Projektorlicht mit Ursprung im Punkt P auf einer konventionellen Leinwand und holographischen Leinwänden, die als direktes Abbild einer konventionellen Leinwand hergestellt werden, relativ zur Positionen von Zuschauern vor der Wand. 1a . 1b : Angular distribution of projector light originating at point P on a conventional screen and holographic screens made as a direct image of a conventional screen relative to the positions of viewers in front of the wall.

2a, 2b: Erwünschte verbesserte Winkelverteilung des von einer Leinwand abgestrahlten Lichtes gegenüber der in den 1a und 1b zum Stand der Technik dargestellten Situationen. 2a . 2 B : Desired improved angular distribution of the light emitted by a screen compared to that in the 1a and 1b to the state of the art illustrated situations.

3a, 3b, 3c: Querschnitt von Referenzstrahl (plane Welle) und Objektstrahl (fokussierte Welle) im Hologramm mit Fokuspunkt vor dem Hologramm. Gezeigt werden Querschnitte am oberen Rand des Hologramms in 3a, in der Mitte in 3b und unterem Rand des Hologramms in 3c. 3a . 3b . 3c : Cross section of reference beam (plane wave) and object beam (focused wave) in the hologram with focus point in front of the hologram. Shown are cross sections at the upper edge of the hologram in 3a , in the middle in 3b and lower edge of the hologram in 3c ,

4a, 4b, 4c: Gleiche Darstellung wie bei 3a, 3b und 3c aber mit einem Fokuspunkt des Objektstrahles hinter dem Hologramm. 4a . 4b . 4c Same appearance as at 3a . 3b and 3c but with a focal point of the object beam behind the hologram.

5a, 5b; 5c: Rekonstruktion von Hologrammaufnahmen nach 3a, 3b und 3c mit Hilfe einer ebenen Welle als Ausschnitt des Projektorstrahles aus der Projektorquelle im Punkt P. 5a . 5b ; 5c : Reconstruction of hologram images after 3a . 3b and 3c using a plane wave as a section of the projector beam from the projector source in point P.

6a, 6b, 6c: Rekonstruktion von Hologrammaufnahmen nach 4a, 4b und 4c mit einer ebenen Welle aus Projektorquelle im Punkt P. 6a . 6b . 6c : Reconstruction of hologram images after 4a . 4b and 4c with a plane wave from projector source in point P.

7a, 7b: ein erstes Beispiel eines Aufbaus einer Belichtungsvorrichtung für Bildschirmhologramme. 7a . 7b : A first example of a construction of a hologram exposure apparatus.

8a, 8b: ein zweites Beispiel für den Aufbau einer Belichtungsvorrichtung für Bildschirmhologramme. 8a . 8b A second example of the construction of a screen hologram exposure apparatus.

9: eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Strahlengang des Referenz- und Objektstrahles bis zum Hologramm. 9 : a schematic representation of an example of a beam path of the reference and object beam to the hologram.

10: ein erstes Beispiel für ein dichtes Aneinanderreihen der Hologrammpixel im Bildschirmhologramm entlang einer Zeile und zwischen benachbarten Zeilen bei einem kreisförmigen Strahl. 10 : a first example of a close juxtaposition of the hologram pixels in the Screen hologram along a line and between adjacent lines in a circular beam.

11: ein zweites Beispiel für ein dichtes Aneinanderreihen der Hologrammpixel im Bildschirmhologramm entlang einer Zeile und zwischen benachbarten Zeilen bei einem sechseckigen Strahl. 11 A second example of a close juxtaposition of the hologram pixels in the screen hologram along a line and between adjacent lines in a hexagonal beam.

12: eine Reihe der getrennten Fokuspunkte der dicht aneinandergereihten Hologrammpixel in einer Ebene außerhalb des Hologrammmaterials. Die Achse der Bildpixel sind auch angedeutet. 12 A series of separate focus points of the closely spaced hologram pixels in a plane outside the hologram material. The axis of the image pixels are also indicated.

13: eine beispielhafte Aufteilung des Objektstrahles in mehrere Belichtungsstrahlen der unterschiedlichen Ordnungen in einem Transmissionsgitterhologramm zwischen Glasfaser und Belichtungsoptik des Objektstrahles. 13 : an exemplary division of the object beam into a plurality of exposure beams of the different orders in a transmission grid hologram between the glass fiber and the exposure optics of the object beam.

14: einige Beispiele der Belichtungsmuster des Objektstrahles nach der Strahlaufteilung im Transmissionsgitter in 13. 14 : some examples of the exposure pattern of the object beam after beam splitting in the transmission grating in 13 ,

15: ein Beispiel eines Übereinanderstapelns der Hologramme der drei Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (Blau) auf einer durchsichtigen Trägerplatte (T) mit einer zusätzlichen Absorberschicht (A). 15 : an example of stacking the holograms of the three colors red (R), green (G) and blue (blue) on a transparent support plate (T) with an additional absorber layer (A).

16: ein Beispiel eines Übereinanderstapelns der Hologramme der RGB-Farben auf eine Trägerplatte (T) ohne Absorberschicht. 16 : an example of stacking the holograms of the RGB colors on a support plate (T) without absorber layer.

17: ein Beispiel für eine parallele Bildprojektion auf einem holographischen Bildschirm mit Darstellung der Bildschirmstruktur innerhalb des Kreises der Bildauflösung des Betrachterauges. 17 : an example of a parallel image projection on a holographic screen with representation of the screen structure within the circle of the image resolution of the viewer's eye.

18: ein Beispiel für eine serielle Laser-Bildprojektion auf einem holographischen Bildschirm mit Darstellung der Bildschirmstruktur innerhalb des Kreises der Bildauflösung des Betrachterauges und des Schnittpunkts des Laserstrahles mit der Oberfläche des Hologramms. 18 : an example of a serial laser image projection on a holographic screen showing the screen structure within the circle of the image resolution of the observer's eye and the intersection of the laser beam with the surface of the hologram.

19: eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Umsetzung der Variation Δs einer lateralen Verschiebung eines einfallenden Strahles vom Projektor auf ein Bildschirmpixel in eine Winkeländerung Δφ bzw. eine transversale Wegänderung ΔS hinter dem Bildschirmhologramm im Zuschauerraum. 19 : A schematic representation of an example of an implementation of the variation Δs of a lateral displacement of an incident beam from the projector onto a screen pixel in an angle change Δφ or a transverse path change ΔS behind the screen hologram in the auditorium.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Darstellung in den Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention will now be described with reference to the illustration in the drawings.

1a zeigt eine Seitenansicht einer Winkelverteilung einer Auflichtprojektion nach dem Stand der Technik, wie er in der DE 197 00 162 B4 und der DE 199 34 162 B4 beschrieben ist. 1b zeigt diese Winkelverteilung von oben gesehen. Gezeigt ist die von Projektorlicht 10 mit Ursprung im Punkt P auf einer konventionellen Leinwand 12 und auf holographischen Leinwänden 14, die als direktes Abbild einer konventionellen Leinwand 12 hergestellt werden, relativ zur Positionen von Zuschauern 15 vor der Wand. 1a shows a side view of an angular distribution of incident light projection according to the prior art, as shown in the DE 197 00 162 B4 and the DE 199 34 162 B4 is described. 1b shows this angular distribution seen from above. Shown is that of projector light 10 originating at point P on a conventional canvas 12 and on holographic screens 14 as a direct reflection of a conventional canvas 12 produced relative to the positions of viewers 15 in front of the wall.

Eine der festgelegten Eigenschaften bei dem Stand der Technik ist die lokale Winkelverteilung der Streuintensität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel eines Lichtstrahles, die bei den meisten streuenden natürlichen Flächen ihr Maximum annimmt, wenn der Abstrahlwinkel gleich dem Einfallswinkel (Reflexionswinkel) ist. Bei einer Aufprojektion seitlich auf einen großen Schirm bzw. mit einem großen Öffnungswinkel ist diese Winkelverteilung der Streuung, wie sie in 1 dargestellt ist, sehr ungünstig, da mit ihr nur ein geringer Teil des gestreuten Lichts, in den Winkelbereich des Zuschauerraums, gelangt. Gleichzeitig variiert die wahrgenommene Leuchtdichte des Schirms in Abhängigkeit von der Position des Zuschauers 15. One of the stated properties in the prior art is the local angular distribution of the scattering intensity as a function of the angle of incidence of a light beam, which assumes its maximum for most scattering natural surfaces when the radiation angle is equal to the angle of incidence (reflection angle). In a projection on the side of a large screen or with a large opening angle, this angular distribution of the scattering, as in 1 is shown, very unfavorable, since with her only a small part of the scattered light, in the angular range of the auditorium, passes. At the same time, the perceived luminance of the screen varies depending on the position of the viewer 15 ,

Eine erwünschte Streuverteilung des Schirms wäre, wie in 2 dargestellt ist, eine Streuung des Schirmes vorwiegend in Richtung zu den Zuschauern 15. Dies setzt jedoch dann eine ständige Änderung des Abstrahlwinkels in ihre Richtung über die gesamte Fläche des Bildschirmes voraus. 2a zeigt eine Seitenansicht vergleichbar zu 1a auf die erwünschte verbesserte Winkelverteilung des von einer Leinwand 12, 14 abgestrahlten Lichtes gegenüber der in den 1a zum Stand der Technik dargestellten Situation. 2b zeigt eine Draufsicht vergleichbar zu 1b auf die erwünschte verbesserte Winkelverteilung des von der Leinwand 12, 14 abgestrahlten Lichtes gegenüber der in 1b dargestellten Situation nach dem Stand der Technik.A desirable scattering distribution of the screen would be as in 2 is shown, a scattering of the screen mainly in the direction of the spectators 15 , However, this then requires a constant change of the radiation angle in their direction over the entire surface of the screen. 2a shows a side view comparable to 1a to the desired improved angular distribution of the screen 12 . 14 radiated light compared to the in the 1a State of the art situation. 2 B shows a top view comparable to 1b to the desired improved angular distribution of the screen 12 . 14 emitted light compared to in 1b illustrated situation according to the prior art.

Im Folgenden werden ein Verfahren zur Herstellung eines holographischen Bildschirms sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines holographischen Bildschirms für die elektronische Aufprojektion beschrieben, mit denen die Unterscheidung des Umgebungslichtes und des Projektionslichtes 10 in Bezug auf ihre Einfallsrichtung und Farbe über Bildschirmhologramme auch mit Hilfe der Holographie zur Diskriminierung von Einfallswinkel und Rekonstruktionswellenlängen in Pixel-Phasenhologrammen, vorgenommen werden. Weiter soll einerseits eine Anpassung der Winkelabstrahlcharakteristik über den ganzen Querschnitt des holographischen Schirms an die Standortverteilung der Zuschauer vor dem Schirm ermöglicht und andererseits bei der Verwendung von Lasern als Projektorlichtquelle das Entstehen von Bildspeckles erheblich reduziert werden, um ihre Ausmittelung mit einfachen Mitteln zu ermöglichen. The following describes a method for producing a holographic screen and an apparatus for producing a holographic screen for the electronic projection, with which the distinction of the ambient light and the projection light 10 with respect to their direction of incidence and color via screen holograms, also with the aid of holography for discriminating angles of incidence and reconstruction wavelengths in pixel phase holograms. Next, on the one hand, an adaptation of the Winkelabstrahlcharakteristik over the entire cross section of the holographic screen to the location of the viewer in front of the screen allows and on the other hand, when using lasers as a projector light source, the emergence of Bildspeckles be significantly reduced to allow their averaging with simple means.

Hierzu wird gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur Herstellung von Bildschirmhologrammen für Aufprojektion, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Bildschirmphasenhologrammen für elektronische Aufprojektion mit einer Bedeckung des Schirmes durch einzelne holographische Bildschirmpixel vorgeschlagen, bei dem die Bildschirmpixel unterschiedliche Abstrahlrichtungen haben, die durch Überlagerung von zwei Beleuchtungstrahlen, eines Referenz- und eines Objektstrahles, durch optische Linsenanordnung von beiden Seiten des Hologrammfilms jedes Mal in gleiches Pixelvolumen des Hologrammfilms, mit Hilfe von Dreh- und Schiebevorrichtung und gemeinsame Scanbewegung über die ganze Fläche des Bildschirmhologramms beleuchtet werden.For this purpose, according to one embodiment, a method for the production of Projection screen holograms, in particular a method for the production of screen projection holograms for electronic projection with a coverage of the screen by individual holographic screen pixels proposed in which the screen pixels have different emission directions, by superposition of two illumination beams, a reference and an object beam, by optical lens assembly from both sides of the hologram film, each time in the same pixel volume of the hologram film, are illuminated by means of rotating and sliding device and common scanning movement over the entire surface of the screen hologram.

Weiter wird gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zur Herstellung von Bildschirmhologrammen bestehend aus einzelnen holographischen Bildschirmpixeln für elektronische Aufprojektion mit einer schmalbandigen Laserquelle für die holographische Aufnahme der Interferenz von Objekt- und Referenzstrahl vorgeschlagen, die eine Scanvorrichtung zum Führen der beiden Strahlen über den Bildschirm aufweist, die so ausgelegt ist, dass die Achse des Referenzstrahles jedes Mal auf einen festen Punkt im Raum und die Achse des fokussierten Objektstrahles und sein Öffnungswinkel variabel in den Winkelbereich des Zuschauerraums ausgerichtet sind.Further, according to an embodiment, an apparatus for producing on-screen holograms consisting of individual holographic screen pixels for electronic projection with a narrow-band laser source for the holographic recording of the interference of object and reference beam is proposed which comprises a scanning device for guiding the two beams across the screen is designed so that the axis of the reference beam are aligned each time to a fixed point in space and the axis of the focused object beam and its opening angle variable in the angular range of the auditorium.

Bei dem Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Bildschirm für Aufprojektion durch die Belichtung von einer großen Vielzahl von Einzelaufnahmen, der Bildschirmpixel, als Phasenhologramme hergestellt, wobei jedes Pixel so klein gewählt wird, dass es nicht als Einzelelement vom Auge eines Betrachter erkannt werden kann. Dies bedeutet z.B., dass bei angenommener Winkelauflösung des Auges von 1 Bogenminute, d.h. etwa 0,3 millirad, die einem Auflösungselement von 0,3 mm Durchmesser in einem Betrachtungsabstand von 1 m entspricht, die Bildpixel deutlich kleiner sein sollten, z.B. 0,1 mm. Bei einem typischen Leseabstand am Display von 33 cm dann auch kleiner als 0,1 mm oder z.B. 0,03 mm. Diese Pixelgrößen sind immer noch im Vergleich mit der Wellenlänge des Lichtes von etwa 0,0005 mm sehr groß und die angestrebten Filterfunktionen gegenüber Wellenlänge und Einfallsrichtung von einfallenden Licht, die oben beschrieben wurden, können hier in gleicher Weise realisiert werden wie bei einem großen Hologramm. In the method according to a preferred embodiment of the invention, a screen for projection is produced by the exposure of a large plurality of single shots, the screen pixels, as phase holograms, each pixel being chosen so small that it is not recognized as a single element by the eye of an observer can. This means, for example, that assuming angular resolution of the eye of 1 arc minute, i. about 0.3 millirad, which corresponds to a resolution element of 0.3 mm diameter at a viewing distance of 1 m, the image pixels should be significantly smaller, e.g. 0.1 mm. At a typical reading distance on the display of 33 cm then less than 0.1 mm or e.g. 0.03 mm. These pixel sizes are still very large in comparison with the wavelength of the light of about 0.0005 mm, and the desired filtering functions with respect to the wavelength and incident direction of incident light described above can be realized here in the same way as in a large hologram.

Die Zusammensetzung bzw. Überlagerung aller Bildschirmpixel, die als miniaturisierte Phasenhologramme einbelichtet sind, ergibt dann den ganzen Schirm als ein Masterhologramm. Die Pixel werden mit Hilfe eines schnellen Scanvorschubs über das ganze Bildschirmhologramm mit einem Dauerstrich emittierenden oder gepulsten Laser einbelichtet. The composition of all the screen pixels imprinted as miniaturized phase holograms then gives the whole screen as a master hologram. The pixels are imprinted over the entire screen hologram with a continuous wave emitting or pulsed laser using a fast scan feed.

Die bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung schlagen vor, die holographischen Bildschirme nicht als holographische Abbildung einer streuenden Fläche, wie es in dem Stand der Technik der Fall ist und nicht als Einbelichtung einer durch Computer berechneten und mit Elektronen-Strahl lithographischen Verfahren geschriebenen diffraktiven Strukturen herzustellen. The preferred embodiments of the invention suggest that the holographic screens should not be fabricated as a holographic image of a diffusing surface, as is the case in the prior art, rather than as an imprint of a computer-computed and electron-beam lithographic process written diffractive structures.

Stattdessen schlagen die bevorzugten Ausgestaltungen vor, jedes Bildpixel durch die Überlagerung von wenigstens zwei vorher eingestellten Wellenfronten eines Objektstrahles und eines Referenzstrahles, die mit refraktiven bzw. reflektiven Optiken geformt werden können, in dem Hologramm aufzunehmen. Holographische Strukturen, die sich mit dieser Überlagerung planer und sphärischer Welle ergeben, sind mit den sogenannten klassischen Fresnel-Zonen- bzw. Phasenplatten, die gleiche Funktionen wie Linsen und Hohlspiegeln der klassischen Optik ausüben können, direkt vergleichbar.Instead, the preferred embodiments suggest that each image pixel be accommodated in the hologram by the superposition of at least two previously adjusted wavefronts of an object beam and a reference beam that can be formed with refractive optics. Holographic structures that result from this superimposition of planar and spherical waves are directly comparable with the so-called classical Fresnel zone or phase plates, which can perform the same functions as lenses and concave mirrors of classical optics.

In Einzelheiten werden folgende Aufnahmetechnik vorgeschlagen: Einzelne Bildpixel werden mit der direkten Überlagerung planarer Welle und gekrümmter Welle in z.B. zwei gekreuzten Strahlen einbelichtet, die sich aus entgegengesetzer Richtung zu dem Hologramm immer am gleichen Ort in dem Hologramm treffen. Zur Belichtung einer größeren Hologrammfläche werden beide Strahlen entlang einer Scanspur geführt und orthogonal dazu entlang einer Vielzahl von parallelen Scanspuren. Die beidseitige Belichtung von Objekt- und Referenzstrahl entspricht der üblichen Aufnahmetechnik von Reflexionshologrammen. Hierbei entspricht der Strahl der ebenen Welle (erster Beleuchtungsstrahl) dem Referenzstrahl und der Strahl der konkav gewölbten Wellenfront mit Zentrum nahe an dem Hologramm (zweiter Beleuchtungsstrahl) stellt den Objektstrahl dar. Es wird eine Versetzung des Brennpunktes des Objektstrahles außerhalb der Ebene des Hologramms vorgeschlagen, die den Vorteil hat, dass ein besserer Überlapp für alle Einstrahlwinkel der beiden Belichtungsstrahlen in dem Hologrammmaterial stattfindet. Um Interferenzen mit hohem Kontrast zu bilden, ist die gleiche lineare Polarisation der beiden Strahlen vorteilhaft. Da die Einfallswinkel der Strahlen teilweise groß sind, ist es für eine gute Effizienz der Belichtung vorteilhaft, die Einfallsebene der Strahlen auf das Hologramm als gemeinsame Polarisationsrichtung zu wählen. The following recording technique is proposed in detail: Individual image pixels are combined with the direct superposition of planar wave and curved wave in e.g. imprinted two crossed beams that meet from the opposite direction to the hologram always in the same place in the hologram. To expose a larger hologram area, both beams are guided along a scan track and orthogonal thereto along a plurality of parallel scan tracks. The two-sided exposure of object and reference beam corresponds to the usual recording technique of reflection holograms. Here, the plane wave beam (first illumination beam) corresponds to the reference beam, and the concave-curved wave front centered beam near the hologram (second illumination beam) represents the object beam. Displacement of the focal point of the object beam outside the plane of the hologram is proposed. which has the advantage that there is a better overlap for all angles of incidence of the two exposure beams in the hologram material. To form high contrast interference, the same linear polarization of the two beams is advantageous. Since the angles of incidence of the beams are partly large, it is advantageous for a good efficiency of the exposure to choose the plane of incidence of the beams on the hologram as a common polarization direction.

Als geeignete Materialien für Phasenhologramme können z.B. Silberhalogenide, Photopolymere und Dichromatgelatine verwendet werden. Die Belichtungsempfindlichkeit der verschiedenen Materialien bis zur Sättigung liegt im Bereich von 0,1–1000 mJ/cm2 je nach Material und Farbe der Belichtung. Das Silberhalogenidmaterial ist verwandt mit üblichen Schwarz-Weiß-Photofilmen und hat den Vorteil, dass es sowohl für Dauerstrichbelichtung als auch für gepulste Belichtung verwendet werden kann mit einer Empfindlichkeit von typischerweise 3 mJ/cm2 bis zur Sättigung des Materials. Das Photopolymer zeichnet sich aus durch einen einfachen Entwicklungsprozess mit UV-Licht und Ausbacken anstatt eines chemischen Prozesses und seine gute Umweltstabilität. Seine Empfindlichkeit bis zur Sättigung beträgt etwa 50 mJ/cm2. Da ihr Belichtungsprozess mit einer Zeitkonstante von etwa 1 ms gegenüber der Zeitkonstante von Silberhalogeniden in Picosekundenbereich wesentlich langsamer abläuft, sind Photopolymere hauptsächlich für Dauerstrichbeleuchtung geeignet. Dichromatgelatine sind dagegen relativ unempfindlich und hygroskopisch und sollten zwischen Glasplatten versiegelt werden, was sie für Anwendungen als Bildschirmhologramme weniger geeignet macht. As suitable materials for phase holograms, for example, silver halides, photopolymers and dichromated gelatin can be used. The exposure sensitivity of the various materials to saturation is in the range of 0.1-1000 mJ / cm 2 depending on the material and color of the exposure. The silver halide material is related to conventional black and white photo films and has the advantage of that it can be used for both continuous wave and pulsed exposure with a sensitivity of typically 3 mJ / cm 2 to saturation of the material. The photopolymer is characterized by a simple development process with UV light and baking rather than a chemical process and its good environmental stability. Its sensitivity to saturation is about 50 mJ / cm 2 . Since their exposure process proceeds much more slowly with a time constant of about 1 ms compared to the time constant of silver halides in the picosecond range, photopolymers are mainly suitable for continuous-wave illumination. On the other hand, dichromate gelatins are relatively insensitive and hygroscopic and should be sealed between glass plates, making them less suitable for screen hologram applications.

Bevorzugte Ausgestaltungen schlagen deshalb vor, Silberhalogenid für gepulste Belichtung als Basismaterial für die Herstellung von Masterhologrammen einzusetzen und Photopolymer zur Herstellung von Kopien durch die gängige Abbelichtung z.B. durch Kontaktkopien aus dem Master zu verwenden. Bei einer entsprechend langsamen Belichtung würde Photopolymer jedoch sowohl für Masterhologramme als auch für ihre Kopien in Frage kommen. Preferred embodiments therefore suggest using silver halide for pulsed exposure as a base material for the production of master holograms and photopolymer for producing copies by the usual exposure, e.g. using contact copies from the master. However, with a correspondingly slow exposure, photopolymer would be suitable for both master holograms and their copies.

Die 3a, 3b, 3c zeigen einen Querschnitt von Referenzstrahl 20 (plane Welle) und Objektstrahl 22 (fokussierte Welle) im Hologramm 26 mit Fokuspunkt 24 vor dem Hologramm 26. Gezeigt werden Querschnitte am oberen Rand des Hologramms 26 in 3a, in der Mitte in 3b und unterem Rand des Hologramms 26 in 3c. Bei 27 ist die Hohlspiegelfunktion des Objektstrahles angedeutet. Die Achse 28 des Referenzstrahles 20 ist immer auf den Ursprung des Projektorlichts in Punkt P gerichtet; die Achse 30 des Objektstrahls 22 ist in Richtung zum Zuschauerraum gerichtet. Gemeinsamer Drehpunkt der beiden Achsen 28, 30 ist ihr Kreuzungspunkt S im Hologramm 26.The 3a . 3b . 3c show a cross section of reference beam 20 (plane wave) and object beam 22 (focused wave) in the hologram 26 with focus point 24 in front of the hologram 26 , Shown are cross sections at the upper edge of the hologram 26 in 3a , in the middle in 3b and bottom edge of the hologram 26 in 3c , at 27 the concave mirror function of the object beam is indicated. The axis 28 of the reference beam 20 is always directed to the origin of the projector light in point P; the axis 30 of the object beam 22 is directed towards the auditorium. Common pivot point of the two axes 28 . 30 is their crossing point S in the hologram 26 ,

Die 4a, 4b, 4c zeigen die gleiche Darstellung wie bei 3a, 3b und 3c aber mit einem Fokuspunkt 24 des Objektstrahles 22 hinter dem Hologramm 26.The 4a . 4b . 4c show the same representation as at 3a . 3b and 3c but with a focus point 24 of the object beam 22 behind the hologram 26 ,

Insbesondere zeigen die 3 und 4 ein Querschnittsbild des Hologramms 26 mit den vorgeschlagenen Schreibköpfen 36, 34 bzw. der Linsensysteme 31, 32 des Referenzstrahles 20 bzw. des Objektstrahles 22 in den 3a, 3b und 3c und in den 4a, 4b und 4c jeweils in Positionen der Belichtung am oberen Rande, in der Mitte und am unteren Rand des Hologramms 26. Der Referenzstrahl 20 (ebene Welle) soll immer auf einen gemeinsamen Punkt P im Raume, den Ort des späteren Strahlaustritts des Projektors gerichtet sein. Der Objektstrahl 22 (sphärische Welle) wird gleichzeitig, wie in den 3 und 4 dargestellt ist, von der entgegengesetzen Seite des Hologramms 26 mit Hilfe eines Linsensystems 32 in Richtung zum Hologramm 26 fokussiert. Dies geschieht entlang einer Achse 30, die in den Zuschauerraum des Hologramms 26 bei der Wiedergabe gerichtet ist. In particular, the show 3 and 4 a cross-sectional image of the hologram 26 with the proposed writing heads 36 . 34 or the lens systems 31 . 32 of the reference beam 20 or of the object beam 22 in the 3a . 3b and 3c and in the 4a . 4b and 4c each in positions of exposure at the top, in the middle and at the bottom of the hologram 26 , The reference beam 20 (plane wave) should always be directed to a common point P in the room, the location of the later beam exit of the projector. The object beam 22 (spherical wave) becomes simultaneously, as in the 3 and 4 is shown from the opposite side of the hologram 26 with the help of a lens system 32 towards the hologram 26 focused. This happens along an axis 30 entering the auditorium of the hologram 26 directed at the playback.

In dem Überlagerungsbereich beider Strahlen 20, 22 zwischen den gekrümmten (sphärischen) und den ebenen Wellenfronten in dem Hologramm 26 kommt es zu Interferenzen. Dieses Interferenzmusters der räumlichen Modulation des Brechungsindexes des Volumenhologramms wird in dem Hologramm 26 abgespeichert. Die Wellenfront des Objektstrahles 22 entspricht einem sphärischen Ausschnitt einer Kugelwelle, d.h. einer Kugelkalotte, deren Zentrum außerhalb des Hologramms 26 in Richtung zum Schreibkopf 34 des Objektstrahles 22 liegen kann (3), oder alternativ in Richtung zum Schreibkopf 36 des Referenzstrahles 20 (4). Eine weitere hier nicht abgebildete mögliche Alternative, wäre die Überlagerung der planen Welle des Referenzstrahles 20 mit dem Fokus 24 des Objektstrahles 22 in dem Hologrammmaterial selbst. In the overlapping area of both beams 20 . 22 between the curved (spherical) and the plane wavefronts in the hologram 26 it comes to interference. This interference pattern of the spatial modulation of the refractive index of the volume hologram becomes in the hologram 26 stored. The wavefront of the object beam 22 corresponds to a spherical section of a spherical wave, ie a spherical cap whose center is outside the hologram 26 towards the print head 34 of the object beam 22 can lie ( 3 ), or alternatively towards the write head 36 of the reference beam 20 ( 4 ). Another possible alternative not shown here would be the superimposition of the plane wave of the reference beam 20 with the focus 24 of the object beam 22 in the hologram material itself.

Die Achse 30 des Objektstrahles 22 wird während des Scannens der beiden Strahlen 20, 22 und ihrer Überlagerung entlang des Hologramms 26 mit einem Goniometer um einen Drehpunkt S in dem Hologrammmaterial in zwei Raumrichtungen kontinuierlich variiert wie in 3 und 4 gezeigt wird, um nach der Aufnahme den erwünschten Verlauf der Abstrahlwinkel, wie in 2 dargestellt ist, in Richtung zum Zuschauerraum zu erhalten. Der Referenzstrahl 20 wird auf dem Weg in Richtung zum festen Raumpunkt P einen kleinen Ausschnitt des Hologramms 26, typischerweise von 100 µm Durchmesser, zu jedem Zeitpunkt mit Hilfe eines zweiten Goniometers auch in zwei Raumrichtungen um S als Drehpunkt ausleuchten. Gleichzeitig durchquert der Objektstrahl 22 den gleichen Ausschnitt, in dem dann die erwünschte Interferenzfigur einbelichtet wird.The axis 30 of the object beam 22 is during the scanning of the two rays 20 . 22 and their superposition along the hologram 26 varies continuously with a goniometer about a pivot point S in the hologram material in two spatial directions as in FIG 3 and 4 is shown after recording the desired course of the beam angle, as in 2 is shown to get towards the auditorium. The reference beam 20 becomes a small section of the hologram on the way towards the fixed point of space P. 26 , typically of 100 μm diameter, at any time with the aid of a second goniometer in two spatial directions around S as a fulcrum illuminate. At the same time, the object beam traverses 22 the same section in which then the desired interference figure is imprinted.

Mit einer entsprechenden Einstellung der numerischen Apertur der Linse des Schreibkopfes 32 des Objektstrahles 22 können unterschiedliche Öffnungswinkel des Objektstrahles 22 und der Durchmesser seines Fokus 24 und dann auch des abgestrahlten Strahles bei der Hologrammwiedergabe eingestellt werden. With a corresponding adjustment of the numerical aperture of the lens of the write head 32 of the object beam 22 can different opening angles of the object beam 22 and the diameter of his focus 24 and then also the radiated beam in the hologram reproduction can be adjusted.

Es versteht sich, dass der Objektstrahl 22 nicht zwangsweise eine rotationssymmetrische Welle darstellen muss, die mit einer herkömmlichen Linse fokussiert wird, sondern er kann auch mit einer Linse, die in den beiden Achsen unterschiedliche Brennweite haben, geformt werden. Dies führt dazu, dass bei der Rekonstruktion aus jedem Pixel ein unsymmetrischer Strahl mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln in x- und y-Richtung entsteht. Dies wäre z.B. von Vorteil wenn eine unsymmetrische Ausleuchtung eines Zuschauerraumes gewünscht wird.It is understood that the object beam 22 does not necessarily have to represent a rotationally symmetric wave, which is focused with a conventional lens, but it can also be formed with a lens having different focal lengths in the two axes. This leads to the reconstruction of each pixel being an asymmetrical beam with different opening angles arises in the x and y directions. This would be advantageous, for example, if an asymmetrical illumination of an auditorium is desired.

Es wird, wie bereits grundsätzlich in dem Stand der Technik nach der DE 199 34 162 B4 bekannt, vorgeschlagen, entweder in ein einziges Hologramm die Pixel aller Grundfarben der Projektion hintereinander oder gleichzeitig mit den entsprechenden Belichtungslasern einzubelichten. Alternativ wird vorgeschlagen, für jede einzelne Farbe vollkommen identische Hologramme mit dem gleichen Verfahren und Aufbau als Masterhologramme, sogenannte H1 Hologramme, aufzunehmen, die dann mit den üblichen Vervielfältigungsverfahren als Kopien, sogenannte H2 Hologramme, für die Anwendungen hergestellt werden können. Es versteht sich, dass die verwendeten optischen Bauteile wie Glasfaser und Optiken für die Gestaltung des Referenzstrahles 20 und des Objektstrahles 22 dann achromatisch sein sollten. It is, as already basically in the prior art according to the DE 199 34 162 B4 It is proposed that the pixels of all primary colors of the projection be imprinted in a single hologram in succession or simultaneously with the corresponding exposure lasers. Alternatively, it is proposed to record for each individual color completely identical holograms with the same method and structure as master holograms, so-called H1 holograms, which can then be produced with the usual duplication methods as copies, so-called H2 holograms, for the applications. It is understood that the optical components used such as glass fiber and optics for the design of the reference beam 20 and the object beam 22 then should be achromatic.

Da Bildschirme für Spektralbereiche außerhalb des sichtbaren Bereiches z.B. UV- und IR-Bereichs zur Anwendung in Simulatoren für UV-Kameras und IR-Kameras (Nacht- und Wärmebildkameras) auch auf dem Markt benötigt werden, sehen weitere bevorzugte Ausgestaltungen auch vor, dass mit den dafür geeigneten Hologrammmaterialien und Lasern auch holographische Bildschirme mit dem gleichen Verfahren und Vorrichtungen wie im sichtbaren Bereich hergestellt werden können.Since screens for spectral ranges outside the visible range e.g. UV and IR range for use in simulators for UV cameras and IR cameras (night and thermal imaging cameras) are also required in the market, further preferred embodiments also provide that with the hologram materials and lasers suitable for holographic screens with the same method and devices as in the visible range can be produced.

Die 5a, 5b und 5c zeigen Rekonstruktion von Hologrammaufnahmen nach 3a, 3b und 3c mit Hilfe einer ebenen Welle als Ausschnitt des Projektorstrahles aus der Projektorquelle im Punkt P. Die 6a, 6b und 6c zeigen Rekonstruktion von Hologrammaufnahmen nach 4a, 4b und 4c mit einer ebenen Welle aus Projektorquelle im Punkt P.The 5a . 5b and 5c show reconstruction of hologram images 3a . 3b and 3c using a plane wave as a section of the projector beam from the projector source at point P. The 6a . 6b and 6c show reconstruction of hologram images 4a . 4b and 4c with a plane wave from projector source in point P.

Die Rekonstruktion des Hologramms 26 geschieht wie bei anderen Reflexionshologrammen mit Hilfe des konjugierten Strahl des Referenzstrahls, d.h. mit Strahlen 38 die hier ihren Ursprung in dem raumfesten Quellenpunkt des Projektors P haben wie in 5 für den Fall der Belichtung nach 3 und in 6 den Fall der Belichtung in 4 dargestellt ist. Für einzelne Pixel sind dies einzelne annähernd parallele Strahlen 38 aus dem aufgeweiteten Projektionsstrahl 40, der die einzelnen Grundfarben der Projektion beinhalten. Hier entsteht wie die 5 und 6 zeigen, für jede Position eines einfallenden Strahlenbündels dann ein aufgeweitetes Strahlenbündel 42 mit einem Öffnungswinkel der dem Winkel des fokussierten Objektstrahls 22 entspricht. The reconstruction of the hologram 26 As with other reflection holograms, this is done with the aid of the conjugate beam of the reference beam, ie with beams 38 which have their origin here in the spatially fixed source point of the projector P as in 5 in the case of exposure after 3 and in 6 the case of exposure in 4 is shown. For individual pixels, these are individual approximately parallel rays 38 from the expanded projection beam 40 , which contain the individual basic colors of the projection. Here arises like the 5 and 6 show for each position of an incident beam then an expanded beam 42 with an aperture angle of the angle of the focused object beam 22 equivalent.

Da die Achse 30 des Objektstrahles 22 kontinuierlich während der Aufnahme von einer Position des Scans zu einer anderen über die gesamte Fläche des Hologramms 26 geändert wird, gilt dies auch für die Wiedergabe der Strahlenbündel, die von diesen Positionen des Hologramms 26 abgestrahlt werden. Wenn z.B. ein paralleler Strahl 38 von dem Ort des Projektors P auf das Hologramm 26 fällt, wie schematisch in 5 und 6 für die drei Positionen an der oberen Kante, in der Mitte und an der unteren Kante des Hologramms in jeweils a), b) und c) dargestellt wird, entstehen unterschiedliche Strahlenbündel 42 aus dem Hologramm 26, die jedoch alle in Richtung Zuschauer mit unterschiedlichen Abstrahlwinkel aus dem Hologramm 26 gerichtet sind. Because the axis 30 of the object beam 22 continuously while recording from one position of the scan to another over the entire area of the hologram 26 is changed, this also applies to the reproduction of the ray bundles from these positions of the hologram 26 be radiated. For example, if a parallel beam 38 from the location of the projector P to the hologram 26 falls as schematically in 5 and 6 for the three positions at the upper edge, in the middle and at the lower edge of the hologram in each case a), b) and c), different beams are formed 42 from the hologram 26 However, they all face spectators with different viewing angles from the hologram 26 are directed.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht für die technische Realisierung deshalb vor, dass die beiden Schreibköpfe 34, 36 für Referenzstrahl 20 und Objektstrahl 22 um zwei gekreuzte orthogonale Achsen in Schwenkrichtungen 44, 46 drehbar, d.h. in einem Goniometer 47, 50 mit dem gemeinsamen Drehpunkt S in Mitte des Hologrammmaterials montiert sind, wie dies in 7a angedeutet ist. Die Schreibköpfe 34, 36 werden beide um die zwei (x, y)-Koordinatenachsen am Hologramm 26 während des Scans mit entsprechenden Winkelantrieben gleichmäßig gedreht, um die jeweilige Achsenausrichtung, des Referenzstrahles 20 zum Projektorort P und des Objektstrahles 22 in Richtung zum Zuschauer 15 beizubehalten und gleichzeitig die gleiche Stelle im Hologramm 26 auszuleuchten.A preferred embodiment provides for the technical realization, therefore, that the two write heads 34 . 36 for reference beam 20 and object beam 22 around two crossed orthogonal axes in pivoting directions 44 . 46 rotatable, ie in a goniometer 47 . 50 are mounted with the common pivot point S in the middle of the hologram material, as in 7a is indicated. The writing heads 34 . 36 both are around the two (x, y) coordinate axes on the hologram 26 during the scan with corresponding angle drives evenly rotated to the respective axis orientation, the reference beam 20 to the projector location P and the object beam 22 towards the viewer 15 maintain and at the same time the same place in the hologram 26 illuminate.

Die 7a und 7b zeigen den Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Belichtungsvorrichtung 48 für Bildschirmhologramme. Zwei Belichtungsköpfe 34, 36 mit Referenzstrahl 20 von hinten und Objektstrahl 22 von vorne sind immer mit Goniometern 47, 50 auf den gemeinsamen Ort S des Hologramms 26 gerichtet, während beide Schreibköpfe 34, 36 mit Hilfe eines Zeilenscans 52 in x-Richtung und mit Hilfe von Zeilensprüngen 54 in y-Richtung gemeinsam entlang der ganzen Fläche 56 des Hologramms 26 bewegt werden. Gleichzeitig wird die Ausrichtung des Referenzstrahles 20 auf den Ursprungsort des Projektors P und die Ausrichtung des Objektstrahles 22 zum Zuschauerraum kontinuierlich nachgestellt.The 7a and 7b show the construction of a first embodiment of an exposure device 48 for screen holograms. Two exposure heads 34 . 36 with reference beam 20 from behind and object beam 22 from the front are always with goniometers 47 . 50 to the common place S of the hologram 26 directed while both writing heads 34 . 36 with the help of a line scan 52 in the x-direction and with the help of interlaced lines 54 in y-direction together along the whole surface 56 of the hologram 26 to be moved. At the same time, the orientation of the reference beam 20 to the origin of the projector P and the orientation of the object beam 22 continuously adjusted to the auditorium.

Die 8a und 8b zeigen den Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer Belichtungsvorrichtung 48 für Bildschirmhologramme mit Beleuchungsköpfen oder Schreibköpfen 34, 36 in kardanischer Drehvorrichtung 58 alternativ zu der ersten Ausführungsform der 7a und 7b mit Goniometern 47, 50. Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Korrektureinrichtung 59 zur zusätzlichen Korrektur der Höhen- und Seitenstellung des Beleuchtungskopfes des Objektstrahles 22 für die gemeinsame Belichtung im Punkt S angedeutet.The 8a and 8b show the structure of a second embodiment of an exposure device 48 for screen holograms with lighting heads or writing heads 34 . 36 in gimbal turning device 58 Alternatively to the first embodiment of 7a and 7b with goniometers 47 . 50 , In the second embodiment, a correction means 59 for additional correction of the height and side position of the illumination head of the object beam 22 for the common exposure in point S indicated.

9 zeigt den Strahlengang des Referenzstrahls 20 und Objektstrahles 22 bis zum Hologramm 26 über zwei Monomode-Glasfasern 60, 62 mit einer optischen Weglängendifferenz vom Trennpunkt der Strahlen O bis zu ihrem Kreuzpunkt S im Hologramm, die kleiner als die Kohärenzlänge des Lasers 66 sein soll. Im Trennpunkt O werden die beiden Strahlen 20, 22 durch einen Strahlteiler 64 aus einem Laserstrahl 68 aus einem Laser 66 erzeugt. 9 shows the beam path of the reference beam 20 and object beam 22 to the hologram 26 over two monomode fibers 60 . 62 with an optical path length difference from the separation point of the beams O to their cross point S in the hologram, which is smaller than the coherence length of the laser 66 should be. In the separation point O, the two beams 20 . 22 through a beam splitter 64 from a laser beam 68 from a laser 66 generated.

Insgesamt sind in den 7 bis 9 bevorzugte Ausgestaltungen beispielhafter Belichtungsvorrichtungen 48 zur Belichtung des ganzen Hologramms 26 dargestellt. 7a zeigt eine Belichtungseinrichtung 49 für den Referenzstrahl 20 und Objektstrahl 22 als zwei um ihre zwei Achsen (x, y) jeweils in einem Goniometer 47, 50 in die Schwenkrichtungen 44, 46 schwenkbare Schreibköpfe 34, 36 beidseitig am Hologramm 26, die gemeinsam mit einer zweiachsigen Schiebevorrichtung 31 über die ganze Hologrammfläche 56, welche in der Ebene (x, y) liegt, verschiebbar sind. Hier ist angedeutet, wie beide Schreibköpfe 36, 34 sowohl um ihre beiden Achsen schwenkbar sind, als auch gemeinsam rasterförmig in den zwei Koordinatenachsen entlang der (x, y)-Ebene verschoben werden können. 7b zeigt den Aufbau der Belichtungsvorrichtung 48 von 7a in Aufsicht. Hier wird dargestellt, wie das ganze Hologramm 26 zeilenartig mit den beiden Schreibstrahlen in der (x, y)-Ebene abgefahren werden kann.Overall, in the 7 to 9 preferred embodiments of exemplary exposure devices 48 for the exposure of the whole hologram 26 shown. 7a shows an exposure device 49 for the reference beam 20 and object beam 22 as two around their two axes (x, y) each in a goniometer 47 . 50 in the swing directions 44 . 46 swiveling writing heads 34 . 36 on both sides of the hologram 26 that work together with a biaxial pusher 31 over the whole hologram surface 56 , which lies in the plane (x, y), are displaceable. Here is hinted how both writing heads 36 . 34 are both pivotable about their two axes, and can be moved together in a grid pattern in the two coordinate axes along the (x, y) plane. 7b shows the construction of the exposure device 48 from 7a in supervision. Here is shown how the whole hologram 26 line-like with the two writing beams in the (x, y) plane can be traversed.

Die Steuerung des gesamten Ablaufs der Belichtung, d.h. des Scans in zwei Richtungen, die Winkelstellung der Goniometer 47, 50 der Schreibköpfe 36, 34 und die Bestrahlungsparameter des Belichtungslasers 66 geschieht über einen Mikroprozessor (µP) der mit einem entsprechenden Steuerprogramm eines Computers (PC) angesteuert wird, wie dies in 7a angedeutet ist. The control of the entire sequence of the exposure, ie the scan in two directions, the angular position of the goniometer 47 . 50 the writing heads 36 . 34 and the irradiation parameters of the exposure laser 66 happens via a microprocessor (μP) which is controlled by a corresponding control program of a computer (PC), as shown in 7a is indicated.

Als Alternative könnten die Schreibköpfe 36, 34 anstatt mit Goniometern 50 in 7 in einer kardanischen Aufhängung – kardanische Drehvorrichtung 58 – wie in 8a und 8b dargestellt ist, gedreht werden. Hier wäre jedoch eine zusätzliche Positionskorrektor in zwei Achsen an einem der Arme, z.B. an dem Arm, der den Beleuchtungskopf – Schreibkopf 34 – des Objektstrahles 22 trägt, vorteilhaft, wie dies in der 8a – Korrektureinrichtung 59 – angedeutet wird, um eine gleichzeitige Belichtung vom gleichen Pixelvolumen im Hologramm 26 mit den beiden Strahlen 20, 22 zu erzielen.As an alternative, the writing heads could 36 . 34 instead of goniometers 50 in 7 in a gimbal - cardanic turning device 58 - as in 8a and 8b is shown, are rotated. Here, however, would be an additional position corrector in two axes on one of the arms, for example on the arm, the lighting head - write head 34 - the object beam 22 carries, beneficial, as in the 8a - Correction device 59 - is hinted at a simultaneous exposure of the same pixel volume in the hologram 26 with the two rays 20 . 22 to achieve.

Es versteht sich, dass es auch möglich ist, das Hologramm 26 selbst in zwei Achsen unter zwei feststehenden Schreibköpfen 32, 34, die dann weiterhin nur die notwendigen Winkelbewegungen ausführen, zu bewegen. Auch ist eine einachsige Bewegung des Hologramms, z.B. beim Abwickeln des Hologrammfilms von einer Trommel durchführbar, während die beiden Schreibköpfe 36, 34 dann noch in ihre orthogonale Richtung entlang des Hologramms 26 gescannt werden.It is understood that it is also possible to use the hologram 26 even in two axes under two fixed writing heads 32 . 34 , which then continue to perform only the necessary angular movements to move. Also, a uniaxial movement of the hologram, for example, when unwinding the hologram film from a drum feasible, while the two write heads 36 . 34 then in their orthogonal direction along the hologram 26 be scanned.

9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer bevorzugt vorgesehenen Strahlführung von einem Laser 66 bis zu den Schreibköpfen 36, 34 für den Referenzstrahl 22 und den Objektstrahl 22. Vorzugsweise wird der Laserstrahl 68 über eine monomodige flexible Glasfaser 60, 62, wie in der 9 dargestellt ist, jedem der Schreibköpfe 36, 34 zugeführt. Dadurch ist gewährleistet, dass die Strahlführung und die optische Weglänge bis zum Punkt S im Hologramm 26, trotz der schnellen Winkelbewegungen der Schreibköpfe 36, 34 um die zwei orthogonale Achsen x und y und gleichzeitiger Scanbewegung entlang der Achsen, stabil bleibt. Die Verwendung von monomodigen Glasfasern 60, 62 sorgt für eine ausreichend hohe Strahlqualität für die Herstellung der erwünschten Interferenzen im Hologramm 26 unabhängig von ihrer Übertragungslänge. 9 shows an embodiment of a preferably provided beam guidance of a laser 66 up to the writing heads 36 . 34 for the reference beam 22 and the object beam 22 , Preferably, the laser beam becomes 68 over a monomodige flexible glass fiber 60 . 62 , like in the 9 is shown, each of the write heads 36 . 34 fed. This ensures that the beam guidance and the optical path length to the point S in the hologram 26 , despite the fast angular movements of the writing heads 36 . 34 around the two orthogonal axes x and y and simultaneous scanning movement along the axes, remains stable. The use of monomode glass fibers 60 . 62 ensures a sufficiently high beam quality for the production of the desired interference in the hologram 26 regardless of their transmission length.

Die beiden Strahlen 20, 22 Referenz- und Objektstrahl sollen vom gleichen Laser 66 stammen, der vorzugsweise nur eine longitudinale Resonatormode mit hoher Frequenzstabilität hat, damit ihre Interferenzfähigkeit jederzeit gesichert ist. Die Spaltung des Laserstrahles 68 in diese zwei Strahlen 20, 22 ist beispielsweise mit Hilfe eines Teilerprismas 70 als Strahlteiler 64 in dem Punkt O vorgesehen. Dieses Teilerprisma 70 kann entweder ein Polarisationsteilerprisma oder ein halbdurchlässiges Prisma sein. Die Strahlteilung ist auch mit einem Glasfaser-Strahlteiler (nicht dargestellt) möglich. Um Interferenzen in dem Hologramm 26 zu bilden, ist es vorteilhaft, dass die Differenz des Lichtweges von dem Punkt O bis zum Belichtungsvolumen S am Hologramm 26 über die zwei getrennten Glasfasern 60, 62 zu den beiden Köpfen 36, 34 kürzer ist als die Kohärenzlänge des Lasers 66. Bevorzugt gilt diese Bedingung auch für jede beliebige Position der Köpfe 36, 34 bei der Belichtung des ganzen Hologramms 26. The two rays 20 . 22 Reference and object beam should be from the same laser 66 , which preferably has only one longitudinal resonator mode with high frequency stability, so that their interference ability is ensured at all times. The splitting of the laser beam 68 in these two rays 20 . 22 is for example with the help of a splitter prism 70 as a beam splitter 64 provided in the point O. This divider prism 70 may be either a polarization splitter prism or a semipermeable prism. The beam splitting is also possible with a glass fiber beam splitter (not shown). To interference in the hologram 26 It is advantageous that the difference of the light path from the point O to the exposure volume S at the hologram 26 over the two separate glass fibers 60 . 62 to the two heads 36 . 34 shorter than the coherence length of the laser 66 , Preferably, this condition also applies to any position of the heads 36 . 34 during the exposure of the whole hologram 26 ,

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die lineare Polarisation der beiden Schreibstrahlen am Belichtungsort S zur Bildung von Interferenzen jederzeit gleich ist, was mit bekannten Maßnahmen, wie z.B. polarisationserhaltenden Glasfasern 60, 62 oder mit dem Einbau von Polarisatoren mit gleicher Orientierung in den beiden Schreibköpfen 36, 34 für den Referenzstrahl 20 und den Objektstrahl 22 leicht durchführbar ist. Um einen erwünschtem höchstmöglichen Kontrast der Interferenzen zwischen Referenzstrahl 20 und Objektstrahl 22 auszubilden, ist die gleiche Strahlintensität im Überlagerungsvolumen S beider Strahlen 20, 22 im Hologramm 26 vorteilhaft. Mit den Anordnungen der Schreibköpfe 36, 34 in den 3a, 3b und 3c und in den 4a, 4b und 4c sowie in der Strahlführung in 9 ist dafür gesorgt, dass dies immer der Fall ist. Jedoch können eventuelle Unterschiede der Intensitäten mit bekannten kontinuierlichen Strahlabschwächern in einem der Strahlengänge der Schreibköpfe 36, 34 leicht aufeinander ausgeglichen werden.Furthermore, it is advantageous if the linear polarization of the two writing beams at the exposure location S for the formation of interferences is the same at all times, which is the case with known measures, such as, for example, polarization-maintaining glass fibers 60 . 62 or with the installation of polarizers with the same orientation in the two write heads 36 . 34 for the reference beam 20 and the object beam 22 is easy to carry out. To achieve a desired maximum possible contrast of interferences between reference beam 20 and object beam 22 is the same beam intensity in the overlay volume S of both beams 20 . 22 in the hologram 26 advantageous. With the arrangements of the writing heads 36 . 34 in the 3a . 3b and 3c and in the 4a . 4b and 4c as well as in the beam guidance in 9 is ensured that this is always the case. However, possible differences in intensities with known continuous beam attenuators in one of the beam paths of the write heads 36 . 34 be easily balanced.

Die verwendeten Glasfasern 60, 62 sind vorzugsweise monomode Fasern mit einem typischen Kerndurchmesser im sichtbaren Bereich von 2 ωf = 5 µm und einer numerischen Apertur NAf = 0,11. Der ganze Abstrahlwinkel ist αf = 12.6°. Wird für den Objektstrahl ein ganzer Abstrahlwinkel der Pixel des Hologramms von αo = 45° d.h. mit einer numerischen Apertur der Linse von NAo = 0,38 gewünscht, dann ergibt sich für den Fokusdurchmesser des Objektstrahles 22 von 2 ωo = 2 ωf NAf/NAo = 1,45 µm. The glass fibers used 60 . 62 are preferably monomode fibers with a typical core diameter in the visible range of 2 ω f = 5 μm and a numerical aperture NA f = 0.11. The whole radiation angle is α f = 12.6 °. If a total beam angle of the pixels of the hologram of α o = 45 °, ie with a numerical aperture of the lens of NA o = 0.38, is desired for the object beam, this results for the focus diameter of the object beam 22 of 2 ω o = 2 ω f NA f / NA o = 1.45 μm.

Als Beleuchtungslaser 66 für das Masterhologramm ist ein gepulster Laser einem Dauerstrichlaser vorzuziehen. Mit der Verwendung eines gepulsten Lasers mit sehr kurzer Pulsdauer, d.h. typischerweise im Bereich von einigen Nano- oder Picosekunden ist die Interferenzfähigkeit der beiden Schreibstrahlen trotz beliebiger Bewegung der Schreibköpfe 32, 34, der Glasfaser 60, 62 und mechanischer Instabilitäten des gesamten Aufbaus jederzeit gesichert, insbesondere wenn die optische Weglängendifferenz vom Laser 66 bis zum Hologramm 26 entlang der beiden Fasern 60, 62 kürzer ist als die Kohärenzlänge des Lasers 66. Als gepulste Laser bieten sich z.B. Qgeschaltete Laser mit einer Pulsdauer von Nanosekunden und Pulswiederholfrequenz von z.B. 50 kHz und Kohärenzlänge von einigen zehn Zentimetern oder modengekoppelte Laser an mit einer Pulsdauer im Picosekundenbereich mit einer Pulswiederholfrequenz von z.B. 100 MHz und einer typischen Kohärenzlänge von einigen Millimetern. Die einzelnen RGB Farben können durch Frequenzverdopplung bzw. Frequenzaufspaltung in optisch parametrischen Oszillatoren mit anschließender Summenfrequenz bzw. Differenzfrequenzbildung hergestellt werden. Ein solcher Weg wird z.B. in der DE 199 34 162 B4 , „Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bildschirmhologrammen, sowie Bildschirmhologramm“ bereits vorgeschlagen, wie oben erwähnt wurde. Es versteht sich, dass auch andere Laser, die die geforderten RGB-Farben mit ausreichender Leistung und Frequenzreinheit bzw. -stabilität liefern, ebenfalls verwendet werden können. As a lighting laser 66 For the master hologram, a pulsed laser is preferable to a continuous wave laser. With the use of a pulsed laser with a very short pulse duration, ie typically in the range of a few nano- or picoseconds, the interference capability of the two write beams despite any movement of the write heads 32 . 34 , the fiberglass 60 . 62 and mechanical instabilities of the entire structure at any time secured, especially if the optical path length difference from the laser 66 to the hologram 26 along the two fibers 60 . 62 shorter than the coherence length of the laser 66 , Pulsed lasers are, for example, Q-switched lasers with a pulse duration of nanoseconds and pulse repetition frequency of eg 50 kHz and coherence length of several tens of centimeters or mode-locked lasers with a pulse duration in the picosecond range with a pulse repetition frequency of eg 100 MHz and a typical coherence length of a few millimeters. The individual RGB colors can be produced by frequency doubling or frequency splitting in optical parametric oscillators with subsequent sum frequency or difference frequency formation. Such a way is eg in the DE 199 34 162 B4 , "Method and apparatus for the production of screen holograms, as well as screen hologram" already proposed, as mentioned above. It is understood that other lasers that provide the required RGB colors with sufficient power and frequency purity can also be used.

Die Belichtungsspur in dem Hologramm 26 wird vorzugsweise aus einer Vielzahl von parallelen Zeilen ähnlich wie die Spuren von Zeilen in Fernsehröhren bestehen. Damit eine möglichst lückenlose Belichtung des Hologramms 26 stattfindet, sollen benachbarte Pixel die von einzelnen Pulsen des Lasers 66 generiert werden, möglichst nahe an einander liegen. Außerdem sollen die Pixel benachbarter Zeilen auch möglichst dicht bei einander liegen Diese Überlagerung benachbarter Pixel in den Zeilen und von einer Zeile zu der nächsten wird in 10 schematisch gezeigt. The exposure track in the hologram 26 will preferably consist of a plurality of parallel lines similar to the tracks of lines in television tubes. So that as complete as possible exposure of the hologram 26 takes place, adjacent pixels are the individual pulses of the laser 66 be generated as close as possible to each other. In addition, the pixels of adjacent lines should also be as close together as possible. This superimposition of adjacent pixels in the lines and from one line to the next is shown in FIG 10 shown schematically.

10 zeigt ein dichtes Aneinanderreihen der Hologrammpixel 72 im Bildschirmhologramm 26 entlang einer Zeile 74 und zwischen benachbarten Zeilen bei einem kreisförmigen Strahl. 10 shows a close juxtaposition of the hologram pixels 72 in the screen hologram 26 along a line 74 and between adjacent lines in a circular beam.

Es ist angestrebt dass eine vollständige Sättigung der Belichtung in jedem einzelnen Puls in dem Hologrammmaterial erreicht wird. Dann wird die gesamte Information über die momentane Ausrichtung des Referenzstrahles 20 und des Objektstrahles 22 und der Öffnungswinkel des Objektstrahles 20 in jedem Pixel 72 für ihren Standort eindeutig im Hologramm 26 eingefroren. It is desirable to achieve complete saturation of the exposure in each individual pulse in the hologram material. Then all the information about the current orientation of the reference beam will be 20 and the object beam 22 and the opening angle of the object beam 20 in every pixel 72 for their location clearly in hologram 26 frozen.

Um eine möglichst lückenlose Bedeckung der ganzen Hologrammfläche mit Pixeln 72, die von ihrer Belichtung gesättigt sind, zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass nicht alleine kreisrunde Strahlen mit einer Gauß-Verteilung ihres radialen Intensitätsverlaufs zur Belichtung benutzt werden, sondern auch Strahlen, die mit Hilfe bekannter refraktiver Strahlformungselemente in den Schreibköpfen 36, 34 in Strahlen mit einer konstanten Intensität („top hat“ Intensitätsverteilung) umgewandelt werden. Mit den bekannten Strahlformungselementen können auch beliebig andere Strahlquerschnitten als ein kreisförmiger, z.B. als ein Rechteck oder anderes Polygon hergestellt und während des Scans aneinander gereiht werden, wie dies in 11 dargestellt wird. To cover the entire hologram surface with pixels as seamlessly as possible 72 to achieve saturation of their exposure, it is proposed that not only circular beams with a Gaussian distribution of their radial intensity distribution are used for the exposure, but also beams which are generated by means of known refractive beam shaping elements in the write heads 36 . 34 in beams with a constant intensity ("top hat" intensity distribution) to be converted. With the known beam-shaping elements and any other beam cross-sections than a circular, for example, as a rectangle or other polygon produced and strung together during the scan, as in 11 is pictured.

11 zeigt ein dichtes Aneinanderreihen der Hologrammpixel 72 im Bildschirmhologramm 26 entlang einer Zeile 74 und zwischen benachbarten Zeilen 74 bei einem sechseckigen Strahl. 11 shows a close juxtaposition of the hologram pixels 72 in the screen hologram 26 along a line 74 and between adjacent lines 74 at a hexagonal beam.

12 zeigt eine Reihe der getrennten Fokuspunkte 24 der dicht aneinandergereihten Hologrammpixel 72 in einer Ebene außerhalb des Hologrammmaterials. Die Achse 30 der Bildpixel 72 sind auch angedeutet. 12 shows a series of the separated focus points 24 the tightly packed hologram pixels 72 in a plane outside the hologram material. The axis 30 the image pixel 72 are also indicated.

Jede Pixelbelichtung ist ein Abbild einer Kugelwelle, die von einem Fokus 24 ausgeht, der vor bzw. hinter der Hologramm 26 liegt. Diese Foki 24 liegen in einem bestimmten Abstand von der Reihe 74 der Pixel 72 des Hologramms 26, wie in 12 angedeutet wird, und sind wegen ihrer kleineren Größe deutlich von einander getrennt. Bei der Rekonstruktion mit dem konjugierten Referenzstrahl wird diese Kugelwelle wieder exakt so hergestellt, als hätte sie ihren Ursprungsort in diesem Fokus 24, der je nach Belichtungsanordnung vor oder hinter dem Hologramm 26, wie in den Bildern 5a–5c und 6a–6c für den letzten Fall dargestellt ist. Es muss für das Verständnis der Ausbreitung der Wellen von den einzelnen Pixeln 72 und ihre Überlagerung im Raum hinter dem Bildschirm bemerkt werden, dass die Quelle jeder Pixelwelle der Ort des Fokus 24 des Objektstrahles 22 ist und dass der Überlagerungsbereich beider Strahlen 20, 22 eine Interferenzstruktur beinhaltet, die ein dreidimensionales Bild des gesamten Strahlenganges des Objektstrahles 22 von diesem Fokus 24 bis zum Zuschauer 15 im Hologramm 26 gespeichert ist. Wie oben für einen Öffnungswinkels des Objektstrahles von 45° abgeschätzt, würde dann der Durchmesser des Fokus 1,45 µm betragen und der Pixeldurchmesser dagegen 100 µm mit einem Fokusabstand vom Hologramm von 120 µm.Each pixel exposure is an image of a spherical wave, that of a focus 24 goes out, in front of or behind the hologram 26 lies. These foci 24 are at a certain distance from the row 74 the pixel 72 of the hologram 26 , as in 12 is indicated, and are clearly separated because of their smaller size. In the reconstruction with the conjugate reference beam, this spherical wave is again made exactly as if it had its origin in this focus 24 depending on the exposure arrangement in front of or behind the hologram 26 as shown in Figures 5a-5c and 6a-6c for the last case. It needs to understand the propagation of the waves from the individual pixels 72 and their overlay in the room behind the screen will be noticed that the Source of each pixel wave the location of the focus 24 of the object beam 22 is and that the overlapping area of both beams 20 . 22 includes an interference structure, which is a three-dimensional image of the entire beam path of the object beam 22 from this focus 24 to the spectator 15 in the hologram 26 is stored. As previously estimated for an opening angle of the object beam of 45 °, the diameter of the focus would then be 1.45 μm and the pixel diameter would be 100 μm with a focal distance from the hologram of 120 μm.

Bei einer typischen Anzahl von 10.000 Zeilen für ein 1 m × 1 m großes Hologramm mit einem angestrebtem Pixeldurchmesser von 0,1 mm müssten dann 10.000 Pixel entlang der Zeile 74 geschrieben werden. Mit einer Zeilen-Vorschubschubsgeschwindigkeit 5 m/sek und einer Pulsfrequenz des Lasers 66 von 50 kHz würde die Dauer der Belichtung einer Zeile 74 von 1 m Länge dann 0,2 sek betragen und mit einer Verzögerung zum Beginn der nächsten Zeilenbeschriftung von 0,8 sek die Belichtungsdauer des ganzen Hologramms 10.000 Sekunden oder 2,8 Stunden dauern. Mit einem Pixeldurchmesser von 10 µm würde sich der Fokusabstand zum Schirm auf 12 µm verkürzen, die Anzahl der Pixel 72 pro Zeile 74 und die Anzahl der Zeilen 74 sich auf 100.000 erhöhen und bei gleicher Schreibgeschwindigkeit die gesamte Belichtung 78 Stunden dauern. For a typical number of 10,000 lines for a 1m x 1m hologram with a target pixel diameter of 0.1mm, then 10,000 pixels would have to be along the line 74 to be written. With a line feed rate of 5 m / sec and a pulse frequency of the laser 66 of 50 kHz would be the duration of the exposure of a line 74 then 1 m in length, then 0.2 sec, and with a delay to the start of the next line inscription of 0.8 sec, the exposure time of the entire hologram takes 10,000 seconds or 2.8 hours. With a pixel diameter of 10 microns, the focal distance to the screen would shorten to 12 microns, the number of pixels 72 per line 74 and the number of lines 74 increase to 100,000 and at the same writing speed the total exposure takes 78 hours.

Alle Parameter – die Pixelgröße, die Vorschubsgeschwindigkeit des Zeilenscans und die Zeilendichte – sollten an die Belichtungsempfindlichkeit des Hologrammmaterials, die Strahlleistung des Lasers 66 und seine Pulswiederholfrequenz angepasst werden. Geht man von einem Pulslaser mit einer Pulsfrequenz von 50 kHz und wieder von einem Pixeldurchmesser von 100 µm und einer mittleren Strahlleistung von 1 W aus, dann ist die Pulsenergie 2 × 10–5 J. Die Belichtungsstärke pro Pixel 72 mit einer Fläche von 10–4 cm2 ist dann 2 × 10–1 J/cm2 = 200 mJ/cm2. All parameters - the pixel size, the line scan speed and the line density - should depend on the exposure sensitivity of the hologram material, the beam power of the laser 66 and its pulse repetition frequency can be adjusted. Assuming a pulse laser with a pulse frequency of 50 kHz and again of a pixel diameter of 100 microns and a mean beam power of 1 W, then the pulse energy is 2 × 10 -5 J. The exposure intensity per pixel 72 with an area of 10 -4 cm 2 is then 2 × 10 -1 J / cm 2 = 200 mJ / cm 2 .

Dieser Wert übertrifft jedoch den Sättigungswert eines Silberhalogenid Hologrammmaterials (3 mJ/cm2) um einen Faktor 67. Es könnten dann entweder die mittlere Leistung des Lasers 66 um diesen Faktor auf 15 mW reduziert werden oder die Anzahl der Belichtungen mit einem einzigen Puls mit entsprechender Strahlteilung und damit die gesamte Belichtungszeit des Hologramms herabgesetzt werden. However, this value exceeds the saturation value of a silver halide hologram material (3 mJ / cm 2 ) by a factor of 67. Either the average power of the laser 66 this factor can be reduced to 15 mW or the number of exposures can be reduced with a single pulse with appropriate beam splitting and thus the total exposure time of the hologram.

Es versteht sich dass diese Zahlenbeispiele, die sich auf einige typische leicht realisierbare Parameter von Scannern, Beleuchtungsoptiken, Hologrammmateralien und Lasern beziehen, nur dazu dienen, um die grundsätzliche Durchführbarkeit der Erfindung zu demonstrieren und dass diese Größen einzeln von Fall zu Fall in weiten Bereichen variiert werden können.It should be understood that these numerical examples, which relate to some typical readily realizable parameters of scanners, illumination optics, hologram materials and lasers, serve only to demonstrate the basic practicability of the invention and that these quantities vary widely from case to case can be.

13 zeigt eine beispielhafte Aufteilung des Objektstrahles 22 in mehrere Belichtungsstrahlen der unterschiedlichen Ordnungen in einem Transmissionsgitterhologramm zwischen Glasfaser 62 und Belichtungsoptik des Objektstrahles 22. 13 shows an exemplary division of the object beam 22 into several exposure beams of different orders in a transmission grating hologram between fiber 62 and exposure optics of the object beam 22 ,

Um eine bessere Verteilung der einzelnen Belichtungen über die gesamte Hologrammfläche zu erzielen, wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, nicht nur eine einzelne Belichtung in jedem Zeitpunkt durchzuführen sondern u.U. eine Reihe von Belichtungen gleichzeitig durchzuführen. Um dies zu bewerkstelligen, wird vorgeschlagen vor der Fokussieroptik des Objektstrahles 22 in den parallelen Strahlengang, wie in 13 dargestellt ist, ein Liniengitter 76 bzw. ein Kreuzgitter 78 zu integrieren, mit dem ein Aufspalten des Strahles 22 in mehrere Beugungsordnungen durchgeführt wird, wie dies in 14 gezeigt wird. In order to achieve a better distribution of the individual exposures over the entire hologram surface, it is proposed according to a particularly preferred embodiment not only to carry out a single exposure at each time, but possibly to perform a series of exposures simultaneously. To accomplish this, it is proposed in front of the focusing optics of the object beam 22 in the parallel beam path, as in 13 is shown, a line grid 76 or a cross grid 78 to integrate, with a splitting of the beam 22 is performed in several diffraction orders, as in 14 will be shown.

14 zeigt einige Beispiele der Belichtungsmuster des Objektstrahles 22 nach der Strahlaufteilung im Transmissionsgitter in 13. 14 shows some examples of the exposure patterns of the object beam 22 after beam splitting in the transmission grating in 13 ,

Wird ein Liniengitter 76 verwendet, so erzeugt die Fokusieroptik zusätzlich zu der abgebildeten Linie 80 der 0-ten Ordnung im Fokus auf der Strahlachse eine Reihe von Linien 82 der höheren Ordnungen und bei einem Kreuzgitter 78 eine Anzahl von Punkten 84 als quadratisches Netz um den zentralen Punkt 86 der 0-ten Ordnung als Zentrum. Hierbei gilt die Braggsche Gitterformel Nλ = 2 g sin φ zwischen dem Winkel φ der Beugungsordnungen N = 0, 1, 2, 3 .... und g der Gitterkonstante bei der Wellenlänge des Strahles λ, wobei beim Kreuzgitter 78 die beiden Gitterkonstanten gx und gy in die orthogonalen Richtungen x und y eingesetzt werden müssen mit der Ausbildung von N×M Pixeln. Hier kann somit die verfügbare Laserpulsenergie auf eine Reihe N×M von Pixeln gleichzeitig verteilt werden, die dann eine N×M größere Flächenbedeckung als bei einem Pixel 72 in jedem Zeitpunkt des Scans erreicht werden kann. Becomes a line grid 76 used, then the focusing optics generates in addition to the imaged line 80 the 0th order focus on the beam axis a series of lines 82 the higher orders and at a cross grid 78 a number of points 84 as a square network around the central point 86 the 0th order as the center. In this case, the Bragg grating formula Nλ = 2 g sin φ between the angle φ of the diffraction orders N = 0, 1, 2, 3 .... and g of the lattice constant at the wavelength of the beam λ, wherein at the cross lattice 78 the two lattice constants g x and g y must be inserted in the orthogonal directions x and y with the formation of N × M pixels. Here, therefore, the available laser pulse energy can be distributed simultaneously to a row N × M of pixels, which then have an N × M larger area coverage than a pixel 72 can be reached at any time of the scan.

Diese Strahlaufteilung betrifft erst den Objektstrahl 22. Der zugehörige Referenzstrahl 20 kann als aufgeweiteter planer Strahl alle N×M Pixel gleichzeitig umfassen oder mit einem vergleichbaren Aufteilungsverfahren in N×M Einzelstrahlen zur Überlagerung mit den korrespondierenden aufgeteilten Objektstrahlen 22 zur Überlagerung gebracht werden.This beam splitting only affects the object beam 22 , The associated reference beam 20 For example, as an expanded planar beam, all N × M pixels may be included simultaneously or with a similar division method in N × M single beams for superposition with the corresponding split object beams 22 be brought to the overlay.

15 zeigt ein Beispiel eines Übereinanderstapels der Hologramme der drei Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (Blau) auf einer durchsichtigen Trägerplatte T mit einer zusätzlichen Absorberschicht A. 15 shows an example of a stack of holograms of the three colors red (R), green (G) and blue (blue) on a transparent support plate T with an additional absorber layer A.

16 zeigt ein Beispiel eines Übereinanderstapelns der Hologramme der RGB-Farben auf eine Trägerplatte T ohne Absorberschicht. 16 shows an example of stacking the holograms of the RGB colors on a support plate T without absorber layer.

Bevorzugte Ausführungsformen sehen für Anwendungen im sichtbaren Bereich eine identische Herstellung von z.B. drei Master-Hologrammen (H1) in jeder der Grundfarben Rot, Grün und Blau vor. Diese drei oder mehr Hologramme werden dann mit dem üblichen Replikationsverfahren der Holographie durch Abbelichten in eine beliebige Anzahl von Kopien (H2) übertragen. Jedes dieser RGB H2-Hologramme, die typischerweise eine Dicke von 10–30 µm haben, können auf eine Trägerplatte T oder eine biegsame Trägerfolie aufeinander mit bekannten Verfahren laminiert werden. Sie bilden zusammen mit einer eventuellen Absorberschicht A oder ohne diese die Endprodukte der undurchsichtigen oder durchsichtigen holographischen Bildschirme, dessen Querschnittsbilder in den 15 und 16 dargestellt sind. Die 15 zeigt einen Querschnitt von Schirmen, die einen Absorber A auf der entgegengesetzten Seite der Trägerplatte T beinhalten und die 16 von Schirmen ohne die Absorberschicht A, um eine Durchsicht zu ermöglichen und die dann für die entsprechenden Anwendungen im Raum freistehen können.Preferred embodiments provide for applications in the visible range an identical production of eg three master holograms (H1) in each of the primary colors red, green and blue. These three or more holograms are then transferred by the usual replication method of holography by exposure to any number of copies (H2). Each of these RGB H2 holograms, which typically have a thickness of 10-30 μm, may be laminated to a backing plate T or a flexible backing film by known methods. They form together with a possible absorber layer A or without these the end products of the opaque or transparent holographic screens, whose cross-sectional images in the 15 and 16 are shown. The 15 shows a cross section of screens which include an absorber A on the opposite side of the support plate T and the 16 of screens without the absorber layer A, to allow for a look-through and then be free for the corresponding applications in space.

Die hier beschriebenen holographischen Bildschirme gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung können für Projektoren 90 entweder mit einem parallelen oder seriellen Bildaufbau verwendet werden. Die ersten sind Projektoren 90 mit bildgebenden Chips wie LCD und DMD Modulatoren wie am Anfang erwähnt wurde, deren Bilder mit Hilfe von lichtintensiven Lampen in den ausgefilterten Farben RGB oder einzelner Leuchtdioden oder Laser der einzelnen RGB Farben auf den Schirm projiziert werden, wie in 17 dargestellt wird. Die holgraphischen Bildschirme gemäß den Ausführungsbeispielen können aber genauso für Laserprojektoren 92 mit einem seriellen Bildaufbau mit Hilfe von zweiachsigen Scannern 94 verwendet werden, wie in 18 gezeigt wird. The holographic screens described herein according to embodiments of the invention may be used for projectors 90 can be used either with a parallel or serial screen layout. The first are projectors 90 As was mentioned at the beginning with imaging chips such as LCD and DMD modulators, the images of which are projected on the screen with the aid of light-intensive lamps in the filtered-out colors RGB or individual light-emitting diodes or lasers of the individual RGB colors, as in 17 is pictured. The holgraphischen screens according to the embodiments, but also for laser projectors 92 with a serial image construction with the help of biaxial scanners 94 used as in 18 will be shown.

17 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer parallelen Bildprojektion auf einem holographischen Bildschirm 96 mit Darstellung der Bildschirmstruktur innerhalb des Kreises der Bildauflösung des Betrachterauges. Das Bezugszeichen A1 bezeichnet den Bereich der Bildauflösung des Auges am Schirm. Das Bezugszeichen B1 bezeichnet Pixel des Projektors 90 auf dem Bildschirm. Das Bezugszeichen C1 bezeichnet Hologrammpixel auf dem Schirm. Das Bezugszeichen D1 bezeichnet den Fokuspunkt 24 des Hologrammpixels und auch die Quelle der Abstrahlung vom Pixel des holographischen Schirms 96. 17 shows an embodiment of a parallel image projection on a holographic screen 96 with representation of the screen structure within the circle of the image resolution of the viewer's eye. Reference A1 denotes the area of the image resolution of the eye on the screen. Reference B1 denotes pixels of the projector 90 on the screen. Reference C1 denotes hologram pixels on the screen. Reference D1 denotes the focal point 24 of the hologram pixel and also the source of the radiation from the pixel of the holographic screen 96 ,

18 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine serielle Laser-Bildprojektion auf einem holographischen Bildschirm 96 mit Darstellung der Bildschirmstruktur innerhalb des Kreises der Bildauflösung des Betrachterauges und des Schnittpunkts des Laserstrahles 98 mit der Oberfläche des Hologramms 26. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen A2 den Bereich der Bildauflösung des Auges am Schirm. Das Bezugszeichen B2 bezeichnet den Schnittkreis des Projektorstrahles mit dem Bildschirm. Das Bezugszeichen C2 bezeichnet Hologrammpixel auf dem Schirm. Das Bezugszeichen D2 bezeichnet den Fokuspunkt 24 des Hologrammpixels, auch die Quelle der Abstrahlung vom Pixel des holographischen Schirms 96. 18 shows an embodiment for a serial laser image projection on a holographic screen 96 showing the screen structure within the circle of the image resolution of the viewer's eye and the intersection of the laser beam 98 with the surface of the hologram 26 , In this case, the reference character A2 denotes the range of the image resolution of the eye on the screen. Reference B2 denotes the circle of intersection of the projector beam with the screen. Reference C2 denotes hologram pixels on the screen. Reference character D2 denotes the focal point 24 the hologram pixel, also the source of the radiation from the pixel of the holographic screen 96 ,

Es versteht sich, dass die RGB Wellenlängen der Projektoren 90, 92 zur optimalen Bildwiedergabe mit der Wellenlänge der in dem holographischen Bildschirm 96 integrierten RGB Hologramme übereinstimmen sollen.It is understood that the RGB wavelengths of the projectors 90 . 92 for optimal image reproduction with the wavelength of the holographic screen 96 integrated RGB holograms should match.

Es soll nun die Wiedergabe einer in ihrer Bestrahlungsstärke homogenen Projektion einer Grundfarbe einer Lichtquelle auf den holographischen Bildschirm 96 betrachtet werden. Vor allem interessiert hier die vom Auge eines Betrachters 15 des Schirmes 96 wahrgenommene Modulation der Intensitätsverteilung, die als subjektive Speckles bezeichnet wird. Für die parallele Projektion kommen als Lichtquellen z.B. schmalbandige Lampen und LEDs mit einer Bandbreite von etwa 20 nm und extrem schmalbandige Lasern bei einer Bandbreite von 0,01 nm in Frage. Für die serielle Projektion dagegen eignen sich extrem schmalbandige Laser mit einer Dauerstrich- oder gepulster Emission am besten. It will now be the reproduction of a homogeneous in their irradiance projection of a primary color of a light source on the holographic screen 96 to be viewed as. Above all, the interest here from the eye of an observer 15 of the screen 96 perceived modulation of the intensity distribution, which is referred to as subjective speckles. For parallel projection, narrow-band lamps and LEDs with a bandwidth of about 20 nm and extremely narrow-band lasers with a bandwidth of 0.01 nm are suitable as light sources. For serial projection, on the other hand, extremely narrowband lasers with continuous wave or pulsed emission are best suited.

Bei der parallelen Projektion, wie sie in 17 dargestellt ist, umfasst der Bereich der Auflösung des Auges am Schirm, der als der Kreis A1 bezeichnet wird, die einzelnen Bildpixel B1, die einzelnen Hologrammpixel C1 und einzelne Laserquellen oder Foki der Hologrammpixel D1. Dies bedeutet, dass das Auge bei jedem Einzelbild der Projektion zeitgleich die Lichtwellen eines zweidimensionalen Gitters von Gitterpunkten D1 innerhalb des Kreises A1 sieht. Dieses zweidimensionale Gitter erzeugt die klassischen Gitterinterferenzen auf der Netzhaut des Betrachters. Als erstes entsteht beim Einfall einer planen Lichtwelle des Projektors auf jedem der Gitterpunkte Beugung an einer kreisförmigen Öffnung mit einem Halbwinkel φ1 der ersten Nullstelle mit dem Durchmesser bei der Wellenlänge λ mit sin φ1 = 1,22 λ/2ω0. Bei λ = 0,5 × 10–6 m und 2ω0 = 1,45 µm wie im obigen Zahlenbeispiel ist φ1 = 22,5° d.h. gleich dem vorher definierten halben Abstrahlwinkel des Pixels 2φ1 = αo = 45°. Die zweite Nullstelle liegt dann bei φ2 = 50° und kann vernachlässigt werden, d.h. es handelt sich im Wesentlichen um die Beugung 0-ter Ordnung. In the parallel projection, as in 17 is shown, the area of the resolution of the eye on the screen, which is referred to as the circle A1, comprises the individual image pixels B1, the individual hologram pixels C1 and individual laser sources or foci of the hologram pixels D1. This means that for each frame of the projection the eye simultaneously sees the light waves of a two-dimensional grid of grid points D1 within the circle A1. This two-dimensional grid creates the classic lattice interference on the viewer's retina. First, at the incidence of a plane light wave of the projector on each of the grid points diffraction occurs at a circular aperture having a half angle φ 1 of the first zero point with the diameter at the wavelength λ with sin φ 1 = 1.22 λ / 2ω 0 . At λ = 0.5 × 10 -6 m and 2ω 0 = 1.45 μm as in the above numerical example, φ 1 = 22.5 ° ie equal to the previously defined half beam angle of the pixel 2φ 1 = α o = 45 °. The second zero is then at φ 2 = 50 ° and can be neglected, ie it is essentially the 0th-order diffraction.

Da die gebeugten Wellen aus mehreren benachbarten Gitterpunkten sich überlagern, entsteht eine zweite überlagerte Intensitätsmodulation mit einer kürzeren Periode mit den Nullstellen ψ = λ/2g, wobei g die Gitterkonstante, d.h. den Pixelabstand im Hologramm, und ψ den Beugungswinkel bezeichnen. Für g = 100 µm, erhält man z.B. ψ = 0,25 × 10–2 rad ^ 0,14° als Periodenabstand der Intensitätsvariationen, der dem 10-fachen Wert der kleinsten Auflösung des Auges entspricht. Dieses Muster wiederholt sich dann mit der Bildfrequenz des Projektors z.B. von 50 Hz. Since the diffracted waves of several adjacent grid points are superimposed, a second superimposed intensity modulation with a shorter period with the zeros ψ = λ / 2g, where g the lattice constant, ie the pixel spacing in the hologram, and ψ denote the diffraction angle. For g = 100 μm, for example, ψ = 0.25 × 10 -2 rad ^ 0.14 ° is obtained as the period spacing of the intensity variations, which corresponds to 10 times the value of the smallest resolution of the eye. This pattern is then repeated at the frame rate of the projector, for example 50 Hz.

Dieses Intensitätsmuster kann aber ausgemittelt werden, wenn es mindestens mit der gleichen Frequenz wie der Bildfrequenz verändert wird, z.B. wenn es während einer Beleuchtungsperiode des Projektors 90 um den Faktor M über der Auflösungsgrenze des Auges entlang zweier oder in zwei orthogonalen Richtungen, z.B. in (x, y) in der Bildschirmebene, bewegt wird. Geeignete Ausmittelungsverfahren werden z.B. in der EP 1260850 B1 „Verfahren und Vorrichtungen zur Beseitigung von stationären Bildstörungen bei Bildprojektionen mit zeitlich oder räumlich kohärentem Licht, sowie System zur Bildprojektion“ beschrieben. Wenn der Modulationsgrad dieser Intensitätsvariation I als Kontrast C = (Imax – Imin)/(Imax + Imin) zwischen einem minimalen und maximalen Wert bezeichnet, kann dieser um die Wurzel der Anzahl M der Auflösungselemente die durch die Bewegung erniedrigt werden mit C´ = C/√M. However, this intensity pattern can be averaged out if it is changed at least at the same frequency as the frame rate, eg if it is during a lighting period of the projector 90 is moved by the factor M over the resolution limit of the eye along two or two orthogonal directions, eg in (x, y) in the screen plane. Suitable averaging methods are described in the EP 1260850 B1 "Methods and apparatus for eliminating stationary image interference in image projections with temporally or spatially coherent light, as well as system for image projection" described. If the degree of modulation of this intensity variation I as contrast denotes C = (I max -I min ) / (I max + I min ) between a minimum and maximum value, this can be reduced by the root of the number M of the resolution elements which are reduced by the movement C'= C / √M.

Jeder Lichtstrahl des Projektors 90 der auf das Hologramm 26 fällt, wird durch die fokussierende Wirkung der einzelnen Pixel 72 in seiner Ausbreitung stark beeinflusst, bevor er ins Auge des Betrachters gelangt. Dadurch ist nur eine sehr geringe induzierte Variation der Ausbreitung der Wellen des Projektors 90 notwendig, um eine hinreichende Ausmittelung der Interferenzen im Auge des Betrachters zu erzielen, wie in 19 schematisch dargestellt wird. Every ray of light from the projector 90 the on the hologram 26 falls, is due to the focusing effect of each pixel 72 greatly influenced in its spread before it reaches the eye of the beholder. As a result, there is only a very small induced variation in the propagation of the waves of the projector 90 necessary in order to achieve a sufficient evaluation of the interference in the eye of the beholder, as in 19 is shown schematically.

19 zeigt eine schematische Darstellung der Umsetzung der Variation Δs einer lateralen Verschiebung eines einfallenden Strahles vom Projektor 90 auf ein Bildschirmpixel in eine Winkeländerung Δφ bzw. eine transversale Wegänderung ΔS hinter dem Bildschirmhologramm im Zuschauerraum. Die fokussierende Wirkung eines Bildschirmpixels 72 ist mit einer gestrichelten Linse angedeutet. 19 shows a schematic representation of the implementation of the variation Δs a lateral displacement of an incident beam from the projector 90 to a screen pixel in an angle change Δφ and a transverse path change ΔS behind the screen hologram in the auditorium. The focusing effect of a screen pixel 72 is indicated by a dashed lens.

Eine laterale Variation des einfallenden Strahles am Schirm von Δs = 1 µm bewirkt z.B. mit der Brennweite eines Hologrammpixels von f = 120 µm eine Winkeländerung von φ = Δs/f = 1/120 = 0,8 × 10–2 rad = 0,5°. Dies ist achtmal größer als der Gesichtswinkel der Pupille von 3 mm Durchmesser der im Abstand von 3 m von dem Bildschirm der φ = 1/1000 = 10–3 rad beträgt. Eine 50-fache Bewegung des Intensitätsmusters über dieser Grenzauflösung würde damit eine primäre Bewegung des Projektionsstrahles um 50 µm erfordern. Wenn diese Bewegung sowohl in x als auch in y-Achse durchgeführt wird, wäre die erreichte Verminderung des Kontrastfaktors C´/C = 1/√ 502 = 1/50. Diese Bewegung am Projektionsstrahl erfordert aber eine sehr geringe Bewegung des Strahlenganges im Projektor, da der Bildvergrößerungsfaktor der Projektoroptik typischerweise 1:100 d.h. zwischen in der Bildgröße Bildvorlage auf der Bildgröße am Schirm beträgt. Somit wäre eine laterale Bewegung des Strahlenganges im Projektor selbst von nur 0,5 µm erforderlich um diese Ausmittelung zu erzielen, was technisch leicht realisierbar ist.A lateral variation of the incident beam on the screen of Δs = 1 μm causes, for example with the focal length of a hologram pixel of f = 120 μm, an angle change of φ = Δs / f = 1/120 = 0.8 × 10 -2 rad = 0.5 °. This is eight times larger than the 3 mm diameter pupil of 3 mm from the screen, which is φ = 1/1000 = 10 -3 rad. A 50-fold movement of the intensity pattern above this limiting resolution would thus require a primary movement of the projection beam by 50 μm. If this movement is performed in both the x and y axes, the reduction in contrast factor C'/ C = 1 / √ 50 2 = 1/50 would be achieved. However, this movement on the projection beam requires very little movement of the beam path in the projector, since the image magnification factor of the projector optics is typically 1: 100, ie between the image size on the image size on the screen. Thus, a lateral movement of the beam path in the projector itself of only 0.5 microns would be required to achieve this averaging, which is technically easy to implement.

Bei einer seriellen Projektion, die in 18 dargestellt ist, umfasst der Bereich der Augenauflösung A2 den Laserscanfleck B2. Dieser beleuchtet in jedem Augenblick gleichzeitig die Hologrammpixel C2 mit ihren zugehörigen Foki D2. Hier bewegt sich aber B2 innerhalb von A2 sehr schnell, wobei dann eine erste Ausmittelung des Musters über die Anzahl der Pixelhologramme innerhalb des Auflösungsbereiches, die durch das Verhältnis des Projektorstrahldurchmesser und des Durchmesser des Auflösungsbereiches bestimmt ist, stattfindet. Eine weitere Ausmittelung wird über die Zeilenfrequenz durch die teilweise Überlagerung der benachbarten Zeilen erzielt, die z.B. 50 kHz bei einer Bildwiederholfrequenz von 50 Hz beträgt. In a serial projection, the in 18 is shown, the range of eye resolution A2 includes the laser scan spot B2. This illuminates the hologram pixels C2 at the same time with their associated foci D2 at the same time. Here, however, B2 moves very fast within A2, in which case a first evaluation of the pattern takes place over the number of pixel holograms within the resolution range, which is determined by the ratio of the projector beam diameter and the diameter of the resolution range. A further evaluation is achieved via the line frequency by the partial superimposition of the adjacent lines, which is 50 kHz, for example, at a refresh rate of 50 Hz.

Anders als bei der parallelen Bildprojektion, wo die Ausmittelung der Laser-Speckles eine zusätzliche Bewegung im Strahlengang des Projektors 90 notwendig macht, ist bei der seriellen Projektion eine zusätzliche Ausmittelung meistens nicht erforderlich, da des Projektionsstrahl 98 selbst in ständiger Bewegung ist, sowohl entlang einer einzelnen Zeile 74, wie in 18 angedeutet wird, als auch nacheinander von Zeile zu Zeile. Damit liegt eine Reihe von Pixeln innerhalb des Auflösungsbereichs des Auges, deren Specklemodulation des Intensitätsverlaufs ohne zusätzliche Bewegung im Projektorstrahlengang im Auge zeitlich ausgemittelt wird. Die Effizienz dieser Ausmittelung hängt aber vom Verhältnis des Querschnitts des Scanstrahles am Bildschirm zum Querschnitt des Auflösungsbereichs des Auges und des Querschnitts der holographischen Bildschirmpixel ab, sowie von dem Grad der Überlagerung der benachbarten Zeilen. Hier spielt für die Ausmittelung auch eine Rolle, ob der Projektionslaser 100 ein Dauerstrichlaser oder als gepulster Laser ist, da bei gepulsten Lasern diskrete Bildpixel des Lasers und bei Dauerstrichlasern kontinuierliche Spur von Bildpixeln entstehen.Unlike the parallel image projection where the averaging of the laser speckles causes an additional movement in the beam path of the projector 90 makes necessary, in the serial projection an additional averaging is usually not necessary because of the projection beam 98 even in constant motion, both along a single line 74 , as in 18 is indicated as well as successively from line to line. This is a series of pixels within the resolution range of the eye, the speckle modulation of the intensity curve is averaged out in time without additional movement in the projector beam path in the eye. However, the efficiency of this averaging depends on the ratio of the cross section of the scan beam on the screen to the cross section of the resolution range of the eye and the cross section of the holographic screen pixels, as well as the degree of superposition of the adjacent lines. Here also plays a role for the averaging, whether the projection laser 100 CW laser is a continuous wave laser or a pulsed laser, since with pulsed lasers discrete image pixels of the laser and continuous wave lasers produce continuous traces of image pixels.

Die Specklebildung des hier vorgeschlagenen Bildschirms 96 ist nach den vorherigen Erläuterungen gegenüber den Speckles eines herkömmlichen Bildschirms oder seines direkten holographischen Abbildes deutlich verändert, d.h. durch seine Gitterstruktur auf nur eine bestimmte Ortsfrequenz beschränkt. Dieses periodische Beugungsmustern kann bei einer parallelen Bildprojektion wegen der fokussierenden Wirkung der Bildpixeln durch sehr geringe zweidimensionalen Fluktuationen im Strahlengang des Projektors 90 sehr effizient ausgemittelt werden. Dabei sind die erforderlichen Variationen im Strahlengang des Projektors 90 bis zum Schirm so gering, dass sie keinen Einfluss auf die Bildauflösung am Schirm haben können. Bei einer seriellen Bildprojektion sorgt die Bewegung des Projektionsstrahles 98 innerhalb des Auflösungsbereiches des Auges selbst, bei einer entsprechenden Auslegung des Querschnitts der Bildpixels und des Projektionsstrahles, für eine ausreichende Speckleunterdrückung ohne dass weitere Maßnahmen am Projektor erforderlich wären. The speckle formation of the screen proposed here 96 is significantly changed according to the previous explanations to the speckles of a conventional screen or its direct holographic image, ie by his Grid structure limited to only one specific spatial frequency. This periodic diffraction pattern can, in a parallel image projection because of the focusing effect of the image pixels by very small two-dimensional fluctuations in the beam path of the projector 90 be very efficiently averaged. Here are the required variations in the beam path of the projector 90 to the screen so low that they can not affect the image resolution on the screen. In a serial image projection provides the movement of the projection beam 98 within the resolution range of the eye itself, with an appropriate design of the cross-section of the image pixel and the projection beam, for sufficient speckle suppression without further action on the projector would be required.

Das hier beschriebene Verfahren sowie die hier beschriebene Vorrichtung zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass primär keine Bildstruktur in ein Hologramm eingeprägt wird, sondern dass eine variierende optische Funktion, d.h. ein holographisches optisches Element, eingeprägt wird, die einfallendes Licht je nach Einfallswinkel und Farbe anders verarbeitet und wo jeder einfallende Strahl von einem Projektor in andere Richtung umgeleitet wird. Das Hologramm trägt somit keine Bildstruktur und ändert beim einfallenden Licht auf das Hologramm lediglich dessen Abstrahlrichtung und Aufweitung.The method described here and the device described here are characterized, inter alia, by the fact that primarily no image structure is embossed into a hologram, but that a varying optical function, i. a holographic optical element is imprinted that processes incident light differently depending on the angle of incidence and color and where each incident beam is redirected from one projector to another. The hologram thus carries no image structure and changes the incident light on the hologram only its direction of radiation and expansion.

Hierzu wird keine Intenstitätsmodulation oder Bildmodulation auf den Objektstrahl aufgeprägt, sondern nur der Einfallswinkel des Objektstrahles 22 von Pixel 72 zu Pixel 72 geändert. For this purpose, no intensity modulation or image modulation is impressed on the object beam, but only the angle of incidence of the object beam 22 from pixel 72 to pixels 72 changed.

Bevorzugt wird das Licht grundsätzlich über wenigstens zwei Glasfasern 60, 62 zu jedem Pixel 72 als Referenzstrahl 20 oder Objektstrahl 22 geführt. Dies ermöglicht die freie Beweglichkeit beider Schreibköpfe 36, 34 über die verschiedene Orte (x, y) mit z.B. einer Scanbewegung und gleichzeitig einer ständig variierende Winkeleinstellung der Schreibköpfe 36, 34, z.B. in einem Goniometer 47, 50.Preferably, the light is basically over at least two glass fibers 60 . 62 to every pixel 72 as a reference beam 20 or object beam 22 guided. This allows the free mobility of both write heads 36 . 34 about the different locations (x, y) with, for example, a scanning movement and at the same time a constantly varying angle setting of the writing heads 36 . 34 eg in a goniometer 47 . 50 ,

Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft des mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellten Schirms 96 ist seine grundsätzliche Speckle-Armut bei Laserbeleuchtung und die einmalige Möglichkeit, die periodischen Rest-Speckles wegen der fokussierenden Funktion jedes einzelnen Pixels 72 sehr effizient mit einigen konventionellen Speckle-Unterdrückungsverfahren vollständig zu beseitigen. A particularly advantageous property of the screen produced by the method described here 96 is its fundamental speckle-poverty in laser illumination and the unique possibility of the periodic residual speckles due to the focusing function of each individual pixel 72 very efficiently with some conventional speckle suppression techniques completely eliminate.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Projektorlicht projector light
1212
Leinwand canvas
1414
holographische Leinwand holographic canvas
1515
Zuschauer spectator
2020
Referenzstrahl (erster Strahl) Reference beam (first beam)
2222
Objektstrahl (zweiter Strahl) Object beam (second beam)
2424
Fokuspunkt focus point
2626
Hologramm hologram
2727
Hohlspiegelfunktion Concave mirror function
2828
Achse (Referenzstrahl) Axis (reference beam)
3030
Achse (Objektstrahl) Axis (object beam)
3131
Linsensystem (Referenzstrahl) Lens system (reference beam)
3232
Linsensystem (Objektstrahl) Lens system (object beam)
3434
Schreibkopf (Objektstrahl) Write head (object beam)
3636
Schreibkopf (Referenzstrahl) Write head (reference beam)
3838
Strahl (zur Rekonstruktion des Hologramms) Ray (to reconstruct the hologram)
4040
Projektionsstrahl projection beam
4242
Strahlenbündel ray beam
4444
Schwenkrichtung pan direction
4646
Schwenkrichtung pan direction
4747
Goniometer (Referenzstrahl) Goniometer (reference beam)
4848
Belichtungsvorrichtung exposure device
4949
Belichtungseinrichtung exposure means
5050
Goniometer (Referenzstrahl) Goniometer (reference beam)
5151
Schiebevorrichtung Pusher
5252
Zeilenscan line scan
5454
Zeilensprünge skips
5656
Fläche des Hologramms Surface of the hologram
5858
kardanische Drehvorrichtung Cardanic turning device
5959
Korrektureinrichtung corrector
6060
Glasfaser (Referenzstrahl) Glass fiber (reference beam)
6262
Glasfaser (Objektstrahl) Fiberglass (object beam)
6464
Strahlteiler beamsplitter
6666
Laser laser
6868
Laserstrahl laser beam
7070
Teilerprisma splitter prism
7272
Pixel pixel
7474
Zeile row
7676
Liniengitter line grid
7878
Kreuzgitter cross grating
8080
Linie 0. Ordnung Line 0th order
8282
Linien höherer Ordnung Lines of higher order
8484
Punkte Points
8686
zentraler Punkt 0. Ordnung central point 0th order
9090
Projektor für parallelen Bildaufbau Projector for parallel image construction
9292
Projektor für seriellen Bildaufbau Projector for serial image construction
9494
Scanner scanner
9696
holographischer Bildschirm holographic screen
9898
Laserstrahl (Projektor) Laser beam (projector)
100100
Laser (Projektor) Laser (projector)
AA
Absorberschicht absorber layer
A1A1
Bereich der Bildauflösung des Auges am Schirm Image resolution area of the eye on the screen
B1B1
Pixel des Projektors auf dem Bildschirm Pixel of the projector on the screen
C1C1
Hologrammpixel auf dem Schirm Hologram pixel on the screen
D1D1
Fokuspunkt des Hologrammpixels Focus point of the hologram pixel
A2A2
Bereich der Bildauflösung des Auges am Schirm Image resolution area of the eye on the screen
B2B2
Pixel des Projektors auf dem Bildschirm Pixel of the projector on the screen
C2C2
Hologrammpixel auf dem Schirm Hologram pixel on the screen
D2D2
Fokuspunkt des Hologrammpixels Focus point of the hologram pixel
µPuP
Mikroprozessor microprocessor
PCPC
Computer computer
O O
Trennpunkt der Strahlen Separation point of the rays
PP
Ursprung origin
SS
Kreuzungspunkt intersection
TT
Trägerplatte support plate
RR
Rot red
GG
Grün green
BB
Blau blue

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19700162 B4 [0014, 0015, 0019, 0023, 0026, 0085] DE 19700162 B4 [0014, 0015, 0019, 0023, 0026, 0085]
  • DE 19934162 B4 [0020, 0021, 0021, 0022, 0023, 0026, 0085, 0105, 0122] DE 19934162 B4 [0020, 0021, 0021, 0022, 0023, 0026, 0085, 0105, 0122]
  • EP 1260850 B1 [0149] EP 1260850 B1 [0149]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • W. Freese et al. in dem Artikel: „Design of binary subwavelength multiphase level computer generated holograms“ in Optics Letters, Vol. 35, Seite 676–678 (2010) [0028] W. Freese et al. in the article: "Design of binary subwavelength multiphase level computer generated holograms" in Optics Letters, Vol. 35, pages 676-678 (2010) [0028]

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung von Bildschirmhologrammen für Aufprojektion mit einer Bedeckung des Bildschirms (14, 96) durch einzelne holographische Bildpixel (72), wobei die Bildschirmpixel (72) durch Überlagerung von wenigstens eines ersten Beleuchtungsstrahles (20) und eines zweiten Beleuchtungsstrahles (22) und unterschiedliche Winkelausrichtungen wenigstens eines der Beleuchtungsstrahlen (22) mit unterschiedlichen Austrahlrichtungen vorgesehen werden.Method for producing screen holograms for front projection with a covering of the screen ( 14 . 96 ) by individual holographic image pixels ( 72 ), where the screen pixels ( 72 ) by superposition of at least one first illumination beam ( 20 ) and a second illumination beam ( 22 ) and different angular orientations of at least one of the illumination beams ( 22 ) are provided with different Austrahlrichtungen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildschirmpixel (72), vorzugsweise durch optische Linsenanordnungen (30, 31), von beiden Seiten eines Hologrammfilms beleuchtet werden, wobei der Hologrammfilm von der einen Seite mit dem ersten Beleuchtungsstrahl (20) und von der anderen Seite mit dem zweiten Beleuchtungsstrahl (22) beleuchtet wird.Method according to Claim 1, characterized in that the screen pixels ( 72 ), preferably by optical lens arrangements ( 30 . 31 ), illuminated from both sides of a hologram film, the hologram film from the one side with the first illumination beam ( 20 ) and from the other side with the second illumination beam ( 22 ) is illuminated. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildschirmpixel (72) jedes Mal in ein gleiches Pixelvolumen eines Hologrammfilmes mit Hilfe einer Schwenkeinrichtung (47, 50, 58) und einer Schiebevorrichtung (51) und einer gemeinsamen Scanbewegung der beiden Strahlen (20, 22) über die Fläche (56) des Bildschirmhologramms beleuchtet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the screen pixels ( 72 ) each time in an equal pixel volume of a hologram film by means of a pivoting device ( 47 . 50 . 58 ) and a sliding device ( 51 ) and a common scanning movement of the two beams ( 20 . 22 ) over the area ( 56 ) of the screen hologram. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildschirmpixel (72) zeitlich hintereinander durch eine gemeinsame laterale und vertikale rasterförmige Scanbewegung des ersten und des zweiten Beleuchtungsstrahles (20, 22) relativ zu einem Hologrammfilm hergestellt werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the screen pixels ( 72 ) in temporal succession by a common lateral and vertical grid-shaped scanning movement of the first and the second illumination beam (US Pat. 20 . 22 ) are produced relative to a hologram film. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Beleuchtungsstrahl ein Referenzstrahl (20) ist, der, vorzugsweise als ebene Welle, mit einer Achsausrichtung stets zu einem festen Punkt (P) im Raum ausgerichtet ist und/oder dass der zweite Beleuchtungsstrahl ein Objektstrahl (22) ist, der, vorzugsweise mit einem Teil einer sphärischen Welle, in einem Hologrammfilm ein gemeinsames Schnittvolumen (S) mit dem Referenzstrahl (20) hat, und dessen Achse (30) und/oder dessen Öffnungswinkel zum Herstellen der unterschiedlichen Pixel (72) unterschiedlich eingestellt werden, um die unterschiedlichen Abstrahlwinkel pro Pixel (72) herzustellen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first illumination beam is a reference beam ( 20 ), which is aligned, preferably as a plane wave, with an axis alignment always to a fixed point (P) in space and / or that the second illumination beam is an object beam ( 22 ), which, preferably with a part of a spherical wave, in a hologram film has a common cutting volume (S) with the reference beam ( 20 ), and whose axis ( 30 ) and / or its opening angle for producing the different pixels ( 72 ) can be adjusted differently in order to determine the different angles of emission per pixel ( 72 ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (30) des Objektstrahls (22) mit einer Schwenk- (50, 58) und/oder Schiebevorrichtung (51) auf das gemeinsame Schnittvolumen (S) gerichtet wird und/oder dass die Strahlachse (30) und der Öffnungswinkel des Objektstrahls (22) eingestellt werden, um einen gewünschten Winkelbereich eines Zuschauerraumes des Bildschirmhologramms auszuleuchten.Method according to claim 5, characterized in that the axis ( 30 ) of the object beam ( 22 ) with a swivel ( 50 . 58 ) and / or sliding device ( 51 ) is directed to the common cutting volume (S) and / or that the beam axis ( 30 ) and the opening angle of the object beam ( 22 ) to illuminate a desired angular range of an auditorium of the screen hologram. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Beleuchtungsstrahl (20, 22) durch einen gemeinsamen Laser (66) erzeugt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second illumination beam ( 20 . 22 ) by a common laser ( 66 ) be generated. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Beleuchtungsstrahl (20, 22) zu ihren zugeordneten relativ zu einem Holgrammfilm beweglichen Linsenanordnungen (31, 32) durch optische Fasern, vorzugsweise durch monomodige Glasfasern (60, 62), geleitet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second illumination beam ( 20 . 22 ) to their associated relative to a holgrammfilm movable lens arrays ( 31 . 32 ) by optical fibers, preferably by monomode glass fibers ( 60 . 62 ). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Beleuchtungsstrahl (22) wahlweise direkt zur Belichtung eines einzelnen Bildpixels (72) verwendet wird oder in mehrere Moden aufgespaltet wird, um mehrere Bildpixel (72) gleichzeitig zu beleuchten.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second illumination beam ( 22 ) directly to the exposure of a single image pixel ( 72 ) is used or split into multiple modes to produce multiple image pixels ( 72 ) at the same time. Vorrichtung (48) zur Herstellung von Bildschirmhologrammen für eine Aufprojektion durch Ausbildung der Bildschirmhologramme aus einzelnen holographischen Bildpixeln (72), mit: einer Lichtquelle (66) für eine holographische Aufnahme einer Interferenz eines ersten Beleuchtungsstrahls (20) und eines zweiten Beleuchtungsstrahls (22), einer Scanvorrichtung (51, 52, 54) zum Führen des ersten Beleuchtungsstrahls (20) und des zweiten Beleuchtungsstrahls (22) beweglich relativ zu einem Hologrammfilm, wobei die Scanvorrichtung (51, 52, 54) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Achse (28) des ersten Beleuchtungsstrahls (20) relativ zu dem Hologrammfilm bei jeder Pixelbelichtung auf einen festen Punkt (P) im Raum ausgerichtet ist und dass die Achse (30) und/oder ein Öffnungsswinkel eines fokussierenden zweiten Beleuchtungsstrahls (22) relativ zu dem Hologrammfilm variabel in einen Winkelbereich eines Zuschauerraums gerichtet sind.Contraption ( 48 ) for the production of screen holograms for a front projection by forming the screen holograms from individual holographic image pixels ( 72 ), with: a light source ( 66 ) for a holographic recording of an interference of a first illumination beam ( 20 ) and a second illumination beam ( 22 ), a scanning device ( 51 . 52 . 54 ) for guiding the first illumination beam ( 20 ) and the second illumination beam ( 22 ) movable relative to a hologram film, the scanning device ( 51 . 52 . 54 ) is designed and arranged such that the axis ( 28 ) of the first illumination beam ( 20 ) is aligned relative to the hologram film at each pixel exposure to a fixed point (P) in space and that the axis ( 30 ) and / or an opening angle of a focusing second illumination beam ( 22 ) are directed variably relative to the hologram film in an angular range of an auditorium. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwenkeinrichtung (50, 58) zur unterschiedlichen Einstellung der Winkelausrichtung des zweiten Beleuchtungsstrahles (22) pro Pixel vorgesehen ist,Apparatus according to claim 10, characterized in that a pivoting device ( 50 . 58 ) for different adjustment of the angular orientation of the second illumination beam ( 22 ) per pixel, Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle einen gepulsten Laser (66) aufweist, dessen Pulslänge zur Belichtung einzelner holographischer Bildpixel (72) ausgebildet ist.Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the light source is a pulsed laser ( 66 ) whose pulse length for the exposure of individual holographic image pixels ( 72 ) is trained. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlleiteinrichtung (60, 62) zum Leiten des ersten Beleuchtungsstrahls (20) und des zweiten Beleuchtungsstrahls (22) vorgesehen und derart ausgebildet ist, dass die Lichtwegdifferenz des ersten (20) und des zweiten Beleuchtungsstrahls (22) von einem gemeinsamen Laser (66) als Lichtquelle bis zu dem Holgrammfilm über den gesamten Scanbereich hinweg kürzer als die Kohärenzlänge des Lasers (66) ist. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that a beam guiding device ( 60 . 62 ) for guiding the first illumination beam ( 20 ) and the second illumination beam ( 22 ) and is designed such that the light path difference of the first ( 20 ) and the second illumination beam ( 22 ) from a common laser ( 66 ) as the light source up to the hologram film over the entire scan area is shorter than the coherence length of the laser ( 66 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufspaltungseinrichtung, vorzugsweise mit einem Transmissionsgitter (76, 78), zur Aufspaltung des zweiten Beleuchtungsstrahls (20) in eine Mehrzahl von mehreren Moden zur gleichzeitigen Belichtung mehrerer Pixel (72) vorgesehen ist.Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that a splitting device, preferably with a transmission grating ( 76 . 78 ), for splitting the second illumination beam ( 20 ) into a plurality of plural modes for simultaneously exposing a plurality of pixels ( 72 ) is provided. Verwendung eines Bildschirmhologramms, herstellbar mit einem Verfahren und/oder einer Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, zur Aufprojektion, wobei bei einer parallelen Bildprojektion der Strahlengang eines Projektors (90) vom Auge des Zuschauers (15) nicht wahrnehmbar bewegt wird, um ein Specklemuster der Bildschirmpixel (72) im Raum auszumitteln, oder bei einer seriellen Bildprojektion der Durchmesser der Bildschirmpixel und des Projektionsstrahls (98) gegenüber dem Durchmesser eines durch das Auge eines Zuschauers am Bildschirm noch auflösbaren Auflösungselements so gewählt wird, dass eine Ausmittelung eines Specklemusters durch die Bewegung des Projektionsstrahles (98) zur seriellen Bildprojektion erfolgt.Use of a screen hologram, which can be produced by a method and / or a device according to one of the preceding claims, for front projection, wherein in the case of a parallel image projection, the beam path of a projector ( 90 ) from the eye of the spectator ( 15 ) is imperceptibly moved to a speckle pattern of the screen pixels ( 72 ) in space, or in a serial image projection the diameter of the screen pixels and the projection beam ( 98 ) is selected in relation to the diameter of a resolution element that can still be resolved by the eye of a viewer on the screen in such a way that an evaluation of a speckle pattern by the movement of the projection beam ( 98 ) for serial image projection.
DE201110056552 2011-12-16 2011-12-16 Method and device for producing a holographic screen for electronic front projection Ceased DE102011056552A1 (en)

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