DE60124961T2

DE60124961T2 - Flachtafel-Projektionsanzeige

Info

Publication number: DE60124961T2
Application number: DE60124961T
Authority: DE
Inventors: Robert Adrian TRAVIS
Original assignee: Cambridge Flat Projection Displays Ltd
Current assignee: Cambridge Flat Projection Displays Ltd
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2021-09-26
Also published as: DE60124961D1; EP1430351A1; US7101048B2; IL160902A; EP1430351B1; IL160902A0; CN1271447C; CN1549946A; CA2456907C; JP5060704B2; JP2005504339A; CA2456907A1; WO2003027754A1; US20040246391A1

Description

Die Erfindung betrifft 3D-Anzeigen, am Kopf befestigte Anzeigen und weitere kompakte Projektionsanzeigen.
Projektionsanzeigen umfassen üblicherweise eine zweidimensionale Anordnung von Lichtemittern und eine Projektionslinse. Die Linse erzeugt ein Abbild der Anordnung in einer gewissen Ebene im Raum. Ist diese Abbildungsebene weit von der Projektionslinse entfernt, so dass die Lichtstrahlen mehr oder weniger parallel sind, so besteht die Auswirkung der Projektionslinse im Wesentlichen darin, Licht von jedem beliebigen Pixel der zweidimensionalen Anordnung parallel auszurichten.
Projektionsanzeigen sind in den meisten Fällen so aufgebaut, dass das Bild der Anordnung auf einen großen durchscheinenden Schirm fällt. Der Betrachter des Bildschirms sieht ein stark vergrößertes Abbild des Bilds auf der zweidimensionalen Anordnung. Es wird jedoch zunehmend üblich, dass kleine Projektionsanzeigen am Kopf eines Betrachters befestigt werden, so dass die Projektionsanzeige auf die Augen des Betrachters gerichtet ist. Das von der Projektionslinse kollimierte Licht von einem einzigen Pixel der zweidimensionalen Lichtemitteranordnung wird danach von der Kornea des Betrachters auf die Netzhaut fokussiert. Der Betrachter sieht ein offensichtlich entferntes Bild, das häufig als virtuelles Bild bezeichnet wird.
Man kann auch eine Projektionsanzeige mit großem Durchmesser, die eine zweidimensionale Anordnung von gerichteten Lichtemittern umfasst, hinter einer Flüssigkristallanzeige oder einem anderen räumlichen Lichtmodulator anordnen, um ein dreidimensionales Bild zusammenzusetzen. Siehe hierzu beispielsweise Travis, A.R.L., "Autostereoscopic 3-D display", Applied Optics, Vol. 29, no. 29, pp. 4341-3. Zu jedem Zeitpunkt wird ein Pixel der zweidimensionalen Anordnung der Lichtemitter beleuchtet, und eine geeignete Ansicht eines dreidimensionalen Objekts wird simultan auf der Flüssigkristallanzeige in einer Weise dargestellt, bei der die Ansicht des dreidimensionalen Objekts nur sichtbar ist, wenn man es aus der Richtung beobachtet, in der sich die von der Projektionslinse kollimierten Lichtstrahlen des Pixels bewegen. Eine Folge von Ansichten wird mit einer Rate wiederholt, die schneller ist als die Geschwindigkeit, mit der das Auge ein Flimmern feststellen kann. Dadurch wird ein dreidimensionales Bild zeitlich gemultiplext.
Diese Anzeige ist dreidimensional, aber nicht holographisch. Es ist im Prinzip möglich, ein holographisches dreidimensionales Bild zu erzeugen, indem man eine zwei dimensionale Anordnung von Punktquellen-Lichtemittern in der Brennebene der Projektionslinse anordnet, jede Punktquelle nacheinander beleuchtet und geeignete Hologramme auf einer Flüssigkristallanzeige darstellt, die oben auf die Projektionslinse aufgesetzt ist, so dass jedes Hologramm nacheinander an einem anderen Betrachtungspunkt sichtbar gemacht wird.
Am Kopf befestigte Anzeigen sind sperrig, und die Anwender sähen es lieber, wenn sie flach wären. Man kann eine am Kopf befestigte Anzeige flacher gestalten, wenn man einen plattenförmigen Wellenleiter verwendet, der ein schwaches Hologramm enthält, wie dies von Amitai, Reinhorn und Friesem in "Visor-display design based on planar holographic optics," Applied Optics, Vol 34, No. 8, pp. 1352 to 1356, 10 March 1995, gezeigt wurde. Licht von einer Kathodenstrahlröhre und ein Hologramm werden in den Wellenleiter gekoppelt, und dieses Licht wird vom Hologramm aus dem Wellenleiter heraus (d. h. normal zum Wellenleiter) gebrochen, und zwar in Richtungen, die von dem Pixel in der Kathodenstrahlröhre bestimmt werden, das das Licht aussendet.
Dreidimensionale Bilder, die durch das Zeitmultiplexen der Beleuchtung einer Flüssigkristallanzeige synthetisiert werden, erfordern, dass die Flüssigkristallanzeige ein schnell schaltendes Feld von Dünnfilmtransistoren enthält. Diese sind jedoch teuer. Trayner und Orr beschreiben in US-5,600,454 eine Vorrichtung, die dies vermeidet, indem man ein Hologramm hinter einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeige anordnet, die die Beleuchtung auf abwechselnde Zeilen für die Betrachtung mit dem linken Auge bzw. rechten Auge lenkt. Sowohl diese Anordnung als auch das Konzept mit der geschalteten Beleuchtung sind jedoch sperrig und weisen nicht die flache Gestalt auf, die man für am Kopf befestigte Anzeigen braucht.
Statt dessen kann man eine dreidimensionale Flachtafelanzeige herstellen, indem man eine Projektionsanzeige mit einem Bildschirm kombiniert, von dem parallel zur Oberfläche des Bildschirms eingestrahltes Licht in einer wählbaren Zeile eines Satzes Zeilen auf dem Bildschirm abgestrahlt wird, siehe die Beschreibung in dem früheren Patent PCT/GB 97/02710 (WO 98/15128) des Erfinders. Zu jedem Zeitpunkt wird jeweils eine Zeile des Bildschirms ausgewählt. Gleichzeitig projiziert die Projektionsanzeige eine Zeile von Pixeln parallel zum Bildschirm, so dass diese auf der gewählten Zeile abgestrahlt werden. Die gleiche Pixelzeile auf der Projektionsanzeige wird wiederholt verändert, da jede Zeile der Zeilenfolge auf dem Bildschirm nacheinander in einer Weise gewählt wird, dass ein vollständiges Bild im Zeitmultiplexverfahren auf dem Bildschirm entsteht. Es wird nur eine Zeile der Projektionsanzeige verwendet, und die Lichtemitteranordnung braucht nur eine Zeile hoch zu sein. Wird das abgestrahlte Licht in der Bildschirmebene kollimiert, so müssen die Projektionslinsen nur einen oder zwei Millimeter hoch sein. Dadurch ist die Kombination aus Projektor und Bildschirm flach. Dieses Dokument gibt den Oberbegriff von Anspruch 1 wieder.
Handelt es sich um Licht von einer dreidimensionalen Anzeige, und wenn auch nur von einer Anzeige, deren Lichtemitteranordnung nur ein Pixel hoch ist, das parallel zur Oberfläche des Bildschirms mit den wählbaren Zeilen gerichtet ist, so ist das auf dem Bildschirm erzeugte Bild dreidimensional. Die dreidimensionale Anzeige könnte eine Lichtemitteranordnung hinter einer Projektionslinse und eine Flüssigkristallanzeige vor der Projektionslinse enthalten, siehe die obige Beschreibung. Um aber mehrere Ansichten in einer Zeilenperiode der Anzeige herzustellen, muss die Schaltrate der Flüssigkristalle gleich der Anzahl der Ansichten multipliziert mit der Zeilenrate der Anzeige sein. Es gibt wenig Flüssigkristallmischungen, die so schnell schalten.
Es gibt zahlreiche weitere Arten von autostereoskopischen und holographischen dreidimensionalen Anzeigekonzepten, und man kann jede in einem Flachtafelsystem verwenden. Besonders interessant ist ein älteres Konzept, das eine Gruppe kleiner Videoprojektoren in der Brennebene einer Feldlinse aufweist. Jeder Projektor ist so angeordnet, dass er eine Ansicht in der Ebene der Feldlinse so ausbildet, als wäre die Linse ein durchscheinender Bildschirm. Anders als ein durchscheinender Bildschirm kollimiert die Feldlinse jedoch das Licht, so dass das Bild nur aus einer einzigen Richtung sichtbar ist. Die anderen Projektoren erzeugen Ansichten, die von der Feldlinse in anderen Richtungen sichtbar gemacht werden. Dadurch sieht der Betrachter ein autostereoskopisches dreidimensionales Bild. Betrachter bevorzugen jedoch, dass die Bilder sowohl in Azimuthals auch in Höhenrichtung autostereoskopisch sind. Bei diesem Konzept hat man wenig Überlegung darauf verwendet, dass sich die Ansichten in der Höhe unterscheiden.
Gemäß der Erfindung wird eine Flachtafel-Projektionsanzeige bereitgestellt, umfassend einen plattenförmigen Wellenleiter, der ein bevorzugt erhabenes Beugungsgitter auf einer Fläche aufweist, ein Linsenelement, das Licht in eine Kante des Wellenleitersystems führt, und in der Brennebene der Linse Mittel zum Modulieren der Intensität des Lichts als Funktion der seitlichen Position und Höhenrichtung der Ausbreitung.
Diese Anordnung konvertiert Pixel von der Modulationsvorrichtung in ebene Wellen, die unter verschiedenen Winkeln auf den Wellenleiter treffen. Diese werden daraufhin unter entsprechenden Winkeln aus der Fläche des Wellenleiters hinaus gebrochen. Auf diese Weise wird auf dem Wellenleiter ein virtuelles Bild erzeugt, das man beispielsweise für Headup-Anzeigen oder 3D-Anzeigen verwenden kann.
Um mehr Licht in den Wellenleiter einzuführen enthält die Anzeige bevorzugt einen eindimensionalen Bildschirm, der das Licht über die Breite der Plattenkante aufweitet. Dieser Bildschirm kann selbst in einem Wellenleiter verkörpert sein, und man kann dem Ende oder den Enden des Wellenleiters Spiegel zuordnen, um das Licht zu halten. Der Eingabewellenleiter kann das Eingabebild auch vergrößern. Die Anzeige kann mit Hilfe von prismatischen Wellenleiterenden auch gefaltet werden. Es werden auch Wellenleiterlinsen in Betracht gezogen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nunmehr zur besseren Darstellung anhand besonderer Ausführungsformen beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Es zeigt:
1 einen Spiegel mit einem Winkel, unter dem er vertikal einfallendes Licht um 90° reflektiert, und der den Hintergrund der Erfindung darstellt;
2 eine Reihe von Spiegeln, die dem Einzelspiegel in 1 gleichen;
3 die Art, wie die Richtung von Licht, das von einem erhabenen Gitter auf einer Fläche des plattenförmigen Wellenleiters aus dem plattenförmigen Wellenleiter ausgekoppelt wird, von der Richtung des Lichts, das in den Wellenleiter eingebracht wird und von der Periode des Gitters bestimmt wird;
4 eine Flachtafel-Projektionsanzeige, die die Erfindung ausführt;
5 eine Flachtafel-Projektionsanzeige mit einem großen Bildschirm, wobei das Bild von einem Mikroprojektor verstärkt wird;
6 eine Version der Anzeige in 5, bei der ein eindimensionaler durchscheinender Bildschirm verwendet wird, der nicht durchlässig ist, sondern reflektierend;
7 eine gefaltete Version der Anzeige in 6, wobei der Bildschirm um den Betrachter herum gekrümmt ist, damit das seitliche Sichtfeld des Betrachters bedient wird;
8 eine in Zeilen und Spalten gemultiplexte Flachtafel-Projektionsanzeige;
9 die Art, in der ein Prisma Schwankungen der Strahlrichtung (k_parallel) in der Ebene in Schwankungen der Strahlrichtung (k_quer) außerhalb der Ebene umsetzen kann;
10 die Art, in der man Prismen dazu verwenden kann, eine Flachtafel-Projektionsanzeige zu falten;
11 eine zerlegte Darstellung einer gefalteten Flachtafel-Projektionsanzeige mit Zeilen- und Spalten-Multiplex;
12 eine kompakte Ansicht einer gefalteten Flachtafel-Projektionsanzeige mit Zeilen- und Spalten-Multiplex, die darstellt, wie die Flüssigkristallanzeige unter 45° gegen die Ebene der Flachtafel angeordnet ist;
13 und 14 dreidimensionale Flachtafelanzeigen einer Bauart, die sich etwas von der Erfindung unterscheidet, wobei letztere eine Flachtafelbeleuchtung einer dreidimensionalen Anzeige darstellt, in der eine reflektierende Flüssigkristallanzeige verwendet wird, beispielsweise ein optisch angesprochener räumlicher Lichtmodulator;
15 eine dreidimensionale Flachtafelanzeige mit Zeilenabtastung; und
16 die Art, wie ein Wellenleiter mit unterschiedlicher Dicke so verwendet werden kann, dass er als Linse wirkt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In einem einfachen Versuch wird Licht vertikal auf einen Spiegel eingestrahlt, der unter 45° gegen die Horizontale geneigt ist. 1 zeigt, wie der Spiegel das Licht in die horizontale Ebene (gestrichelte Linie) reflektiert. Dreht man die Richtung des einfallenden Lichts in der vertikalen Ebene aus der ursprünglichen Richtung des reflektierten Lichts, so wird die Richtung des reflektierten Lichts in der horizontalen Ebene gedreht. Wird die Richtung des einfallenden Lichts in der Ebene gedreht, die dem einfallenden und reflektierten Licht gemeinsam ist, so wird die Richtung des reflektierten Lichts in der gleichen vertikalen Ebene um einen gleichen Winkel gedreht.
Man kann die Spiegel teilweise reflektierend machen, und man kann eine Reihe um 45° geneigter Spiegel übereinander stapeln, siehe 2. Dadurch durchläuft Licht, das am untersten Spiegel vertikal nach oben gestrahlt und von diesem Spiegel nicht reflektiert wird, durch die aufeinander folgenden Spiegel des Stapels, bis das Licht vollständig reflektiert ist. Die Folge der Spiegel verhält sich insofern wie ein einziger Spiegel, als bei einer Drehung der Richtung des einfallenden Lichts in der geeigneten vertikalen Ebene die Richtung des reflektierten Lichts in der horizontalen Ebene gedreht wird. Sind diese Spiegel ausreichend breit und dünn, und sind genug von ihnen vorhanden, so führt dies zu einer Flachtafelvorrichtung, deren Oberflächenlicht aus allen Teilen man in eine beliebige einzelne horizontale Richtung leiten kann, die wählbar ist. Man kann jedoch die Richtung des einfallenden Lichts in der Ebene, in der das einfallende und das reflektierte Licht verlaufen, nicht drehen, ohne dass das Licht aus der Ebene des Spiegelstapels streut. Ist jedoch der Stapel in einen plattenförmigen Wellenleiter eingeschlossen, so beschränkt der Wellenleiter das Licht auf den Stapel, und es wird möglich, die Richtung des reflektierten Lichts in der vertikalen Ebene zu drehen. Ein zwischen den zwei Wänden des plattenförmigen Wellenleiters Hin und Her laufender Strahl bewegt sich jedoch abwechselnd in einer der beiden Richtungen. Dadurch gibt der Spiegelstapel Strahlen aus, die sich in zwei unterschiedlichen Richtungen ausbreiten.
Ein anderer Weg zum Aussenden eines Lichtstrahls, der sich in einem plattenförmigen Wellenleiter senkrecht zur Oberfläche ausbreitet, ist ein Gitter mit einer geeigneten räumlichen Frequenz, das auf eine Oberfläche des Wellenleiters aufgesetzt wird, siehe 3. Wie bei den Spiegeln in 1 und 2 bewirkt ein Drehen der Richtung des geführten Strahls um einen Winkel θ um eine Achse senkrecht zur Oberfläche des Wellenleiters, dass die Richtung des abgegebenen Strahls um den gleichen Winkel gedreht wird, und zwar in der Ebene, in der die Senkrechte und jede Zeile des Gitters liegen. Wie 3 zeigt, kann man auch die Richtung des abgegebenen Strahls in der orthogonalen Richtung verändern, indem man den Winkel des fortschreitenden Strahls um eine Achse ändert, die parallel zu irgendeiner Zeile des Gitters ist. Der Strahl wechselwirkt mit dem Gitter nur während der Reflexion. Dadurch werden Strahlen abgegeben, die sich nur in einer Richtung ausbreiten (vorausgesetzt, das Gitter wird beleuchtet, oder die Richtung der anderen ersten gebeugten Ordnung liegt innerhalb des kritischen Winkels).
Es sei angenommen, dass der Strahl die Wellenlänge λ hat, der Abstand des Gitters d ist, die Richtung der Gitterperiode j ist, die Senkrechte zur Ebene des Gitters i ist und die dritte Richtung k ist. Fällt der Lichtstrahl unter einem beliebigen Winkel auf das Gitter, und sind die Winkel ϕ, ψ und θ wie in der Zeichnung in 3 eingetragen bezeichnet, so kann man den Wellenvektor des einfallenden Lichts β_in wie folgt ausdrücken:
Für den Wellenvektor des gebrochenen Strahls erster Ordnung β_out gilt:
ϕ ist für den Einfall und Austritt gleich. Damit ist der Azimuthwinkel, unter denen die Strahlen das Gitter verlassen, durch den Erhebungswinkel des Strahls nicht beeinflusst. θ unterscheidet sich jedoch von ψ, und dies führt zu Verzerrungen in der anderen Achse.
Die in 4 erläuterte Flachtafel-Projektionsanzeige stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, in der das obige Prinzip angewendet wird. Sie umfasst einen Wellenleiter 1, ein schwaches Beugungsgitter 2, das auf den plattenförmigen Wellenleiter aufgesetzt ist, eine Linse 3, eine Flüssigkristallanzeige 4, die bevorzugt mit kollimiertem Licht beleuchtet wird, einen eindimensionalen durchscheinenden Bildschirm 5 und einen vorne versilberten Spiegel 6. Eine Seite des plattenförmigen Wellenleiters 1 ist in einer Brennebene der Linse 3 angeordnet. Die Flüssigkristallanzeige 4 ist in der anderen Brennebene der Linse 3 angeordnet, so dass Licht von irgendeinem Pixel auf der Flüssigkristallanzeige 4 in eine ebene Welle kollimiert wird, von der ein Teil in die Seite des plattenförmigen Wellenleiters 1 eintritt. Auf eine Fläche des plattenförmigen Wellenleiters 1 ist ein schwaches Beugungsgitter 2 aufgesetzt, so dass bei einer Ausbreitung der Welle entlang des Wellenleiters 1 ein Teil der Welle kontinuierlich aus dem Wellenleiter heraus gebrochen wird. Die gebrochenen Komponenten der Welle treten aus allen Teilen des Beugungsgitters 2 aus und verbinden sich zu einer einzigen Wellenfront, deren Richtung von dem Pixel auf der Flüssigkristallanzeige 4 bestimmt wird, durch das das Licht gelaufen ist. Wellen, die sich in andere Richtungen ausbreiten, werden durch andere Pixel auf der Flüssigkristallanzeige 4 moduliert. Dadurch wird ein vollständiges (zweidimensionales) virtuelles Bild von einem schlanken flachen Wellenleiter 1 projiziert.
Für einen größeren Wirkungsgrad bevorzugt man, dass das gesamte Licht aus der Flüssigkristallanzeige 4 in das Ende des plattenförmigen Wellenleiters 1 eingeführt wird. Hierzu umfasst die Beleuchtung des Wellenleiters 1 kollimierte Strahlen, die durch den eindimensionalen durchscheinenden Bildschirm 5 geführt werden, der der Flüssigkristallanzeige 4 benachbart ist. Der Bildschirm 5 kann beispielsweise eine Anordnung von winzigen zylindrischen Kleinlinsen enthalten, die die Strahlen über einen Winkelbereich in einer Richtung (der vertikalen Richtung) streuen, sie jedoch in der anderen Dimension kollimiert lassen. Dadurch ist in der anderen Brennebene der Linse 3 die gesamte Seite des plattenförmigen Wellenleiters 1 beleuchtet.
Man bevorzugt auch, dass das von einem Pixel der Flüssigkristallanzeige 4 ausgehende Licht in nur einen Mode des plattenförmigen Wellenleiters 1 eingespeist wird. Da die ebene Welle in eine Seite des plattenförmigen Wellenleiters 1 eingespeist wird, erfordert dies, dass auch eine ebene Welle mit gleicher Intensität eingespeist wird, die die gleiche Richtungskomponente aufgelöst in der Ebene des Wellenleiters 1 hat, jedoch die entgegengesetzte Richtungskomponente aufgelöst senkrecht zum Wellenleiter 1. Ausgedrückt durch eine Beschreibung mit Strahlen dient diese zweite Welle dazu, die Lücken auf der Vorderseite des plattenförmigen Wellenleiters 1 zu füllen, die die ursprüngliche Welle nicht beleuchtet. Die zweite Welle kann man liefern, indem man die Vorderseite eines vorne versilberten Spiegels 6 so an der Vorderseite des plattenförmigen Wellenleiters 1 anordnet, dass der Spiegel 6 über das Ende des Wellenleiters 1 hinausragt. Das Licht von der Flüssigkristallanzeige 4 muss in beiden Richtungen ausreichend diffus sein, damit es sowohl das Ende des Wellenleiters 1 beleuchtet als auch sein Bild im Spiegel 6. Dies kann man erreichen, indem man, entweder einen zweiten schwachen eindimensionalen durchscheinenden Bildschirm senkrecht zum ersten Bildschirm anordnet oder indem man die Pixel der Flüssigkristallanzeige 4 so klein macht, dass die Streuung durch Beugung verursacht wird.
Eine Klasse von Projektionsanzeigen, die Headup-Anzeige, findet man üblicherweise in Flugzeugen. Sie umfasst einen großen Bildschirm (mehrere Zoll Diagonale), wobei von allen Teilen des Bildschirms ein (virtuelles) Bild projiziert wird, das im Fernfeld scharf wird. Die beschriebene Flachtafel-Projektionsanzeige kann man so konfigurieren, dass eine derartige Headup-Anzeige daraus wird. Die Linse 3 und die Flüssigkristallanzeige 4 sind dafür jedoch unangenehm groß.
5 zeigt, wie man das Bild von einer kleinen Flüssigkristallanzeige 4 durch Projektion innerhalb eines zweiten plattenförmigen Wellenleiters 7 vergrößern kann, der ähnliche Abmessungen hat wie der Anzeigewellenleiter 1. Die Flüssigkristallanzeige 4 ist in einer Ebene einer Projektionslinse 3 angeordnet und das Ende des plattenförmigen Wellenleiters 7 in der anderen Ebene. Die Flüssigkristallanzeige 4 wird mit kollimiertem Licht beleuchtet. Strahlen von einer einzigen Zeile der Flüssigkristallanzeige 4 haben eine Richtung innerhalb des plattenförmigen Wellenleiters 7, die aufgelöst in einer Ebene normal zu den Flüssigkristallzeilen (in der Abbildung von links nach rechts) einen einzigen Winkel aufweisen (der manchmal als der Winkel aus der Ebene heraus bezeichnet wird). Strahlen von einer einzigen Spalte der Flüssigkristallanzeige 4 werden jedoch auf eine einzige Zone des Endes des Vergrößerungswellenleiters 7 projiziert. Ein eindimensionaler durchscheinender Bildschirm 8 ist am Ende des plattenförmigen Wellenleiters 7 angeordnet, damit der Winkel der Strahlen aus der Ebene heraus beibehalten wird, ihr Winkel in der Fläche des plattenförmigen Wellenleiters 7 jedoch gestreut wird (der manchmal als der Winkel in der Ebene bezeichnet wird). Dieser Effekt erzeugt ein eindimensional vergrößertes reales Bild auf dem Bildschirm 8.
Die Strahlen werden nun in eine dritte Strecke eines plattenförmigen Wellenleiters 9 eingekoppelt, an dessen Ende sich eine zylindrische Linse 10 befindet, die bevorzugt in einem Stück mit dem Wellenleiter ausgebildet ist, und deren Achse senkrecht zur Ebene der plattenförmigen Wellenleiter ist. Der eindimensionale durchscheinende Bildschirm 8 muss sich in der Brennebene der zylindrischen Linse 10 befinden, wodurch die Strahlen von jedem beliebigen Punkt auf dem Bildschirm 8 kollimiert werden, wenn sie die Linse 10 verlassen. Anstelle einer Linse kann man einen Spiegel verwenden, wobei jedoch die Wellenleiter passend neu angeordnet werden müssen. Ein Spiegel liefert weniger Verzerrungen.
Das Licht wird nun in den plattenförmigen Wellenleiter 1 geführt, auf den ein schwaches Beugungsgitter 2 aufgesetzt ist, und wie oben herausgebrochen, damit ein ins Fernfeld projiziertes Bild entsteht. Um die Strahlen mit dem gleichen Winkel aus der Ebene heraus insgesamt zu begrenzen, werden der eindimensionale durchscheinende Bildschirm 8 und die zylindrische Linse 10 mit der gleichen Dicke hergestellt wie die plattenförmigen Wellenleiter, und die Vorderseiten eines Paars vorne versilberter Spiegel 11, 12 werden über und unter einem jeden Verbindungselement 8, 10 angeordnet, damit Strahlen auf den gleichen Winkel aus der Ebene heraus begrenzt werden. Der eindimensionale durchscheinende Bildschirm 8 kann beispielsweise aus einem Feld zylindrischer Kleinlinsen gebildet werden.
Die große Flachtafel-Projektionsanzeige in 5 ist lang, und es ist schwierig, das Feld zylindrischer Kleinlinsen zu schneiden und zu polieren, die dazu verwendet werden, den eindimensionalen durchscheinenden Bildschirm 8 innerhalb optischer Toleranzen auf die gleiche Dicke zu bringen wie die benachbarten plattenförmigen Wellenleiter 7, 9. 6 zeigt, wie man die Sache verbessern kann, indem man einen durchscheinenden oder eindimensionalen Metallspiegel 13 anstelle eines durchscheinenden Bildschirms 8 verwendet. Der eindimensionale durchscheinende Spiegel besteht einfach aus einer Anordnung von zylindrischen Kleinlinsen, die mit Aluminium beschichtet sind. Man kann diese Anordnung nahe genug am Ende des vergrößernden plattenförmigen Wellenleiters 7 anbringen, so dass trotz der Abwesenheit der vorderseitig versilberten Spiegel 11, 12 nur ein minimaler Verlust an Strahlbegrenzung während der Reflexion am durchscheinenden Spiegel 13 auftritt. Dabei dient der eine Wellenleiter 7 aufgrund des doppelten Lichtdurchgangs sowohl der Vergrößerung als auch dem Kollimieren.
Die Flachtafel-Projektionsanzeige in 6 ist jedoch immer noch ziemlich lang. Es ist bekannt, dass eine Biegung mit einem geringen Krümmungsradius in einem Wellenleiter den Winkel eines Strahls aus der Ebene heraus verändert. Eine Biegung mit einem ausreichend großen Krümmungsradius unterbricht jedoch die Strahlen nicht. Man hat durch Experimente herausgefunden, dass ein Krümmungsradius von 5 cm nicht unterbrechend wirkt. 7 zeigt, wie man eine Biegung 7a einführen kann, um das System in 6 zu falten, d. h. den Wellenleiter 7 rückwärts hinter den Bildschirm 1 zu falten. In 7 ist der Bildschirm 1 auch um eine vertikale Achse gekrümmt, so dass ein Betrachter, der sich in der Nähe der Biegungsmitte befindet, Bilder mit seinem peripheren Sicht feld sieht. Ein Krümmen des Bildschirms 1 ohne weitere Änderungen bewirkt, dass Strahlen von einem einzigen Pixel konvergieren und nicht wie erforderlich kollimiert werden. Eine Lösung besteht darin, den eindimensionalen durchscheinenden Spiegel 13 näher an die zylindrische Linse 10 heranzubringen. Es gibt eine Entfernung, in der die dadurch verlorene Konvergenz die zusätzliche Konvergenz, die durch das Krümmen des Bildschirms verursacht wird, gerade auslöscht. Obwohl Headup-Anzeigen üblicherweise in Flugzeugen verwendet werden, geht man davon aus, dass dieser Anzeigenentwurf so billig ist, dass man sehr große Anzeigen bauen kann (möglicherweise mit einer Diagonale von einigen Metern), und dass man die Anzeigen in Büros verwenden könnte, und zwar entweder zum Darstellen von Bildern aus der virtuellen Realität oder als Bildschirm, der für weitsichtige Betrachter komfortabel ist.
Eine zweite Klasse von Projektionsanzeigen, die am Kopf befestigte Anzeige, wird normalerweise zum Darstellen von Bildern aus der virtuellen Realität eingesetzt. Bekannte Anzeigen sind jedoch unförmig und grotesk. Die Benutzer würden eine Anzeige bevorzugen, die flach und dünn ist, etwa wie eine Sonnenbrille. Alle bisher beschriebenen Anzeigen weisen flache plattenförmige Wellenleiter auf, der Projektor ist jedoch relativ sperrig. Man kann Flüssigkristallanzeigen miniaturisieren; es ist jedoch schwierig, Flüssigkristallpixel herzustellen, die kleiner als zwei oder drei Mikron sind, und die entstehende Anzeige ist nach wie vor zu groß.
8 zeigt, wie zwei eindimensionale Flüssigkristallanzeigen oder Vorrichtungen dazu verwendet werden können, ein projiziertes Bild in einer flachen Vorrichtung zusammenzusetzen. Die erste Flüssigkristallanzeige 14 ist als Gitter konfiguriert. Wird sie mit kollimiertem Licht beleuchtet, so beugt sie das Licht in zwei Richtungen unter gleichen jedoch entgegengesetzten Winkeln in der Ebene gegen die Mittenachse. Das Licht durchläuft daraufhin mit Hilfe zweier Linsen 17, 18 (deren Funktion im Weiteren beschrieben wird) ein Mikroprisma 15, das in 9 detailliert dargestellt ist und drei Würfel mit aufeinander folgenden 45°-Spiegeln aufweist. Das Mikroprisma dreht das einfallende Licht um 90°, damit Änderungen der Strahlrichtung in der Ebene in Änderungen der Strahlrichtung aus der Ebene heraus umgewandelt werden. Die Richtung des Lichts wird ebenfalls umgekehrt; dies ist zur Vereinfachung in 8 jedoch nicht dargestellt.
Die Strahlen werden daraufhin von einer zylindrischen Linse oder einem Spiegel 16a aufgeweitet, damit sie einen eindimensionalen durchscheinenden Bildschirm 8 vollständig beleuchten, der sich in der Nähe der zweiten eindimensionalen Flüssigkristallanzeige 16 befindet. Die zweite Flüssigkristallanzeige 16 befindet sich in der Brennebene einer letzten zylindrischen Linse 10 und moduliert die Winkel in der Ebene des Lichts, das in den letzten plattenförmigen Wellenleiter 1 eintritt. Strahlen unter jedem Winkel werden von dem schwachen Beugungsgitter, das auf den plattenförmigen Wellenleiter 1 aufgesetzt ist, in Spalten im ins Fernfeld projizierten Bild umgewandelt. Die erste Flüssigkristallanzeige 14 moduliert den Winkel aus der Ebene heraus für alle Strahlen, die in den letzten plattenförmigen Wellenleiter 1 eintreten. Diese werden von dem schwachen Beugungsgitter 2 in eine Zeile im Fernfeldbild umgesetzt. Für jeden Winkel aus der Ebene heraus, den die erste Flüssigkristallanzeige 14 wählt, moduliert die zweite Flüssigkristallanzeige 16 alle Winkel in der Ebene, und ein ins Fernfeld projiziertes Bild wird zeilenweise im Wesentlichen so wie bei einer Kathodenstrahlröhre geschrieben.
Obwohl man Flüssigkristallpixel mit Abmessungen von 2 oder 3 Mikron herstellen kann ist es einfacher, Pixel mit Abmessungen von 20 oder 30 Mikron zu erzeugen. Der größte Beugungswinkel, den man mit solchen Pixeln erzielen kann, beträgt ungefähr 1°. Die beiden Linsen 17, 18 zwischen der ersten Flüssigkristallanzeige 14 und dem Mikroprisma 15 vergrößern diesen größten Beugungswinkel auf 10° oder mehr. Die erste der beiden Linsen 17 hat eine Brennweite, die mindestens um den Faktor zehn größer ist als die der zweiten Linse 18, und die Linsen weisen eine gemeinsame Brennebene auf, so dass am Mikroprisma 15, das sich in der nicht gemeinsamen Brennebene der zweiten Linse 18 befindet, die Strahlen an einem konstanten Punkt in das Prisma 15 eintreten, jedoch aus unterschiedlichen Winkeln.
Moduliert die erste Flüssigkristallanzeige 14 die Amplitude in herkömmlicher Weise, so wird Licht in der nullten (ungebrochenen) Ordnung und in der zweiten und höheren gebrochenen Ordnungen übertragen sowie in der ersten Ordnung. Die zweite und höheren gebrochenen Ordnungen kann man so klein wie möglich halten, indem man ein geeignetes Gittermuster wählt. Die nullte Ordnung kann man beseitigen, indem man undurchsichtiges Material in der Mitte der Brennebene anbringt, die den beiden Linsen 17, 18 gemeinsam ist. Die nullte Ordnung tritt nicht auf, falls die Flüssigkristallanzeige 14 ferroelektrische Flüssigkristalle enthält, die so konfiguriert sind, dass sie die Phase des Lichts um 0° und 180° modulieren. Da beide Flüssigkristallanzeigen 14 und 16 möglicherweise schon deshalb ferroelektrisch sein müssen, damit sie ausreichend rasch schalten, mag diese Alternative zu bevorzugen sein.
Man muss nun noch das System in 8 in eine Fläche falten, die so groß ist wie ein Brillenglas. Das Biegen des Wellenleiters mit einem Krümmungsradius von 5 cm würde ein viel zu unförmiges Ergebnis liefern. Statt dessen zeigt 10, wie man zwei recht winklige Prismen 19 dazu verwenden kann, den Wellenleiter zu falten. Eine solche Anordnung kann auch für die vorhergehenden Ausführungsformen verwendet werden. Man muss ein Material mit geringer Brechzahl auf beiden durchlässigen Oberflächen eines jeden rechtwinkligen Prismas 19 anbringen, damit die Strahlen auf den korrekten Winkel in der Ebene begrenzt bleiben. Die 45°-Fläche eines jeden rechtwinkligen Prismas 19 muss versilbert werden, damit das Licht auch bei spitzen Winkeln reflektiert wird.
11 zeigt eine auseinander genommene Ansicht einer jeden Schicht des gefalteten Systems in 8, und 12 zeigt das zusammengebaute System. Die beiden Flüssigkristallanzeigen 14, 16 sind Teile einer einzigen in 12 dargestellten Flüssigkristallvorrichtung, deren Flüssigkristallschicht zwischen einem einzigen Glas- oder Siliciumsubstrat und einer durchsichtigen oberen Schicht liegt, die man aus Mylar herstellen könnte und die so dünn wie möglich gehalten wird, damit die Winkel in der Ebene der Strahlen nicht beeinträchtigt werden oder die Strahlen austreten können.
In dieser Vorrichtung tritt Licht von der Seite der ersten Platte ein, und es wird von einem vorderseitig versilberten zylindrischen Spiegel 23 gestreut oder aufgeweitet, damit eine ebene Welle entsteht, die dann von der Gitter-LCD 14 geteilt wird und von einem ersten Prismenpaar 19a zur nächsten Platte gesendet wird. Hier wird das Licht vergleichbar zum Mikroprisma 15 in einer Ecke gesammelt, und zwar über eine Linse 18, die der Linse 3 in 5 entspricht, und zur dritten Platte gesendet, der "Vergrößerungsplatte" 7, mit der eindimensionalen durchscheinenden Linse 8 und der zweiten LCD 16. Die Reflexionen aus der Ebene heraus beginnen wie dargestellt in der dritten Platte. Die vierte Platte 9 ist die zylindrische Kollimatorlinse 10. Die letzte Platte ist die Anzeige- oder Ausgabeplatte 1.
Eine dritte Klasse von Projektionsanzeigen, die dreidimensionale Anzeige, findet Einsatz in Spielotheken und Operationssälen; vorhandene Anzeigen sind jedoch zu unförmig. Genauso wie man eine dreidimensionale Anzeige herstellen kann, indem man eine große Projektionsanzeige hinter einer Flüssigkristallanzeige mit hoher Bildrate anordnet, zeigt 13 (nicht im Bereich der Erfindung) wie man eine flache dreidimensionale Anzeige herstellen kann, indem man hinter einer Flüssigkristallanzeige 20 eine Flachtafel-Projektionsanzeige anordnet, wie sie beispielsweise in 5 dargestellt ist. Dabei dient die Platte einfach als Quelle für kollimiertes Licht, das über den Bereich der Ausgabewinkel durch eine Querbewegung abgetastet wird oder durch das Querabtasten der Lichtquelle synchron zum Modulator 20 wie es die Pfeile zeigen. Für eine 3D-Anzeige ist keine Modulation in Höhenrichtung nötig, und das Gitter braucht kein reguläres Beu gungsgitter sein, sondern es kann sich einfach um einen Satz von parallelen Streuzeilen handeln. Die Bildrate der Flüssigkristallanzeigen ist durch die Leitfähigkeit der strukturierten Schichten begrenzt, über die eine Spannung an jedes Pixel angelegt wird. Man kann die Leitfähigkeit der Schicht erhöhen, indem man sie so dick auslegt, dass sie undurchsichtig wird. Man kann beispielsweise eine Mikroanzeige mit einer Bildrate von 20 kHz herstellen, indem man eine Lage von ferroelektrischem Flüssigkristall über einer integrierten Schaltung in kristallinem Silicium anordnet. Die Flüssigkristallanzeige arbeitet dann jedoch nur durch Reflexion.
Eine andere Weise, eine Flüssigkristallanzeige mit hoher Bildrate herzustellen, besteht darin, ein Bild auf die photoempfindliche Seite eines optisch angesprochenen räumlichen Lichtmodulators zu projizieren. Diese Vorrichtung arbeitet jedoch ebenfalls nur durch Reflexion. 14 (wiederum nicht im Bereich der Erfindung) zeigt, wie man eine Flachtafel-Projektionsanzeige dazu verwenden kann, eine vorderseitige Beleuchtung bereitzustellen, und zwar durch den Gebrauch eines plattenförmigen Wellenleiters 1 mit einem räumlichen Hologramm oder einem Stapel von Teilspiegeln unter 45° gegen die Ebene und axial parallel zur Eintrittskante der Platte 1. Spiegel, beispielsweise ein Stapel aus Glasplättchen, werden für HUD-Anwendungen bevorzugt, da sie keine störende Brechung von Sonnenlicht in die Augen des Benutzers verursachen, wie dies bei Hologrammen leicht geschieht. Das quer modulierte Licht aus der Quelle 4 wird von der Linse 3 in die Platte 1 geleitet. Es wird von den Teilspiegeln oder dem Hologramm nach hinten hin zur LCD 20 reflektiert, die effektiv eine Anordnung aus Spiegelpixeln ist. Diese Spiegelpixel werden von einem Projektor 30 so moduliert, dass sie ein- oder ausgeschaltet sind, und zwar abhängig vom Bild an dem bestimmten Blickwinkel, das momentan erzeugt wird. Das Bild läuft dann zurück durch die Platte 1, in der nahezu das gesamte Bild durchgelassen wird, und zum Betrachter.
Man kann eine Flachtafel-Projektionsanzeige auch dazu verwenden, ein stationäres Hologramm von vorn zu beleuchten, indem man die Anzeige so konfiguriert, dass sie das Hologramm mit Wellen beleuchtet, die in einer einzigen Richtung kollimiert sind. Man kann diese Technik darauf erweitern, eine Flachtafelbeleuchtung einer holographischen Videoanzeige mit breitem Blickfeld bereitzustellen, indem man die Flachtafel-Projektionsanzeige dazu nutzt, eine Flüssigkristallanzeige 20 mit Wellen zu beleuchten, die zu jedem Zeitpunkt in eine von mehreren diskreten Richtungen kollimiert werden, dann simultan geeignete Hologramme auf die Flüssigkristallanzeige schreibt und die Folge innerhalb der Flimmeransprechzeit des Auges wiederholt.
Es ist schwierig, auf großen Bildschirmen die Dünnfilmtransistoren abzuscheiden, die man für Flüssigkristallanzeigen mit hohen Bildraten braucht. WO 98/15128 beschreibt, wie man eine dreidimensionale Anzeige auf andere Weise herstellen kann, indem man Licht parallel auf die Oberfläche eines Bildschirms strahlt, der eine Menge von Zeilen enthält, von denen jede Licht aus dem Bildschirm abgibt, wenn sie gewählt wird. Dieses Dokument erklärt jedoch nur, wie eine solche Vorrichtung Bilder erzeugen kann, die im Azimuth dreidimensional sind. Für echte dreidimensionale Bilder oder Bilder der virtuellen Realität ist es erforderlich, die Intensität eines Strahls zu kontrollieren, der irgendeinen Punkt des Bildschirms verlässt, und zwar als Funktion sowohl seiner Azimuthrichtung als auch seiner Höhenrichtung.
15 zeigt, wie man eine dreidimensionale Anzeige mit Höhenkontrolle herstellt, indem man eine Projektionsanzeige mit einem Bildschirm 21 kombiniert, auf dem Licht, das ungefähr parallel zur Oberfläche des Bildschirms 21 einstrahlt, von einer Zeile aus einem Satz wählbarer Zeilen auf dem Bildschirm 21 abgestrahlt wird. Dies folgt generell der Vorgehensweise, die in dem früheren Patent WO 98/15128 des Erfinders angegeben ist. Nun ist jedoch der Bildschirm 21 als plattenförmiger Wellenleiter konfiguriert, und alle Zeilen auf der Projektionsanzeige sind moduliert, so dass für die Strahlen im plattenförmigen Wellenleiter sowohl der Winkel in der Ebene als auch der Winkel aus der Ebene heraus kontrolliert wird. Der Überzug des plattenförmigen Wellenleiters besteht aus polymerverteiltem Flüssigkristall in Nanotröpfchen. Dabei handelt es sich um ein Material, dessen Volumenbrechzahl mit einer Spannung gesteuert werden kann. Es ist in einer Folge von Zeilen in Pixel unterteilt, so dass Licht vom plattenförmigen Wellenleiter an der Zeile abgestrahlt wird, an der die Brechzahl des Überzugs verringert ist. Die Strahlrichtung im Azimuth wird durch den Winkel in der Ebene der Strahlen innerhalb des plattenförmigen Wellenleiters kontrolliert. Die Strahlrichtung in der Höhe wird durch die Winkel der Strahlen aus der Ebene heraus festgelegt. Bildet die Projektionsanzeige 22 ein Videohologramm, so bildet das an der gewählten Zeile abgestrahlte Lichtmuster ebenfalls ein Hologramm. Dies liefert eine Möglichkeit, ein Videohologramm vorzuführen, das sowohl im Azimuth als auch in der Höhe dreidimensional ist, ohne dass man Dünnfilmtransistoren benötigt. Das Betrachtungsfeld des Hologramms in Höhenrichtung bleibt jedoch schmal. Breitere Betrachtungsfelder in Höhenrichtung kann man mit Hilfe eines schaltbaren Flüssigkristallgitters zum Abstrahlen des Lichts erzeugen, wobei die räumliche Frequenz des Flüssigkristalls verändert wird, so dass nacheinander mehrere Hologramme für unterschiedliche Höhenwinkel von jeder Zeile projiziert werden.
Für mehrere der beschriebenen Ausführungsformen ist die Verwendung einer zylindrischen Linse zwischen benachbarten Wellenleitern erforderlich. Die Aufnahme der Linse als eigenes Element erfordert, dass die Oberflächen zwischen Wellenleiter und Linse poliert werden müssen; dieser Vorgang ist teuer. 16 zeigt, wie der Winkel aus der Ebene heraus eines Strahls im Wellenleiter größer wird, wenn der Wellenleiter allmählich dünner wird. Ist der Winkel des Strahls aus der Ebene heraus groß, so nimmt die Komponente der Strahlgeschwindigkeit in der Wellenleiterebene ab. So wie Linsen kollimiertes Licht durch dicke Mitten bündeln, damit der zentrale Teil der Welle bezüglich des Rands verzögert wird, kann man erreichen, dass ein Wellenleiter eine kollimierte Welle bündelt, indem man den zentralen Teil des Wellenleiters dünner gestaltet als die Kanten. Derartige "Linsen" kann man in allen beschriebenen Ausführungsformen einsetzen und darüber hinaus in jedem beliebigen flachen optischen System, das eine Linse benötigt.

Claims

Flachtafel-Projektionsanzeige, umfassend ein Wellenleitersystem, das einen Anzeige-Bandwellenleiter (1) enthält, der eine Lichtausgabevorrichtung (2) aufweist, die so wirkt, dass sie Licht, das sich im Wellenleiter ausbreitet, aus einer Fläche des Wellenleiters austreten lässt, ein Linsenelement (3; 18), das Licht in eine Kante des Wellenleitersystems führt, und eine Vorrichtung (4), die die Intensität des Lichts als Funktion der seitlichen Position und einer Erhebungsrichtung der Ausbreitung relativ zum Wellenleiter moduliert, wobei die Vorrichtung (4) in der Brennebene des Linsenelements angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtausgabevorrichtung (2) ein Beugungsgitter ist, wobei das Beugungsgitter so beschaffen ist, dass es Licht, das in das Wellenleitersystem gerichtet ist, aus dem Band und hin zu einem Betrachter ausgibt, und zwar unter einem Winkel, der von der seitlichen Position und der Erhebungsrichtung abhängt.
Anzeige nach Anspruch 1, wobei die Modulationsvorrichtung (4) einen Flüssigkristallmodulator enthält.
Anzeige nach Anspruch 1 oder 2, zudem umfassend einen Schirm (5; 8), der das Licht im Wellenleitersystem eindimensional über die Breite der Kante des Bands (1) verteilt.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei der Modulator und das Linsenelement in seitlicher Richtung kleiner als das Band sind, und das Wellenleitersystem einen Vergrößerungs-Bandwellenleiter (7) mit angepasster Breite enthält, der zwischen dem Linsenelement (3) und dem Anzeige-Bandwellenleiter (1) angeordnet ist, damit er das Licht von der Linse (3) auf die volle Breite des Anzeige-Wellenleiters (1) expandiert.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach Anspruch 3 und 4, wobei der Schirm (8) ein eindimensionaler durchscheinender Streifen am Ende des Vergrößerungswellenleiters ist, der den Winkel aus der Ebene heraus beibehält, jedoch das Licht in der Ebene verteilt.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Wellenleitersystem einen Zwischen-Bandwellenleiter (9; 7) enthält, der das Licht vom Vergrößerungs-Wellenleiter (7) in den Anzeige-Wellenleiter (1) koppelt.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach Anspruch 4 und 6, wobei der Zwischen-Wellenleiter mit dem Vergrößerungs-Wellenleiter (7) identisch ist, und das Licht den Wellenleiter in einer Richtung zur Vergrößerung durchläuft und ihn rückwärts in umgekehrter Richtung für die Kopplung in den Anzeige-Wellenleiter durchläuft.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach Anspruch 7, wobei der Schirm (13) ein eindimensionaler zylindrischer Spiegelstreifen am Ende des Vergrößerungs-Wellenleiters ist, der den Winkel aus der Ebene heraus beibehält, jedoch das Licht in der Ebene verteilt.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 8, worin das Wellenleitersystem eine Linse (10) oder einen Spiegel enthält, der mit dem Zwischen-Wellenleiter (9) verbunden ist und ein Fernfeldbild (Parallelstrahlbild) erzeugt, das in den Anzeige-Wellenleiter (1) eintritt.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 9, worin irgendeiner oder alle Bänder in der Richtung aus der Ebene heraus über Spiegel (6; 11, 12) gekoppelt sind, die die Linie zwischen benachbarten Bändern abdecken.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 10, worin der Vergrößerungs-Wellenleiter und/oder der Zwischen-Wellenleiter – sofern vorhanden – umgefaltet ist, damit er hinter dem Anzeige-Wellenleiter liegt.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Modulationsvorrichtung zwei eindimensionale Modulatoren (14, 16) enthält, wobei der erste eingegebenes Licht in gewünschten Winkeln moduliert, die dem Winkel aus der Ebene heraus im endgültigen Bild entsprechen, und der zweite die Winkel in der Ebene für jeden Winkel aus der Ebene heraus des endgültigen Bilds moduliert.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach Anspruch 12, wobei die Ebene des Lichts, das aus dem ersten Modulator (14) austritt, gedreht wird, und zwar beispielsweise durch ein Mikroprisma (15), so dass die gesamte Vorrichtung im Wesentlichen e ben ist.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Ausgangssignal des ersten Modulators durch eine zylindrische optische Einrichtung erweitert wird, so dass es einen eindimensionalen durchscheinenden Schirm (8) in der Nähe des zweiten Modulators in dessen Gesamtheit beleuchtet.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach Anspruch 13 bis 14, wobei das Wellenleitersystem Bandwellenleiter umfasst, die die optischen Elemente enthalten.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach Anspruch 15, in dem die Wellenleiter übereinander liegen, und das Licht von einem Wellenleiter zum folgenden Wellenleiter an benachbarten Enden von Prismen (19a, 15) gekoppelt wird, und die zwei Modulatoren auf einem einzigen Substrat bereitgestellt sind.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 16, die eine Headup-Anzeige bildet.
Flachtafel-Projektionsanzeige nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei das Ausgabe-Band (21) selbst modulierbar ist, so dass zu jedem Zeitpunkt, zu dem Licht aus nur einer Zeile ausgegeben wird, ein Satz eindimensionaler Modulatoren (22) das Eingabelicht bei den unterschiedlichen Winkeln in der Ebene liefert.