DE102006035167B4 - Device for eliminating unbent direct reflected light of a light modulation device - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Eliminierung von ungebeugtem direkt reflektiertem Licht, welches aus wenigstens einer reflektiv ausgebildeten Lichtmodulationseinrichtung austritt, wobei die Lichtmodulationseinrichtung eine Vielzahl von Pixelelementen aufweist, welche von Interpixelbereichen zueinander getrennt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein optisches Element vorgesehen ist, welches zur Lichtmodulationseinrichtung derart angeordnet ist, dass einfallendes kohärentes Licht zu einem Teil an dem optischen Element und zu einem Teil an der Lichtmodulationseinrichtung reflektiert wird, so dass Lichtstrahlen mit einem Gangunterschied vorliegen, wobei die Lichtstrahlen reflektiertes und moduliertes Licht enthalten und derart interferieren, dass das an den Interpixelbereichen reflektierte Licht ausgelöscht wird.contraption for the elimination of unbent direct reflected light which from at least one reflective designed light modulation device emerges, wherein the light modulation means a plurality of Pixel elements, which of interpixel areas to each other are arranged separately, characterized in that at least an optical element is provided, which is the light modulation device is arranged such that incident coherent light to a part on the optical element and to a part on the light modulation device is reflected, so that light rays with a retardation be present, wherein the light rays reflected and modulated light and interfere such that at the interpixel areas reflected light extinguished becomes.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Eliminierung von ungebeugtem direkt reflektiertem Licht, welches aus wenigstens einer reflektiv ausgebildeten Lichtmodulationseinrichtung austritt, wobei die Lichtmodulationseinrichtung eine Vielzahl von Pixelelementen aufweist, welche von Interpixelbereichen zueinander getrennt angeordnet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Eliminierung von ungebeugtem direkt reflektiertem Licht mittels der Vorrichtung.The The invention relates to a device for the elimination of unbent directly reflected light, which consists of at least one reflective formed light modulation device emerges, wherein the light modulation device has a plurality of pixel elements, which of interpixel areas are arranged separately from each other. Furthermore, the invention relates Also, a method for eliminating unbent, directly reflected Light by means of the device.
In der Holographie werden zur Rekonstruktion von zwei- und/oder dreidimensionalen Szenen Lichtmodulationseinrichtungen verwendet, welche ein Hologramm kodieren. Die Lichtmodulationseinrichtung weist dabei eine Vielzahl von Pixelelementen auf, zwischen denen sich Interpixelbereiche befinden. In den Pixelelementen wird die benötigte Information zur Rekonstruktion der Szene kodiert. Die Interpixelbereiche weisen Elektroden zur Ansteuerung der Pixelelemente auf. Dies sind Bereiche, in denen das auftreffende Licht auf die Lichtmodulationseinrichtung nicht moduliert wird, d. h., dass die Interpixelbereiche statische Bereiche auf der Lichtmodulationseinrichtung sind. Der Trend jedoch geht zur Miniaturisierung, so dass die Pixelelemente daher kleiner ausgeführt werden müssen, wodurch die Interpixelbereiche immer mehr an Bedeutung gewinnen.In Holography become the reconstruction of two-dimensional and / or three-dimensional ones Scenes used light modulation devices, which is a hologram encode. The light modulation device has a plurality of pixel elements between which there are interpixel areas. In the pixel elements, the information needed for reconstruction becomes encoded in the scene. The interpixel areas comprise electrodes Activation of the pixel elements. These are areas where the incident light on the light modulation device not is modulated, d. h., that the interpixel areas are static areas on the light modulation device. The trend, however, goes for miniaturization, so that the pixel elements are therefore made smaller have to, whereby the interpixel areas gain more and more importance.
Bei transmissiv ausgeführten Lichtmodulationseinrichtungen absorbieren die Interpixelbereiche das auftreffende Licht, wodurch ein Intensitätsverlust erfolgt. Bei reflektiv ausgeführten Lichtmodulationseinrichtungen jedoch wird das auftreffende Licht an den Interpixelbereichen reflektiert. Dies führt bei der Rekonstruktion von Szenen in der Fourier-Ebene zu einer Verfälschung der rekonstruierten Szene. Das Rauschen äußert sich durch einen sehr hellen Bereich in der Mitte der Fourier-Ebene. Das bedeutet, dass die relative Intensität des hellen Bereiches verglichen mit der Intensität anderer Objektpunkte sehr hoch ist. Die Intensität des hellen Bereichs hängt dabei nicht von der Modulation der Pixelelemente ab, jedoch ist sie abhängig vom Füllfaktor (Verhältnis der kodierbaren bzw. lichtempfindlichen Fläche zur Gesamtfläche der Lichtmodulationseinrichtung). Derartige Effekte der Interpixelbereiche mindern aber stark die Qualität der rekonstruierten Szene. Der Grund jedoch für den Einsatz reflektiver Lichtmodulationseinrichtungen liegt in den geringen Lichtverlusten durch Absorption im Vergleich zu transmissiven Displays, dem relativ großen Füllfaktor für eine hohe Lichteffizienz, der kurzen Schaltzeit sowie ihrer preiswerten Fertigung.at transmissive executed Light modulators absorb the interpixel areas the incident light, causing a loss of intensity. When reflective executed However, light modulation means becomes the incident light reflected at the interpixel areas. This leads to the reconstruction of Scenes in the Fourier plane to a falsification of the reconstructed Scene. The noise manifests itself a very bright area in the middle of the Fourier plane. That means, that the relative intensity of the bright area compared to the intensity of other object points very much is high. The intensity of the light area hangs it does not depend on the modulation of the pixel elements, however they are dependent of the fill factor (Relationship the codable or photosensitive surface to the total area of Light modulation device). Such effects of the interpixel areas but greatly reduce the quality the reconstructed scene. The reason, however, for the use of reflective light modulation devices lies in the low light losses due to absorption in comparison transmissive displays, the relatively large fill factor for high light efficiency, the short switching time and their low-cost production.
In der Veröffentlichung von S. Junique et al. „GaAs-based multiple-quantum-well spatial light modulators fabricated by a wafer-scale process", Applied Optics 2005, Vol. 44, No. 9, pp. 1635–1641 wird offenbart, dass der Reflexionsgrad des Interpixelbereichs auf nahezu 10% festgesetzt werden kann, wenn die Lichtmodulationseinrichtung mit einem Laser mit einer Wellenlänge λ von 854 nm beleuchtet und sich auf wenige Pixelelemente konzentriert wird. Außerdem wird erwähnt, dass zur Verminderung des Einflusses von Reflektionen aus den Interpixelbereichen auf diese Bereiche der Oberfläche der Lichtmodulationseinrichtung absorbierende Schichten aufgetragen werden.In the publication by S. Junique et al. "GaAs-based multiple-quantum-well spatial light modulators fabricated by a wafer-scale process ", Applied Optics 2005, Vol. 9, pp. 1635-1641 is revealed that the reflectance of the interpixel area is set to almost 10% can be when the light modulation device with a laser with a wavelength λ of 854 nm and focuses on a few pixel elements. Furthermore is mentioned, that for reducing the influence of reflections from the interpixel areas on these areas of the surface applied to the light modulator absorbing layers become.
Derartige absorbierende Schichten lassen sich jedoch schwierig auf die Interpixelbereiche auftragen und bedeuten zusätzlichen Aufwand.such however, absorbing layers are difficult to access the interpixel areas apply and mean additional Effort.
Die
Die
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen mit einfachen Mitteln Licht aus Interpixelbereichen einer reflektiv ausgebildeten Lichtmodulationseinrichtung eliminiert werden kann.It It is an object of the invention to provide a device and a method create, with which by simple means light from Interpixelbereichen a reflective trained light modulator eliminated can be.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens ein optisches Element vorgesehen ist, welches zur Lichtmodulationseinrichtung derart angeordnet ist, dass einfallendes kohärentes Licht zu einem Teil an dem optischen Element und zu einem Teil an der Lichtmodulationseinrichtung reflektiert wird, so dass Lichtstrahlen mit einem Gangunterschied vorliegen, wobei die Lichtstrahlen reflektiertes und moduliertes Licht enthalten und derart interferieren, dass das an den Interpixelbereichen reflektierte Licht ausgelöscht wird.According to the invention the object is achieved in that at least one optical element is provided, which is arranged to the light modulation device such that incident coherent light to a part on the optical element and to a part of the light modulator is reflected so that light rays having a retardation, wherein the light rays contain reflected and modulated light and interfere so that the light reflected at the Interpixelbereichen light is extinguished.
Zur Eliminierung von reflektiertem Licht aus den Interpixelbereichen bei reflektiven Lichtmodulationseinrichtungen wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgesehen, welche ein optisches Element aufweist. Dieses optische Element ist der Lichtmodulationseinrichtung so zugeordnet, dass das auf die Lichtmodulationseinrichtung und das optische Element auftreffende Licht derart reflektiert wird, dass die Lichtstrahlen, welche von der Lichtmodulationseinrichtung reflektiert werden, und die Lichtstrahlen, welche von dem optischen Element reflektiert werden, einen Gangunterschied zueinander aufweisen. Der Gangunterschied ist dabei derart gewählt, dass die Lichtstrahlen von der Lichtmodulationseinrichtung und von dem optischen Element miteinander so interferieren, dass das direkt reflektierte Licht von dem optischen Element und der Lichtmodulationseinrichtung sich gegenseitig auslöscht.to Elimination of reflected light from the interpixel areas in reflective light modulation devices according to the invention is a device provided, which has an optical element. This optical Element is assigned to the light modulation device so that that on the light modulation device and the optical element incident light is reflected in such a way that the light rays, which are reflected by the light modulator, and the light rays, which reflects from the optical element be, have a path difference to each other. The gait difference is chosen in such a way that the light beams from the light modulation means and from the optical element interfere with each other so that the direct reflected light from the optical element and the light modulation device extinguish each other.
Auf diese Weise kann das Problem des Rauschens in der Fourierebene beispielsweise bei der Rekonstruktion von zwei- oder dreidimensionalen Szenen ohne erheblichen Informationsverlust bezüglich der Szene reduziert bzw. eliminiert werden. Die Qualität des modulierten Lichts mittels der Lichtmodulationseinrichtung nach der destruktiven Interferenz erhöht sich wesentlich, da der direkt reflektierte Anteil aus den Interpixelbereichen eliminiert wurde. Dadurch verbessert sich der Kontrast in der Abbildungsebene der Lichtmodulationseinrichtung bzw. in der Rekonstruktionsebene beträchtlich.On For example, the problem of noise in the Fourier plane can be this in the reconstruction of two- or three-dimensional scenes without reduced considerable loss of information regarding the scene be eliminated. The quality of the modulated light by means of the light modulating device of destructive interference increases significantly, since the directly reflected portion of the interpixel areas was eliminated. This improves the contrast in the image plane the light modulation device or in the reconstruction plane considerably.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lichtmodulationseinrichtung und das optische Element in Reihe parallel zueinander angeordnet sind, wobei ein Teil des einfallenden Lichts an dem optischen Element reflektiert und ein Teil des Lichts durchgelassen und mittels der Pixelelemente moduliert und an den Interpixelbereichen direkt reflektiert wird, wobei die reflektierten Lichtstrahlen destruktiv miteinander interferieren. Vorteilhaft ist dabei, wenn das optische Element auf einer Oberfläche eine Antireflexionsschicht aufweist.In An embodiment of the invention can be provided that the Light modulation device and the optical element in series in parallel are arranged to each other, wherein a part of the incident light reflected on the optical element and a part of the light transmitted and modulated by the pixel elements and at the interpixel regions is reflected directly, with the reflected light rays destructive interfere with each other. It is advantageous if the optical Element on a surface has an antireflection layer.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das optische Element steuerbar ist. Durch eine steuerbare Ausführung des optischen Elements kann die Eliminierung des ungebeugten reflektierten Lichts der Interpixelbereiche in Echtzeit erfolgen.In a further embodiment of the invention can be provided that the optical element is controllable. By a controllable execution of the optical element can be the elimination of the undeflected reflected Light the interpixel areas in real time.
Ferner kann in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das optische Element eine Oberflächenform aufweist, die einer Oberflächenform der Lichtmodulationseinrichtung entspricht. Dadurch kann eine hoch präzise Kompensation des reflektierten Lichts aus den Interpixelbereichen erfolgen.Further can be provided in one embodiment of the invention, that the optical element has a surface shape which has a surface shape the light modulation device corresponds. This can be a high precise Compensation of the reflected light from the interpixel areas respectively.
Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Eliminierung von ungebeugtem Licht dadurch gelöst, dass ein optisches Element und die Lichtmodulationseinrichtung miteinander so kombiniert werden, dass einfallendes Licht an dem optischen Element und an den Interpixelbereichen der Lichtmodulationseinrichtung derart reflektiert wird, dass die reflektierten Lichtstrahlen destruktiv interferieren.Of Furthermore, the object is achieved by a method for the elimination of unbent light thereby that an optical element and the light modulation device with each other be combined so that incident light on the optical element and at the interpixel areas of the light modulation device it is reflected that the reflected light rays destructive interfere.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren näher beschriebenen Ausführungsbeispiele prinzipmäßig erläutert. Dabei wird das Prinzip der Erfindung anhand monochromatischen kohärenten Lichts beschrieben. Der Gegenstand der Erfindung ist jedoch auch für farbige holographische Rekonstruktionen oder andere Anwendungen im Bereich der Optik anwendbar.Further Embodiments of the invention will become apparent from the remaining dependent claims. in the Below, the invention will be described with reference to the closer in the figures embodiments explained in principle. there The principle of the invention is based on monochromatic coherent light described. However, the subject of the invention is also for colored holographic reconstructions or other applications in the field the optics applicable.
Die Figuren zeigen:The Figures show:
In
Zur
Reduzierung bzw. zur Eliminierung eines derartigen Abbildungsfehlers
ist in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
wenigstens ein optisches Element
Es
kann somit die Menge des reflektierten Lichts durch Vorsehen eines
einfallenden Lichtstrahls auf die Lichtmodulationseinrichtung
Es
ist dabei vorgesehen, dass das Licht kollimiert auf das optische
Element
Jedoch
liegt in diesem Ausführungsbeispiel
das Problem vor, dass Mehrfachreflexionen zwischen der Lichtmodulationseinrichtung
Deshalb
wird zur Vermeidung der Mehrfachreflexionen vorgeschlagen, als optisches
Element
In
den
In
der
Es
ist auch möglich,
anstatt der Anpassung des Reflexionsgrades den Flächeninhalt
des optischen Elements
In
der
Eine ähnliche
Vorrichtung wie in
Eine
weitere Ausgestaltung der Vorrichtung zeigt
In
der
Mittels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in der oben beschriebenen Projektionseinrichtung wird das störende reflektierte
Licht in einem mittleren Bereich des Bildschirms
Es
ist selbstverständlich
auch möglich,
die Projektionseinrichtung so auszugestalten, dass die Lichtmodulationseinrichtung
Außerdem kann
die Projektionseinrichtung auch derart ausgeführt sein, dass das Betrachterfenster
Durch
die Eliminierung des ungebeugten Lichts aus den Interpixelbereichen
bei Reflexion an der Lichtmodulationseinrichtung
Mögliche Einsatzgebiete der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Eliminierung von ungebeugten Licht sind neben holographischen Projektionseinrichtungen für eine zwei- und/oder dreidimensionale Darstellung für den Privat- und Arbeitsbereich, wie beispielsweise für Computer, Mobiltelefone, Fernsehen, elektronische Spiele, Automobilindustrie zur Anzeige von Informationen oder der Unterhaltung, Medizintechnik oder auch für die Militärtechnik beispielsweise zur Darstellung von Geländeprofilen auch die Lithographie, die Adaptive Optik oder zu Kommunikationszwecken. Selbstverständlich kann die vorliegende Vorrichtung auch in anderen, hier nicht genannten Bereichen eingesetzt werden, in welchen reflektiertes Licht aus den Interpixelbereichen reduziert bzw. eliminiert werden muss.Possible applications the device according to the invention for the elimination of undiffracted light are in addition to holographic Projection devices for a two- and / or three-dimensional representation for the private and workspace, such as for computers, mobile phones, Television, electronic games, automotive industry for display of information or entertainment, medical technology or even for the Military technology for example for the representation of terrain profiles also lithography, the adaptive optics or for communication purposes. Of course you can the present device in other, not mentioned here Be used in areas in which reflected light the interpixel areas must be reduced or eliminated.
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2007
- 2007-07-12 WO PCT/EP2007/057185 patent/WO2008015090A1/en active Application Filing
- 2007-12-27 TW TW96125953A patent/TWI384338B/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (3)
Title |
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Junique,Stéphane u.a.: "GaAs-based multiple-quantum-well spatial light modulators fabricated by a wafer-scale process". In: Applied Optics, 2005, Vol.44, No.9, S.1635-1641 * |
Worchesky,T.L. u.a.: "Large arrays of spatial light modulators hybridized to silicon integrated circuits". In: Applied Optics, 1996, Vol.35, No.8, S.1180-1186 * |
Also Published As
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DE102006035167A1 (en) | 2008-01-31 |
WO2008015090A1 (en) | 2008-02-07 |
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