照明设备
阅读说明：本技术 照明设备 (Lighting device ) 是由 杰拉尔德·菲特雷尔 于 2013-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于照明至少一个空间光调制器设备(SLM)的照明设备。所述照明设备包括用于照明至少一个空间光调制器设备(SLM)的带有至少一个光源(LS)的至少一个光源设备；光导元件(LG),从光源(LS)发出的光通过所述光导元件(LG)传播；以及在光导元件(LG)的顶部或内部布置的至少一个光去耦元件(VG)。至少一个光去耦元件(VG)被提供为用于在光导元件(LG)中传播到至少一个空间光调制器设备(SLM)的方向中的光的波场的去耦。光导元件(LG)具有显著低于或者至少等于至少一个光去耦元件(VG)的折射率的折射率。以从光去耦元件(VG)去耦的平面波的角谱具有取决于所要求的照明设备的使用的预定值的这种方式,通过折射率之间的差来确定进入光去耦元件的波场的入射角。(The invention relates to an illumination device for illuminating at least one spatial light modulator device (SLM). The illumination device comprises at least one light source device with at least one Light Source (LS) for illuminating at least one spatial light modulator device (SLM); a light guide element (LG) through which light emitted from a Light Source (LS) propagates; and at least one light decoupling element (VG) arranged on top of or inside the light guiding element (LG). At least one light decoupling element (VG) is provided for decoupling a wave field of light propagating in the light guiding element (LG) in a direction to the at least one spatial light modulator device (SLM). The light-guiding element (LG) has a refractive index which is significantly lower than or at least equal to the refractive index of the at least one light decoupling element (VG). The angle of incidence of the wave field entering the light decoupling element is determined by the difference between the refractive indices in such a way that the angular spectrum of the plane wave decoupled from the light decoupling element (VG) has a predetermined value depending on the required use of the lighting device.)
具体实施方式
可以使用折射率阶跃和限定的反射，以引导介电层或平面平行板的粘合夹层内的光。因此，折射率匹配总体上是重要的。提供折射率匹配的一个实施例是将体积光栅层嵌入到可以是已用于背光照明设备的基底材料中。几种显示器类别具有接近1.5的n，例如康宁eagle XG，其具有 n_532mm＝1.51。这意味着，该显示器可以是基于具有
材料：
宽范围的材料可以在厚体积光栅板内使用。这里的意图是描述几种实际可行的基础材料化合物和实施例。
基于玻璃的光折射材料，例如可以是例如在紫外线或可见光曝光之后热处理以增加n1的光折射玻璃。例如300℃至500℃的较高的温度将增加所使用的化合物的扩散。例如康宁和肖特公司提供可以用作光折射材料的玻璃。这些基于玻璃的材料例如被用于将布拉格光栅写入光纤和用于波长复用(WMP)与波长解复用(WDMP)电信设备的光栅。还使用基于玻璃的布拉格光栅来充当波长依赖性及因此的波长稳定的谐振器反射镜。
B270玻璃的密度是2.55g/cm3。如果由玻璃制成，板可以具有1200mm x 700mm x2mm＝1680cm3并因此具有4.3kg的重量。PMMA的密度为 (1.17-1.2)g/cm3。具有例如1200mmx 700mm x 2mm＝1680cm3的平面平行板将具有1.99kg的重量。重量是对于大型显示器很重要的一方面。因此，基于塑料的基底可以是优选的。
基于聚合物的光折射材料：
光聚合物包括几种化学组分。不同组分满足不同的要求。几种化学物用于不同的作用。在化学结构内的每个部分可以由作为特定组中的一个的特定化学物填充。这意味着，存在可以被聚合的大量不同单体。这也意味着，有具有足够横截面并因此可以用来吸收在3D干涉图案中出现的光子能量的大量不同染料。
可以使用主体矩阵来减少由于聚合引起的收缩。主体矩阵的材料可以不同于由干涉图案聚合的材料。由于干涉图案引起的聚合可以是直接聚合或可以要求另外的热和/或化学处理的反应链的结果。
染料或更精确的发色团充当感光性组分。染料收集光能。空间分布由干涉图案限定。不同的发色基团在不同的波长具有最大吸收，例如在λ＝193nm处的乙烯中的C＝C，或在λ＝300nm，λ＝600nm处的2-甲基-2-硝基丙烷中的N＝O。
在这里有几种聚合方法。一种方法是直接光致聚合，其可以描述如下：
等等。
大多数单体(M)具有显著低于400nm的最大吸收率。使用可见光替代UV激光会更适宜，并且更符合成本效益的。另一个方面是吸收率，其在降低的波长处升高。这将生成干涉图案的z变迹(即，在照明光的传播方向中或垂直于体积光栅被照明在其中的材料的表面的方向中的变迹)。为了避免z变迹，对于具有例如高达几毫米厚度的光折射材料要求合适的低吸收率。
光致聚合的另一种方式是使用敏化剂(S)，其可以被描述如下：
敏化剂S用于电荷转移，并且可以是化学上不变的。因此S可以在反应后具有相同结构。敏化剂S还可以在反应期间被修正为S'。因此，S可以在电荷转移期间被耗尽。敏化剂的使用给出使用用于干涉图案的曝光的可见激光的机会。
可以使用承载PQ分子和其它单体或可以光致聚合的低聚物组分的聚合物主体基质。PQ分子充当掺杂剂。如果光致聚合的量子效率太低，那么可以使用附加的后曝光热活化。这可以提高聚合交联，并且也可以提高所获得的n1。
由于体积光栅使用引起的设计自由度：
作为光去耦元件的体积光栅的使用提供光学设计的增加的自由度。
如本文所描述的和/或如本文中所引用的文献中所描述的角度复用照明设备提出了提供几个出射角度的机会。
对体积光栅分段的使用进行描述。体积光栅分段可以提供出射波场，所述出射波长可以相当于小光源LS、点、线段或线之一。准直折射、衍射、反射或透射型准直透镜阵列可以结合光导结构使用，所述光导结构使用体积光栅分段来耦合出适配的和优化的波场、分段波场或波场分段到一个或几个方向中。体积光栅去耦分段可以在有或没有物理重叠的情况下并排布置，或者它们甚至可以被布置在不同的z平面中。如果体积光栅分段的或传播波场的重叠出现，在它们可以在布拉格失配条件下使用。这可以通过使用体积光栅的光谱和/或角度选择性来提供。体积光栅分段可以被定向在平面内或相对于总体在光导板、光导条或通用的光导结构内传播的光的方向倾斜。
倾斜的定向与扇形射出相关。
体积光栅分段可以布置在分开的光导分段中。被耦合到不同分段组中的光将从不同的体积光栅分段组去耦。这意味着，图29和30中所示的通用实施例可以是平面平行板的一部分，所述平面平行板包括体积光栅分段 VGS和附加的折射型或衍射型准直光学元件CO。准直光学元件可以通过使用折射透镜来实现，所述折射透镜可以是球面的或非球面成形的，以最小化像差。准直光学元件可以通过使用DOE或HOE结构(DOE＝衍射光学元件；HOE＝全息光学元件)来实现。准直光学元件还可以在反射中使用。
图29和30中所示的反射和透射型体积光栅分段显示出不同的角度和光谱选择性。反射体积光栅和透射体积光栅之间的离散选择取决于——除了其他以外——应当被衍射的光谱和/或角度范围。
如上所示的体积光栅分段可以曝光到包括光折射材料的平面平行板内。这可以通过使用成本高效的步骤和重复过程(S&R-P＝步骤和重复过程)来完成。将形成离散体积光栅分段的离散干涉图案必须是区域局限的。小的分段或一组分段的S&R-P可以提供这种区域局限的离散干涉图案。
照明设备的分段示出在图16中，其使用光导平面平行板内的掠入射准直光。所述板包括去耦体积光栅分段。45°度倾斜的透射型体积光栅段被示出，其去耦一小部分进入光准直元件方向中的光。这里，抛物面反射镜分段被用于准直。虚拟LS点放置在SLM阵列的前面。总体上，虚拟 LS和准直光学元件之间的整个z范围可以用于体积光栅分段的放置。这也意味着，有可能使用合适的小体积光栅分段作为LS点。这导致一种比图16中所示的布置厚的布置。小体积光栅分段例如在使用全息点分段的数据存储实施例中使用，所述全息点分段可以仅具有例如2μm×2μm× 5μm(z乘以y乘以z)的延伸。
如在其他实施例中，体积光栅分段的DE可以沿着沿厚板光导传播的合适的准直光的光束路径增加。这也可以在ASD中和全息照明设备中使用。体积光栅分段不具有物理重叠，因此使S&R-P成为可能，并且同时使全息显示器内使用的机会成为可能。优选使用透镜间距ΛCL和相干长度 zc之间的关系，其使相邻准直波场分段之间的不相干成为可能。因此，没有相对的相位分布必须被考虑，其可以通过例如显示器温度的变化来引入。这意味着使用zc<ΛCL。
使用在光或波导结构内的体积光栅材料性能是有利的。
多方向照明：
这也可以与例如双方向照明设备的方法相结合。附加的孔径光阑或图案化的缓凝剂可以附加地使用以抑制准直透镜间串扰，所述准直透镜间串扰是相邻准直分段之间的串扰。可以以时间顺序或同时寻址几个出射方向的多方向照明单元可以以不同的方式来实施。
有可能使用图16中所示的设置并添加反向传播波和反射或透射型体积光栅分段，所述反射或透射型体积光栅分段被放置在稍微不同的并因此横向偏移的位置上。从右手侧到左手侧的准确的反向传播将生成重建波的反向传播，这实现了在错误的衍射的方向中的并且必须被抑制的真实光源点。为了避免这种情况，可以使用角度和/或光谱选择性来实施布拉格失配条件。
角度寻址：
由于掠入射可以比例如Z字形传播更实际可行的事实，准直光束可以在平面内旋转布置中使用。这意味着不使用180°度的反向传播，但使用例如90°度的倾斜或2°度的倾斜。离散值取决于离散体积光栅几何形状、所使用的波场的离散光谱和/或角度范围以及取决于体积光栅分段的布局。
光谱寻址：
这意味着，还有可能切换到例如以5nm隔开的光谱的第二或第三组原色，以寻址提供第二或第三组分段波场的第二或第三体积光栅组。因此，也有可能使用例如从左手侧进入平面平行板的合适的准直波场的相同的方向。
偏振寻址：
体积光栅PBS重建几何形状——例如在90度或60°度衍射的体积光栅——也可以在这里被使用，以通过使用平行于基底平面传播的准直光的不同偏振状态来实施方向性照明设备的寻址。附加的偏振切换可以是强制性的，以提供可以由SLM要求的恒定的出射偏振状态。
可以结合不同的寻址方法来提供合适的选择性。
可以使用分层式布置来提供布拉格失配传播，所述布拉格失配传播可以用于使多方向实施例成为可能，这可以使用例如类似于在图29、30和 16中所描绘的设置的设置。换言之，所示的体积光栅分段可以被放置在不同的z平面中，并且可以横向移位，以提供由在准直阵列内使用的光学元件准直的分段波场。因此，可以提供几个合适的准直分段出射波场来照明 ASD或1D或2D编码的全息显示器。回调SLM精细观察者跟踪可以是例如通过使用在旋转相位光栅(PLCG)的平面LC中的主动型偏振选择来引入。
使用图16中所示的原理的照明设备和多层体积光栅设计可以比在图 16中所示的更厚。可以使用体积光栅分段的更大的倾斜来将厚度保持在小的值上，这意味着<10mm。
合适的厚体积光栅分段仅以限定范围的角度和或光谱取出光场。这意味着，耦合出的场可以在ASPW(ASPW＝平面波的角谱)的意义上比在平面平行板中传播的场“更干净”。几个百分比的损失可以忽略不计。
校准和校正：
还有可能使用zc>ΛCL。温度稳定可以使相邻的波场分段之间稳定的相位关系或相位偏移成为可能。例如分段相位校正元件可以被实施为例如棋盘相位阶跃板。主动相位偏移校正还可以通过添加局部可控相位移位元件来引入。监控可以通过仅将准直阵列的出射平面成像到成像检测器上来完成。可以使用控制环路来引入所要求的局部校正相位。
即使zc<ΛCL，角度校准也可以是有利的，以提供合适的相邻出射方向的角度匹配。所测量的值可以用于生成局部角度校正数据。所分配的主动型偏振LC光栅(PLCG)可以用于校正，这垂直于PLCG的电极线。这仅对照明单元和PLCG之间的合适的小的距离起作用。还有可能生成静态的例如棋盘状的修正角度棱镜布置，其引入了非常小的修正角度。使用低收缩光折射材料的优化的生产过程应当能够提供显著小于1/20°度的角度误差，特别是如果相邻准直分段的出射角度与彼此进行比较。
Q-点平面：
也可以实施Q-点(量子点)平面。因此，不同方向的寻址可以通过激活Q-点来实施，所述Q点横向分开并且例如放置在略微不同的z平面内或它们只是放置在可以被分别寻址的相邻光导结构内。这与IR(IR＝红外线)和寻址不同平面内的不同荧光颜色相关。还有可能在FTIR(受抑全内反射)条件下沿平面平行板传播短波长并生成在该板内的或在薄的附加层内的可视颜色。染料浓度的局部分布可以被优化，以提供均匀的可视照明。一个或多个体积光栅或体积光栅分段可以用于从不同方向耦合出光，例如，进入不同的方向或进入至少大致相同的方向。局部角度分布可以被优化为例如实施场透镜功能，其可以是例如在ASD内所要求的。还有可能在局部二次LS点、线段或线处定位Q-点材料。由于FTIR条件，受限制的角度范围或锥形被发射到准直透镜的方向中，所述准直透镜可以是准直透镜阵列的一部分。
如何制造：
一个机会是使用注射模塑。可以使用例如PMMA颗粒来形成主体材料，其可以是例如最终平面平行板的或其他光学元件的30％至90％。可以使用添加剂，这是基于不同单体、低聚物化学反应。但也有可能例如使用MMA和少量PQ作为“光折射添加剂”，其被添加到主体基质材料中。主体材料的颗粒材料是已聚合的。“光折射添加剂”可以与注射模塑过程中的主体材料相混合。PQ(CAS：84-11-7)可以例如在用于注射模塑过程的240℃下使用。“光折射添加剂”可以是例如与两种组分的基于环氧树脂的主体材料超声混合，所述主体材料是例如铸造或注入形成或只形成平面平行基底。
例如MMA可以与启动对PMMA的聚合的化学物混合。这可以是例如偶氮二异丁腈(AIBN＝偶氮二异丁腈)，其以例如整个混合物重量的 0.2％至1％的量来使用。使用AIBN的聚合可以通过将混合物加热至例如约80℃或甚至更高的温度来激活。
可以使用菲醌(PQ＝菲醌)来掺杂甲基丙烯酸甲酯，MMA。混合材料可以包括例如0.1％至2％重量的PQ。
AIBN不应当以导致MMA到PMMA的完全聚合的量来使用。这是由于少量单体或低聚物分子仍然必须存在，以通过使用PQ敏化剂来聚合的事实引起的。这意味着，在使用MMA的光折射化学子系统的情况下，利用AIBN的MMA到PMMA的本体自由基聚合不会完成。因此，需要限制AIBN的量。
然而，如果光折射化学子系统(PRCS＝光折射化学子系统)被改变为独立于聚合平面平行板的主体基质的子系统的子系统，则这会发生改变。
UV或可见光固化聚合物系统也可以用作实施到主体材料中的PRCS。因此，例如由诺兰德公司提供的光学粘合剂可以用作PRCS或者甚至作为主体材料。
机械布局：
能够使用一种板，其使用主体系统和PRCS。由于链的末端被要求转换为空间图案化的折射率调制n1的事实，粘合剂表面对于其他处理过程可能是个问题。这就是为什么使用夹层的原因，其提供平滑的且不发粘的表面。结构是例如PMMA|PMMA+PRCS|PMMA的夹层可以用作稍后被曝光的平面平行板。
还有可能通过使用非常短的波长来聚合外部区域，所述非常短的波长具有非常小的穿透深度，例如仅100μm。因此，粘合剂和发粘的表面被避免，并且所述板仍是内部光敏感的。
有可能使用两个薄的片或板以及它们之间的空间。所述空间可以用显示出合适的低散射效果的合适的透明光折射材料来填充。这种材料可以具有基质主体材料，其在填充到两个外片之间的空间后被聚合。
还有可能使用合适的粘胶(VIS)固化粘接剂，其也可以含有附加的，例如热的或基于两种组分聚合的化学子系统。
使用可以被转移到例如所使用的塑料基底上的光折射材料也可以是实际可行的。这例如对于SU8光抗蚀剂是标准的，所述SU8光抗蚀剂被提供在转移胶片的顶部上的不同厚度中。
外片可以具有比最终的固定光折射材料更低的折射率n，以更好地提供光导。
结合折射和衍射角MP的照明设备：
合适的薄层的PQ-PMMA可以放置在折射的——例如双方向或三方向——照明设备的顶部上。折射层可以接近于衍射层的出射表面。体积光栅去耦层的组合能够显著降低重量，所述体积光栅去耦层是至少一部带有承载例如2D或1D透镜阵列的基底的透明基底，所述2D或1D透镜阵列用于准直例如二次光源。
可以同时提供衍射AMP和纤薄形式因素的照明设备可以例如具有有限数量的出射角度。出射角度的数量根据——出其他以外——光学布局和所使用的LS的光谱带宽来生成。这意味着，LED和OLED光源可以在不是LD的其他布置中使用，所述LD可以例如在基于体积光栅的要求降低光谱线宽的设计中使用。(LED＝发光二极管；OLED＝有机发光二极管)
可以提供合适的高数量的AMP出射的体积光栅照明设备使得折射子系统被废弃。在这种情况下，折射子系统可以例如被用作仅使针对例如大量用户的2D观看成为可能的2DLED BLU。在这种情况下，折射部分可以只是标准照明设备，其使用侧光式(edge-lit)LED照明和例如散射元件或者例如用于去耦的微棱镜。
几种实施例是实际可行的。这里描述一些通用的示例。
1)一个机会是将衍射类型的——例如体积光栅——层放置在可以承载准直透镜的平面后面。由例如三方向折射型照明设备准直的光将不会由体积光栅元件衍射，所述体积光栅元件以提供针对这些波场的布拉格失配条件的方式来设计。
2)另一实施例是将衍射的——例如基于体积光栅的——功能层放置在准直透镜平面和由透镜准直的二次LS之间。使用该布置，体积光栅可以提供重新定向所述光的功能，并附加地成形波前，以便提供合适的例如离轴准直。透镜阵列的折射功能必须考虑到这个实施例中。反向计算和 CGH曝光可以用于实施所要求的功能。直接的实施方式是使用原位曝光。
所有的设计可以被优化，以提供例如作为折射AMP的+10°度和﹣10°度以及作为衍射AMP的+30°度和﹣30°度。
串扰必须针对折射部分、针对衍射部分并针对整个照明设备的组合的 AMP被限制。
例如双方向折射照明设备可以使用孔径光阑的平面，其被放置在显示出关于由相同的透镜来准直的两个LS的对称强度分布的距离z处。
基于偏振编码的串扰降低无论如何会是更有效的。这也可以用于实施变迹轮廓。这种变迹轮廓可以被实施为振幅分布和/或缓凝轮廓，其通过使用PF平面稍后进行分析。
3)也可以使用Z-堆叠式衍射AMP平面。因此，折射透镜阵列可以通过使用例如基于体积光栅的AMP场透镜平面来取代。必须被满足以避免串扰的边界条件是角度和/或光谱响应功能的分离。可以能够解释这一点的一个示例是两种反向传播几何形状的MP。这意味着，如果吸收器被放置在背面，以阻挡可以形成发散场透镜(FL＝场透镜)的光，则可以仅使用例如从左侧照明的90°度场透镜FL1和从右侧照明的﹣90°度场透镜 FL2。这种冲突可以例如通过使用略微不同的，或通常所说的合适的不同波长来解决。这意味着，例如具有532nm和522nm的波长的光可以用作原色绿色的子波长。体积光栅必须具有合适的选择性光谱和/或角度响应功能。
使用不同的子波长使得能够从相同侧照明两个AMP FL。
不同的解决方案是将几个基于体积光栅的FL平面堆叠在彼此上。如果不应该被寻址的体积光栅位于合适的布拉格失配位置，则场透镜FL_ij 的不同AMP将保证不存在串扰。换言之，堆叠例如四个体积光栅FL平面到彼此上，这意味在接触或不接触的情况下，并针对所有体积光栅实现相互布拉格失配条件应该是可能的。90°FL几何形状可以要求例如≤1mm的降低的相干长度，以避免例如1/1000°度的角度寻址范围和因此的可能对于特定应用，例如消费者3D显示器是不切实际的。
布拉格失配条件的合适的满足可以包括角度、光谱和偏振选择性。这也可以适用于纯折射方法。
4)所讨论的实施例可以是平铺的、嵌套平铺的和z嵌套平铺的，这意味着在不同z平面中平铺，其给出了照明单元的嵌套功能。可以使用功能化二元接触和功能化重叠。
变化的倾斜是优选的，以便实施被耦合出光导的预成形的场透镜功能。相干长度必须适应，以提供所要求的ASPW。这是由于可以衍射光的体积光栅的有效厚度取决于沿光导传播的小波的相干长度这样的事实。
如已描述和说明的，附加的折射空间采样棱镜矩阵可以在光导和光去耦结构的出射平面处添加，以便同时提供几个方向或几个场透镜功能。可以实施主动控制功能来提供采样方向的切换ON和切换OFF特征。
这可以提供有棱镜或金字塔的平截头体，其与数据面板的各个像素或区域有关。因此，像素可以具有例如接近于它的出射或入射表面的单个棱镜或多个棱镜。还有可能使用摩尔效应减少方法作为例如间距或质因数的统计变化。
角度MP：
所有照明设备去耦的方法可以与折射或者甚至衍射角度复用实施例相结合。因此，棱镜可以被附加地使用，以提供附加的角度。这可以是 RGB像素匹配或像素不匹配地完成。换言之，三方向照明设备可以与2 倍AMP和具有高达±5°的仅蓝色光衍射角的PLCG结合使用。
AMP可以通过可能是可寻址的或不可寻址的折射和衍射光学元件来引入。这给出了实施很多备选变型的机会。
示例性实施方式可以是例如：
双方向准直照明设备|2倍棱镜角度MP|PLCG
PLCG-精细跟踪A
AMP永久棱镜不匹配数据像素
一个数据像素用于2个固定AMP方向
AMP垂直堆叠
彩色子像素v＝2×h
回调垂直1D散射功能
以及
PLCG-精细跟踪B：
AMP永久棱镜匹配RGB数据像素
像素数的2倍
通过寻址数据面板切换ON和OFF的AMP方向
回调垂直1D散射功能
这些修正可以与来自不同方向(尤其在多次内部反射的意义上的Z字形)的Z字形相结合。
用于全息显示器的照明设备：
总体上，Z字形和非Z字形是任选的。
有可能实施像在不同平面内的体积光栅分段的小波，以避免相干串扰和相位不规则性。
体积光栅分段的横向延伸可以是例如小于或甚至在1mm的范围内。衍射几何形状可以是例如90°度/0°度，并且可以随显示器的中心的距离变化，以实施场透镜(FL)功能。
所使用的光源LS的相干长度取决于角度范围，所述角度范围通过使用衍射元件粗略地和/或精细地跟踪。例如0.5mm至1mm的相干长度对于离散实施例是足够的。
两个或甚至更多个平面可以包括不能重叠的体积光栅分段。在一个平面内是空的的部分可以承载可以放置在第一个平面上方的另一个平面中的体积光栅分段。
两个相邻平面可以由例如比相干长度略厚的其他平面来分隔。因此，针对所述分隔所使用的层的厚度可以是例如1mm。z_c＝1mm的相干长度是所使用的材料内的1/n。
如果激光二极管(LD＝激光二极管)具有真空内的z_c＝1mm的相干长度，则在例如PMMA中出现的相干长度为1/1.5＝0.67mm。因此，利用 1mm的PMMA的分隔足以避免放置在不同z平面内的体积光栅分段之间的相干串扰。
为了在不同z平面内提供z受限的体积光栅分段，可以使用n1(z) 变迹体积光栅曝光。还有可能使用几个例如光折射材料的平面平行板作为例如PQ掺杂的PMMA(PQ-PMMA)。交叉耦合的光将在光导夹层板内传播，并且不会被耦合出去到用户空间。
使用体积光栅分段的不同平面的本实施例可以例如在Z字形内使用，以耦合出或掠入射到耦合出几何形状。
这也可以用于实施静态角度MP(AMP)。这可以通过同时生成几个出射方向来完成。
体积光栅可以例如以当以一个光束或波场照明时生成例如三个出射光束或波场的方式来复用。
备选地，可以使用标准角谱或偏振MP，以便提供多方向照明。
ASD-照明设备：
PBS方法进入多方向照明设备的实施方式
偏振切换层可以用于例如将TE转为TM模式。光可以穿过衍射的或未衍射的PBS-体积光栅。因此，例如+45°度/﹣45°度或+30°度/﹣30°度的体积光栅布置可以用于提供两个方向。典型的体积光栅可以用在PBS系列上。包括例如在体积光栅材料内分散的LC的双折射材料的体积光栅可以在布拉格适配衍射下使用，以实现衍射PBS几何形状，其与90°度、60°度、48.2°度等典型的PBS-体积光栅系列不同。
可以堆叠几个功能层，以提供更多数量的方向。人造双折射萨瓦板 (Savart)可以与放置在出射平面处的棱镜阵列结合使用。条纹状照明可以进入承载附加的棱镜结构的萨瓦板。通过改变偏振，可以引入横向偏移。表面凹凸结构的不同位置被照明。这意味着，不同棱镜角度以及因此的不同方向可以通过例如从TE到TM模式改变偏振来寻址。
二次光源点和透镜阵列准直：
1D或2D透镜阵列可以通过使用必须被准直的多组二次光源来照明。这可以是一组不同的光导纤维阵列的去耦点。
还有可能使用小体积光栅体素，其可以被设计为用于不同的重建几何形状和不同的初级和或子集波长。这些体积光栅体素可以被放置在不同的横向和纵向位置上。强度管理可以通过改变折射率n1的调制来完成。体积光栅体素线或2D阵列的不同子集的复用以及因此的寻址可以通过选择不同的照明角度来引入，所述不同的照明角度可以是在一个平面内或者甚至还可以是在几个例如垂直的平面内。原色的光谱子集也可以被寻址。换言之，有多个机会来提供二次光源点阵列的子集，所述二次光源点阵列将由透镜阵列准直并将给出实现一组照明角度的机会。从体积光栅体素到准直透镜传播的波场可以以提供准直光的强度的合适的良好的均匀性的方式来适应。还有可能适应相位分布，以优化所述准直。场透镜功能可以被实施。
1D二次光源条纹的准直可以通过沿光源线布置的体积光栅体素来控制。因此，可以沿必须被准直的光源线提供均匀的强度。
该方法使用二次光源点，其通过使用可以转移到箔夹层的折射或者甚至衍射结构来准直。为了避免由棱镜加透镜层方法(例如由3M)实现的ASPW，可以使用透镜加光源点方法。简单的实施例是箔，其承载表面凹凸状的透镜，所述表面凹凸以实现相当于胶片厚度的焦距的方式来选择。因此，背面可以涂覆/结构化有充当二次光源阵列的点或线阵列。可以使用多种修正。
光源点可以是小散射点，其可以与FTIR光导板接触。还有可能使用 Q-点材料的小球体，其与FTIR UV光导板接触。体积式和/或表面凹凸结构可以用于耦合出光或者充当荧光二次光源点。此外，串扰停止层结构可以被放置在透镜和LS点层之间。这些透镜间串扰抑制结构可以是二元的或连续地被变迹。因此，可以提供均匀的准直。
利用体积光栅体素平面去耦：
如果使用高体积光栅体素密度，则可以不需要准直透镜。这可以被称为平面去耦。可以通过局部改变出射角度来实施场透镜。
体积光栅体素(体积光栅V)方法可以例如在掠入射方法中被实施。有可能使用凝视方式状深度辨别(stare way like depth discrimination)来降低散射光的数量。所建议的程序是以最小化由照明光束击中的体积光栅V 的数量的方式来优化设计。请注意，横向体积光栅V的尺寸不应太小，以避免由于体积光栅V的横向小孔的尺寸引起的较大的衍射角。
所使用的几何形状可以是90°度/0°度或例如翻转复用(MP)的角度。一种先进的解决方案是结合凝视方式方法和入射光栅的楔形方法。这可以在掠入射照明设备中、在平的楔形或在Z字形照明设备中完成。体积光栅 V的入射角可以略微改变，或者入射光束的方向或者二者都可以被改变。
体积光栅V和体积光栅分段总体上可以是横向和/或纵向变迹的，以优化照明设备的角度、光谱或能量分布或它们的组合。
主动型串扰阻挡平面：
使用一个甚至几个空间光调制器(SLM)作为主动结构的孔径光阑并非解决方案，其提供最小的努力。在这种情况下，灵活性高，但成本也太高。如果例如一组三个LSij 1D或2D矩阵状光源阵列用在提供例如三方向照明设备的嵌套布置中，则可以使用三个可控变迹孔径光阑层来抑制所使用的透镜阵列的准直透镜间串扰。可以使用几个实施例。
光的对准可以被用于生成LC定向图案，其对于LC型实施例是需要的。偏振过滤器(PF)或分析器被放置在出射平面处。因此，传播到数据面板的光的偏振是固定的。数据面板可以已经包括可以被使用的PF。
问题是提供可以用于全息显示器——例如移动全息3D显示器或者甚至更大的全息或自动立体显示器——的薄的照明单元。非常薄的实施例的问题可能是必要的小的公差值。换言之，一些非常薄的设置可以对例如机械参数的变化非常敏感的。
描述了一种方法，其可以用来测量例如照明单元实施例内的或者显示器本身之内的机械应力的结果。
SLM/照明设备1：
一种光检测器阵列可以被实施为检测由照明设备提供的强度分布的局部时间强度变化。背景是，例如在移动全息显示器应用中使用的平板相干照明单元可以经受机械应力，所述机械应力会引起例如体积光栅或其它角度和/或光谱敏感的光学元件的局部衍射效率的变化。格栅的检测器可以以最小化被引入到传播给用户的波场的干扰的方式来制成。做到这一点的一种选择是将检测器格栅放置在SLM本身的吸收区域上。也可以使用半透明的或高度透明的光检测器。
对提供可以在正向或如这里所假定的背向中使用的检测器格栅的一种附加的选择是使用光导格栅或具有限定的“耦合”点的光导线。在点中的耦合可以例如通过使用45°度纤维端部或在纤维顶部上的小尺寸衍射元件来形成。
放置在SLM阵列内部的光电检测器阵列已经在之前进行了描述。这些建议的目的是例如实施对触摸屏实施例的光学备选，这意味着通过使用光检测器的格栅检测对象——例如手指——的位置。
这里的目的是以时间和空间分辨方式来检测在SLM上出现的强度分布。附加地，可以实施检测机械应力的检测器元件。条纹状PZT探测器被例如用于检测伸长。光纤也可以被用于此目的。因此，可以实施几种方法来检测例如光导基板的弯曲。相比之下，光检测器阵列可以用于以直接方式检测感兴趣的参数。变化的强度分布I(x，y，t)可以通过将补偿透明度值写入SLM来测量和补偿。全息编码设备可以将测量值考虑在内。因此，通过例如1D或2D编码获得的3D场景将不会经受强度变化。
也有可能在背向和正向方向中使用光检测器阵列(PD阵列＝光检测器阵列)。例如如果照明设备以时间顺序的方式工作，这可以被完成。因此，可以用于检测用户的或可以接近于显示器放置的对象——例如手指——的运动的检测器阵列也可以用于检测照明设备的出射平面上的I(x，y，t)。在这种情况下，PD阵列必须例如与脉冲照明设备一样快。
还有可能实施更间接的测量。一个机会是使用未去耦到SLM的方向中的光。作为例如平面平行平面或甚至楔形的光导元件可以从一侧来照明。未耦合出的光可以在照明设备的另一侧进行测量。因此，PD阵列可以放置在照明设备的一侧。PD格栅间距必须足够。
非常薄的照明设备以及使用掠入射实施例的照明设备可以对出现在体积光栅平面处的入射的局部角度的变化非常敏感。必须被衍射的波场的略微改变的角度可以引起衍射效率η(x，y)的变化。这种变化可以局部进行测量。也可以得到总值。总偏移可以通过调制所使用的光源LSi来补偿。
附加的角度测量：
还有可能实施角度测量的格栅。例如，多个微透镜可以放置在四个象限PD的前面。因此，局部测量点可以用于同时检测入射光的强度和角度。这些元件可以放置在例如照明设备的一侧。体积光栅也可以用于实施照明设备内的角度的测量。PD和图像检测器阵列可以在使用体积光栅和体积光栅的角度选择性的布置内使用。较厚的体积光栅比较薄的体积光栅显示出更高的角度和光谱选择性。体积光栅的参数可以根据具体要求来调整。
由于可以以合适的低的复杂度来执行I(x，y，t)的测量的事实，PD 格栅的实施方式可以是优选的。
如前面所说明的，非Z字形或掠入射照明设置可以用于相干光并用于仅显示降低的空间上和或时间上的相干性的光。
这里讨论的实施方式可以进一步被修正，以提供多方向照明。
并非所有的实施例都可以使用角度复用，作为例如从不同方向照明基底以及使用复用体积光栅。对于这些实施例，光谱复用可以通过例如切换开或关具有略微不同但严格限定的波长的不同光源来使用。波长可以通过例如使用带有成本效益布拉格谐振器的LD来限定。因此，可以实现例如 5nm的光谱阶跃。这对于合适高的体积光栅的光栅强度v是足够的。换言之，使用用于照明设备的纯角度复用方法不是强制性的。
从照明设备发射的角度方向的复用可以通过使用不同的波长、不同入射角或二者来实施。因此，解决方案可以被调整为符合要求。
问题是要实现用于全息显示器的平板照明设备。眼睛在最佳条件下的角度分辨率为1/60°度。因此全息显示器的照明设备必须具有有限的平面波光谱，例如从<1/20°度到最小1/60°度，即它必须是严格准直光。
避免在基底的表面边界处的复用反射以及由这些反射涉及的误差公差的一种解决方案是使用平行于或几乎平行于基底的表面平面(非Z字形)传播的基底内部的波。这也降低了照明设备的必要深度。
图19示出了方向性发射显示器的出射平面中的局部水平出射角度θ°度。显示器的水平宽度假定为1220mm。用户的z距离固定在z＝2.5m。用户的横向位置跨越范围为±1450mm。中心区域必须提供±30°度的角度范围。必须提供在显示器的外部位置上的角度范围的绝对值是相似的。外部横向位置的平均角度位置是倾斜的。
图20示出了必须提供在具有1220mm的水平延伸的方向性显示器的出射平面处的水平出射角度θ°度。针对两个横向用户位置x1和x2示出了局部角度。假设该用户被置于z＝2.5m的距离。一个横向位置为x1＝-670mm 和另一个是x2＝670nm。请注意，图28已经包括了所示出的这两个横截面矢量。
可以在图20中看出，必须针对两个位置提供的局部角度偏移的绝对值是大约30°度。这意味着，包括不同去耦几何形状的平面平行板可以堆叠在彼此上。作为信号角度θS的局部出射角度可以变化大约30°度，并且作为重建角度的入射角度θR可以是相同的，因此是例如90°度。为了避免照明期间的串扰，使用分隔开的传播平面或分段。空间上和或等效θR的光谱分隔可以用于避免不同的波前形成状态的串扰。
到表面法线的出射角度可以不同于90°度，即其为图19中的0°度。如在图20中可以看出的，几何形状可以以避免垂直于出射表面的出射角度的方式来选择。这些几何形状可以用于体积光栅前光照明设备，其被放置在以相反的反向传播角度反射入射光束的反射型SLM的前面。再一次地，重建几何形状可以以通过使用所使用的体积光栅的角度选择性来分隔“至SLM”和“来自SLM”的光束路径的方式来选择。这例如意味着， SLM平面可以以5℃度离轴照明。这也意味着，SLM可以在轴上以0℃度照明，并且SLM像素可以引入例如10°度的离轴偏移。这可以例如利用基于MEMS的SLM阵列来完成。
去耦效率的分布：
图21示出衍射效率η(z)，其沿传播距离z增加，以便提供出射平面内的均匀的强度分布以及高的总效率。高达100mm的传播距离z被示出。请注意，z＝0mm至100mm的这种表达可以转化为等同的表达，其使用z ＝zMAX的0％到100％，zMAX为传播距离的最大值并且可以是例如700mm 或1220mm，这分别相当于55英寸的16：9的显示器的纵向和横向延伸。
要求例如所使用的体积光栅材料的高动态范围，以便提取所有出于照明设备的光。但所要求的动态范围可以通过例如接受初始光的20％的损失来降低。
光谱分布：
图22示出了依赖于波长λ和线宽Δλ的相干长度的zC。小波的长度限定了有效光栅厚度dHOE。体积光栅的有效厚度限定衍射效率η的角度和光谱选择性。换言之，例如100mm的过大的zC值对于与其相似的光学布局可能不是实际可行的。但例如5μm至100μm的zC值对于相似或接近于θR＝90°度的光学布局是实际可行的。
大的有效光栅厚度的角度选择性：
图23示出了依赖于到设计重建角θR的偏移和折射率n1的调制的衍射效率η。设计衍射角为88.091°度。假定的体积光栅厚度为dHOE＝5mm。设计几何形状给出了30倍的拉伸。因此，体积光栅内的有效传播长度高达5mm×30＝150mm。科盖尔尼克的CWT被用于模拟，其假定单色波以及因此zc＞＞dHOE。
所使用的小波的长度必须足够小，以使实际的角度选择性成为可能，例如≥1/60°度。即使在全息显示器的情况下，例如1mm的相干长度也是足够的。因此，可以实现角度选择性的实际可用的值。
角度分散：
另一个方面是所使用的衍射或甚至折射组件的角度分散。光栅方程式 sin(θS)＝mλ/(nΛx)+sin(θR)可以用来计算光谱范围，所述光谱范围可以用来实现可接受的角度分散。λ＝532nm的波长，m＝1，n＝1.5，θR＝90°度，Λx＝354.67给出θS＝0°度。ΔθS＝±0.5°度的偏移针对Δλ＝±4.64nm的光谱偏移来获得。0.5°度的角度偏移对于ASD实施例可以是可接收的。换言之，ASD内的所使用的光源的光谱范围可以限于大约例如Δλ＝±5nm。所使用的光谱范围可以在红色、绿色和蓝色原色之间不同。这可以例如为了实现针对所有波长的等效的角度分散来实施。这也可以为了实现针对颜色相关的体积光栅的等效角度选择性来实施，其可以在平行平面板内复用。三级陷波滤波器可以为了提供所要求的光谱分布被使用。
SLM的选择：
如果在不同的角度照明，基于LC的SLM的几种SLM类型或几种模式可以提供合适的对比度。如果例如在5℃度和20°度照明，其他SLM不能正常工作。这些类型可以仅在小的角度范围内工作。如果局部照明角度被考虑在内，则其他SLM类型可以给出合适的对比度。这意味着，例如像素信号的轻微变化可以被引入，这取决于局部照明角度。相位值、光学路径长度或光学路径差(OPD)可以根据局部照明角度被稍微改变。请注意，这会导致所使用的SLM的适应的刷新率。这意味着，SLM的刷新率会增加。
照明单元AMP：
照明设备内的角度复用(AMP)的实施方式有几个优点。非常快速的响应时间就是其中之一。因此，照明设备可以提供例如对于每个原色——即红色绿色和蓝色——的例如两个、四个或八个出射波场。
可以是例如2个、4个或8个的主AMP方向可以具有所使用的颜色之间的细微差别。这可以例如为了最大化跟踪范围或为了最小化像差而完成。角度分布不一定必须相当于场透镜或倾斜的场透镜。分布可以与这些不同，以最小化必须由精细跟踪单元提供的局部角度负载，所述精细跟踪单元可以是例如主动型偏振LC光栅(PLCG)，其使用在平面内旋转的周期性LC并因此不同于锯齿相位光栅。
带有光谱间隔的原色RiGjBk：
带有光谱间隔的原色RiGjBk的使用给出使用用于所发射的光的几种角度分布的生成的一个层的机会。例如，例如5nm至10nm的光谱间隔可以足以用于ASD的一组子原色。因此，可以使用例如λΒ1＝460nm，λΒ2＝ 470nm，λG1＝530nm，λG2＝540nm，λR1＝630nm和λR2＝640nm，以便通过使用光谱MP或AMP的光谱寻址来实施照明设备的2倍AMP。
扫描BLU：
合适的准直光源的阵列可以用来照明功能层。可以单个控制这些光学通道来提供扫描照明设备。例如使用体积光栅的失真光束扩展可以以提供扫描照明的方式进行修正。这些扫描方法可以容易地沿垂直于平面的方向进行修正。但也有可能为了提供照明的扫描而实现其他z功能。根据SLM 驱动方案，例如三到四个扫描分段可以是足够的。
利用零模式光传播的平板照明设备：
问题是提供可以用于全息显示器——例如移动全息3D显示器 (hPAD)或者甚至更大的全息或自动立体显示器——的薄的照明设备。
以下给出附加的实施例。图6示出了基于平板体积光栅的双方向照明设备的提供。两个功能平面通过使用可以依时间顺序切换ON或OFF的两个准直设备来照明。照明设备1和2被放置在照明设备的左手侧。折射透镜阵列可以用于准直一组二次光源。
已描述的离轴抛物面反射镜OAPM阵列照明的使用提供了一种甚至更紧凑的实施例。
可以通过使用在图6中示出的多个堆叠平面来实施多个场透镜。
不同的实施例可以看起来非常相似。因此，图6可以用来描绘接近90°度/0°度的可以使用低相干性照明和重建的ASD-MD-照明设备布局的通用布局。在低相干性的情况下，光可以在弱体积光栅内——这意味着在平面平行板内，其包含折射率n1的非常弱的调制——传播。所要求的调制n1 可以是例如0.0004/mm，这意味着对于1m的路径长度的4×10﹣7。这是与由暂时性光敏聚合物——例如来自拜耳材料科学的HX 103所提供调制n1 相比的100000倍。这也意味着能够使用可能不能够用于标准体积光应用的完全不同的材料。
图6还可以用于描绘可以使用合适的相干照明和掠入射方法的全息 MD-照明设备的通用布局。如果在反向传播模式中使用，掠入射方法提供布拉格失配条件。这意味着，单个功能层可以用于提供两个场透镜。在这种情况下，场透镜可以在单个体积光栅层内复用。这是由于体积光栅层将看到在﹣75℃度和﹢75°度传播的ASPW的这样的事实引起的。二者都是从两侧照明的两个层可以提供四种不同的场透镜。
以下描述基于平板体积光栅的照明设备的平板装置相关的修正：
平板装置可以具有例如16：9的屏幕宽高比，并且因此相当于一个大型电视显示器。大型ASD电视显示器可以使用例如由MD-照明设备提供的P-LCG跟踪和2至3个1D场透镜。
平板装置可以使用例如由双向照明设备提供的P-LCG跟踪和两个1D 场透镜。与仅在横向定向中使用的大型电视显示器相比，平板装置可以以横向和纵向定向使用。这意味着，需要第二个1D场透镜或两个附加的1D 场透镜来提供在纵向定向中的ASD操作。除此之外，需要第二个P-LCG 来提供两个眼箱的精细跟踪。
第一个平板装置相关的实施例可以仅提供在横向中的ASD，以降低复杂性、成本和厚度。增强的实施例可以提供在纵向操作中的附加ASD。如果第二个交叉的P-LCG被实施，则眼箱可以被修正，这意味着，使用可以在“仅横向中的ASD”设备中使用的条纹状眼箱的减小的垂直延伸。这意味着，在图6中所描绘的条纹状眼箱可以沿垂直方向被减小。已在暂时性(time being)平板装置中实施的传感器可以用于检测设备的转动。眼睛跟踪摄像系统可以用于检测可以在不旋转设备时存在的用户的相对转动。这意味着，提供所要求的ASD定向。
由于可以使用要求相邻层之间的光学隔离的堆叠方法的事实，高折射率组合物可以用于光导层。高折射率意味着相对于边界层。这例如意味着，如果边界层具有n＝1.5，则芯可以具有n＝1.7，或者，如果边界层具有n ＝1.45，则芯可以具有n＝1.5。
可以使用体积光栅的原位曝光。平面波到平面波的重建几何形状可以在不同于稍后在设备内使用的波长的波长上曝光。这意味着，使用例如已用于曝光光学热折射玻璃的UV光源也能够是有可能的。
如果厚体积光栅场透镜应当被曝光，则优选使用合适的用于曝光的相干光源，其具有与稍后在设备内使用的波长相同的波长。
一些应用还可以利用接缝式曝光(stitched exposure)工作，所述接缝式曝光可以等同于e阶跃和闪光过程。为了曝光场透镜，合适的准直波场可以被用作曝光光束，其例如从右手侧进入体积光栅板。针孔、狭缝或特殊形成的小孔径可以以激光光束来照明，并因此生成发散波场，所述发散波场从前表面进入体积光栅板。该发散波场用作二次曝光光束。重建通过以合适的准直光照明体积光栅平面来完成，所述合适的准直光从相对位置，例如右手侧位置进入体积光栅板。传播方向的准确翻转引起信号光束的反向传播，这意味着生成聚焦透镜功能。
也可以使用母光栅。对于90°度的平面波到0°度的平面波的配置，优选使用一种母机，其通过使用比稍后在产品中使用的波长短的波长来生成所要求的干涉图案。VIS产品可以使用母光栅，其被曝光至紫外线下。
提供合适的——例如眼箱的水平延伸的1D场透镜可以也通过使用一种方法来曝光，所述方法使用作为光源平面的反射散射条纹，所述光源平面由激光照明并因此被反射，以便生成利用沿体积光栅板传播的准直曝光波干涉的发散波场。这里将会有非常大数量的干涉波的叠加。散射条纹的每个点充当点光源，其生成发散球面波。可以接近于彼此做出几次曝光，并且条纹状散射分段可以在曝光之间略微移位。也有可能一次仅使用一个点光源，并且利用不同的点光源执行几次曝光，这意味着，点光源可以具有空间上的不同坐标和用于曝光的不同时间。
CHG的使用可以提供波束成形的高灵活性，所述波束成形可以在体积光栅的曝光中来实施。
可以使用分段楔型实施例来产生一种平板照明设备。
图31示出了使用两个透射型体积光栅楔形平铺片(wedge tiles)的通用布局。图32示出了使用两个反射型体积光栅楔形平铺片的通用布局。这些平铺片是独立的平铺片，这意味着它们不依赖于彼此。
分段楔型照明设备的通用布局示出于图33中。准直光CL从左手侧进入光导板LG。光击中仅反射一小部分光的第一略微倾斜的反射镜M1。反射镜可以承载反射率r(x_M1，y_M1)的变迹分布。值x_M1和y_M1是 M1的反射镜平面的局部坐标。光导平面的折射率显著低于包括衍射光栅的层的折射率。
这两层之间放置防反射涂层AR。所使用的折射率分布可以显示n(z) 的指数函数分布，n(z)具有最小值n最小＝nLG和最大值n最大＝n体积光栅。也可以使用多层阶跃分布。
图33示出了非分段去耦元件的分段照明，所述非分段去耦元件例如可以是复用的体积光栅平面，其以大的入射角工作(CL：合适的准直光， LG：光导元件，nLG：光导光学元件的有效折射率，Mi：平面，其提供半透明反射镜平面的功能，AR：防反射层，其也可以是分级折射率层)。光导结构的折射率nLG小于去耦体积光栅——即n体积光栅(nvolume grating)之一的折射率。
被准直的光从左手侧进入照明装置。提供准直光束的强度的分段耗尽的分段沿光束路径布置。
图34示出了图33中所示的实施例的单个平铺片。例如平面Mi和 Mi+1的反射镜的变迹的反射率分别必须以实现相互重叠的过渡区的均匀强度分布的方式来优化。
一种方法是使用光栅，其提供仅用于限定的——也意味着受限制的——光谱范围的“部分布拉格适配情况”。几组这些类型的体积光栅条纹可以在彼此内相互嵌套。图27中所示的布局可以使用这种方法。因此，有可以使用用于每个原色的例如4个元件子集，这例如意味着用于绿色_1#4 的33μm，到绿色_2#4的100μm的距离，到绿色_3#4的100μm距离，到绿色_4#4的100μm距离，到绿色_1#4的100μm的距离等。一组光谱过滤器用于调整所使用的LED的光谱带宽。作为用于相同光源的布拉格适配的两个体积光栅光栅分段以400μm隔开。作为例如陷波滤波器或介电堆叠的布置可以用于切出可以用于同时照明的不同光谱分段。这也意味着，例如具有仅几纳米宽度的小的光谱分段会丢失。
条纹式的、光谱敏感的去耦分段可以具有足以消除传统过滤器条纹的空间限定。在典型的滤色器条纹的存在或不存在的情况下，照明的光谱子集要求呈现给用户的眼睛的颜色空间的分配的颜色校正。R_i#4，G_j#4 和B_k#4将跨越用于i＝j＝k的颜色空间。不同颜色的集合——在这里例如是4个——必须以呈现相同颜色空间的方式进行合并。换言之，相邻的绿色SLM像素必须具有——或者至少可以具有(取决于所分配的红色和蓝色像素的光谱位置)——不同的亮度，以产生白色场景点(white scene point)。
一种方法是提供仅用于限定的——也意味着受限制的——角度范围的“部分布拉格适配情况”的光栅。可以实施这种方法的各种变型。准直光可以在40℃度、45°度和50°度传播。准直光将沿例如200mm略微发散，这也意味着，我们可以添加例如±1°度的平面波的角谱。除此之外，表面起伏将增加可以是例如±1°度的额外的ASPW。这就是为什么角度间隔的阶跃宽度应当是合适的大——这意味着例如Δθ＝5°度——的原因。用于耦合出光并例如以形成场透镜的去耦体积光栅分段可以显示交替接收角度。因此，目前用于例如三个不同传播角度之一的体积光栅分段之间的距离被提高了3倍。
一种方法是使用提供仅用于限定的偏振阶段的“部分布拉格适配情况”的光栅。因此，例如非偏振LED光可以与基于交替体积光栅的偏振分束器、PBS几何形状结合使用。如果要求了照明单元后面的限定的偏振状态，例如在用于几种类型的SLM和用于偏振型LC光栅的情况下，则交替缓凝剂分段或交替偏振过滤器分段可以被放置在照明设备的出射平面处，以提供所限定的出射偏振。还有可能旋转例如相邻体积光栅分段之间的偏振，所述相邻体积光栅分段例如被设计为用于TE和TM。但是这需要双折射材料和附加的努力，这可能对于ASD大规模产品是昂贵的。这意味着，只有具有成本效益的实施例可以具有大量生产的机会。
局部旋转也可以用于例如沿TE 90°度到0°度去耦光栅传播的TM偏振光。提供偏振旋转的材料可以布置在从体积光栅分段隔开的小平面内，或者它们可以嵌入去耦光栅内。
偏振状态必须被旋转回来，例如回到TM偏振光，以便仅提供合适的短体积光栅分段。换言之，用体积光栅分段填满的两个旋转分段之间的距离是例如仅100μm。放置在这两个偏振分段之间的空间承载体积光栅分段。该体积光栅分段可以包含几个复用的体积光栅。MP可以在相同的体积甚至在几个相邻分段内完成，所述几个相邻分段例如可以与不同的颜色或重建的不同几何形状相关。这也意味着，例如三种体积光栅条纹——即 RGB-体积光栅条纹——被放置在两个相邻的偏振旋转平面之间。请注意，这种布置可以与用于SLM平面的滤色器图案对准。
偏振的局部旋转可以在具有例如3μm的宽度的短的分段内引入，或者该旋转可以沿具有例如100μm的宽度的较长的分段引入。
非偏振光光源可以通过例如使用双折射板转化为偏振光光源，所述双折射板也称为萨瓦板，其具有在出射表面处的分段的缓凝板。局部分段缓凝可以选择为例如±λ/4，这相当于45°度和﹣45°度的偏振旋转，以便最小化缓凝的色差。
备选地，可以实施几种偏振分束器、PBS布置，以便将初始光束分离成具有不同出射位置的两个光束。出射位置承载不同的缓凝元件。2D反射设置也可以用于旋转偏振，并因此生成最终出现的两个等效的出射偏振。也可以使用基于体积光栅的PBS几何形状来同时提供限定的偏振状态和高效率。基本原理是承载分段缓凝元件的PBS。
在这么我们可以具有例如不同的正交偏振的LED设置。这意味着，具有不同偏振状态的光从不同的电子发射，这意味着，光属于不同的传播波包，所述波包是独立的并且与彼此不相干的。
旋转可以沿充当λ/2缓凝平面的薄的平面引入。缓凝平面可以布置在具有例如100μm的延伸的相邻RGB像素之间。RGB区域可以包含RGB 体积光栅条纹，其具有例如每个33μm的延伸。重建的几何形状可以接近于已知体积光栅-PBS几何形状来选择。
从光源发射的光击中布拉格适配体积光栅分段，其在0.2mm的相对距离处具有例如33μm的宽度。该距离比20mm小得多，但会是足够的。本实施例可以通过使用几个光谱子集来进行扩展。如果使用例如三个光谱子集，则至布拉格适配体积光栅分段的距离增加至0.6mm。
如果使用介电或半透明反射镜平面代替体积光栅，则传播波分段zw的长度也必须被考虑在内。
为了避免光学功率的显著损失，所使用的LED的光必须以仅提供单一偏振状态的方式进行调整。
对于移动应用必须加以解决的一特殊的方面是可以出现的显示器的弯曲。弯曲将引起被传送至SLM平面的强度的变化。
SLM或者甚至另一平面可以承载检测照明的强度分布的传感器元件。例如以30赫兹工作的一百个点是足够的。这些类型的传感器格栅在IP领域的状态下是公知的，但是，传感器检测来自用户空间的光。这可以被翻转，以便寻找照明单元，或者其只可以通过应用检测照明单元的频率的过滤器操作来使用。由于改变力所引起的动态变化可以通过使用给到SLM 的偏移值被检测到一补偿。
衍射楔型实施例可以提供合适的平板照明设备。大的入射角被选择，以便使大的光束拉伸系数成为可能。84.26°度的角度——这意味着84.26°度的入射角到0°度的出射角并且其在衍射平面和入射光束的法线之间出现——产生1/cos(84.26°度)＝10的光束拉伸系数。86.18°度的角度产生 15倍的拉伸系数，并且87.13°度的角度产生20倍的拉伸系数。掠入射照明可以被看作限制并作为楔型照明的关联。请注意，如果体积光栅层的折射率大于限定入射空间的介质的折射率，则衍射角显著小于入射和出射角度之间出现的角度。如果在掠入射实施例内使用的并且由熔融石英制成的光导层与可以是例如BayFol HX的光聚合物相结合，则可以出现例如77°度的衍射角度。
介电平面可以用作分束器，其显示限定的反射率。该平面必须被布置在45°度几何形状中，以便提供约90°度的光的重定向。在一组反射平面的反射率中的梯度可以用于提供耦合出来进入必须被照明的SLM的方向中的光的合适的均匀的强度。
为了避免可能被用户注意到的强度变化，变迹轮廓可以被实施到部分反射平面内。不考虑光束发散，可以使用不同反射镜平面的反射分布，以便得到均匀的出射强度分布。
反射镜平面的上部边缘和体积光栅平面之间的距离可以是例如 100μm至200μm而不是10μm，以便减少相邻分段之间的可见光强度阶跃。小的角度散射也可以用来减少可以在相邻分段之间出现的线的可见度。
分段楔型照明设备的实施例还可以与光谱子集相结合，这意味着使用例如两个或三个不同的RGB组。因此，场镜头MP可以在体积光栅平面内实施。部分反射镜平面的光谱和/或角度选择性是任选的。
也可以使用两个偏振子集来提供场透镜MP。请注意，光谱、角度或偏振子集的分隔可以在例如体积光栅内、在反射镜的平面内或者在这两种类型的元件内被引入。
也可以使用几个反射镜子集来实施例如场透镜MP。左手侧和右手侧照明可以用于寻址两个不同的反射镜组。一个组可以例如被优化为2.87°度的入射和5.74°度的反射角度。第二组可以例如被优化为﹣3.59°度的入射角和﹣7.18°度的反射角。体积光栅平面承载接受在84.26°度进入的光束的第一RGB-体积光栅和在82.82°度进入体积光栅的光束的第二RGB-体积光栅。因为——对于该示例性设置——一个拉伸系数为10，并且另一个为8的事实，所使用的反射镜平面的数量是不同的。
介电反射镜平面可以以显示合适的小的光谱、角度或偏振选择性的方式来设计。这可以在如果典型的2D照明单元被设置在分段楔型照明设备的背面处使用。典型的2D照明设备(BLD)也可以放置在楔型体积光栅 -BLD的后面。暂时性(time being)BLD使用偏振循环，以提供发送到 SLM平面的偏振光，所述SLM平面要求限定的输入偏振。
体积光栅的选择性可以变窄，比介电反射镜的选择性容易地多，所述介电反射镜——实际上——也是布拉格平面。换言之，带有窄的选择性的体积光栅比带有相同的窄的选择性的介电反射镜更便宜。
对于使用1D编码的全息显示器，沿光的非相干方向定向的分段是优选的。
照明分段的尺寸和位置应当以提供边缘的最小可见度的方式来选择。因此，过渡区应当与SLM的黑色掩膜几何形状相匹配。换言之，可以使用SLM的电极结构来覆盖可能在相邻照明分段之间出现的过渡区。校准和LUT可以用于均匀性的微调。
尽管1D分段方法应当对于大多数应用是足够的，但也可以使用二维分段方法。该方法可以例如使用相当于双楔形BLD的分段，其提供在两个正交方向上的两个10倍拉伸。
图33中所示的反射镜可以通过使用金属涂层而形成。介电层使更少的吸收损失成为可能。这尤其是考虑到的，前提是使用例如超过10个的反射平面。
反射镜平面的反射率沿着光学路径增加，以便提供均匀的出射强度分布。一种实际可行的实施例可以使用一组增加的反射率，其从1/N，1/(N －1)，1/(N－2)，...到1。N个反射镜中的第一个具有最低的反射率，其为1/N。N个反射镜中的最后一个具有最高的反射率，其为接近于1。这是一个近似值，其必须通过使用在反射平面处出现的光束轮廓来细化。光束轮廓沿着传播距离变化。这意味着，该组反射率的值——其是例如1/N， 1/(N－1)，1/(N－2)，...至1——描述反射镜平面的积分值。变迹的反射率的离散轮廓取决于反射镜平面Mi的位置。
去耦体积光栅可以以恒定衍射效率DE，η(x)＝常数，其中例如η＝0.99 来使用。这种类型的体积光栅布局减少了对准问题。承载结构化DE的体积光栅可以用于补偿可能在体积光栅的前面出现的强度波动。这种类型的横向结构化体积光栅必须以小于50μm的不确定性(uncertainty)横向对准。恒定的DE使对准更适宜。
图14示出了在熔融石英内传播的准直波场的模拟强度分布。1/60°度的ASPW不相干地叠加。如可以够看到的，强度分布沿z展开，并且峰值强度降低。换言之，局部出现的强度分布沿传播距离变化。可以使用模拟数据来优化每个单个反射镜平面的变迹反射率。因此，有可能将反射到去耦体积光栅的强度保持到一恒定的值。此外，等效强度分布I(x，y)Mi可以针对被定向到去耦体积光栅的所有波段实现。优选使用显著小于相邻反射镜的相对距离的相干长度。相邻反射镜平面的变迹轮廓Mi和Mi+1可以以避免可以在交叉部分上可见的强度阶跃轮廓的方式来选择。这示于图 34。
在过渡区域内被重叠的强度必须实现相当于强度的平均值的总和，所述强度的平均值在去耦体积光栅的出射平面内实现。换言之，在Mi的顶部区域出现的r(x，y)Mi的局部值取决于在Mi+1的底部区域出现的r (x，y)Mi+1的局部值。合适的低相干性避免可能在相邻楔形分段的重叠区域出现的相位依赖的强度调制。对于55寸全息电视，zc≤10mm的相干性可以是实际可行的。可以提供变迹的金属或介电轮廓的技术自从十年前已被建立。
变迹轮廓也可以通过使用适用于具有折射率i的个体分段的反射或透射型体积光栅来提供。这意味着，在分段平面内的体积光栅的使用等效于金属或介电反射镜平面的使用。
根据上述本发明的照明设备的分段布局在下文中明确：
分段使利用低成本设备的分步方式曝光成为可能。分段可以用于直接去耦或与图29、30和16中所示的折射、反射或衍射透镜阵列相结合。
1)主要方面——分段方式去耦——
使用以90°度传播的准直平面波的光谱。在显示器边缘完成的准直提供合适的低的发散，其在从照明装置的一侧传播到相对侧的波场的传播期间出现。
准直波场的最小发散优选使小的形成系数成为可能。
示例：
如果使用单高斯模式，则光束腰可以放置在照明板的中心处。这意味着，准直单元沿一个方向轻微聚焦所述光。
在例如PMMA或PC板内传播的准直光被以分段方式耦合出，以便照明复值类型的SLM，其可以被称为C-SLM或P+A-SLM。所述P+A-SLM 必须以避免功能性的以及因此的可识别的间隙的方式来照明。如果SLM 使用颜色分配条纹或条柱，则光的去耦和重定向可以以条纹方式完成。去耦条纹与任选的滤色器相关。请注意，滤色器在这里不是必须的。图案化RGB去耦可以管理SLM的空间分配RGB操作。
分段类型的实施例可以通过使用分步和重复过程来实现，其可以以合适的低的资本支出(CAPEX)来建立。这是为什么分步和重复或者扫描过程对于大规模制造是潜在可能的原因。
2)第二方面——均匀去耦——
第二方面是将光去耦出透明基底的分段必须在照明设备的显示器尺寸出射平面内实现均匀强度分布。强度变化应当小于10％，以便最小化由 SLM所要求的为了补偿这些局部变化的位深度(Bit-Depth)的消耗。
本发明可以被再分为三个子方面，其可以被称为“全部适应的衍射效率”方面、“传播期间的发散”方面和“局部重叠方面”。
子方面：“全部适应的衍射效率”
全部适应的衍射效率方面意味着当光沿光学路径传播时连续升高体积光栅分段的衍射效率η。
函数η(z)在图10中示出。接近于照明设备的出射平面，出现高强度I(z＝0)，其要求最低的衍射效率η(z＝0)。在这里，已去耦的强度为I已去耦(z＝0)＝I(z＝0)xη(z＝0)。该值应当独立于局部位置。因此，在透明基底内出现的光的分步方式耗尽使衍射效率是强制的，其以分步方式提高。
子方面：“传播期间的发散”
限制准直波的直径意味着增加发散。较小的直径等效于较大的发散。此外，在相同直径上的较大的波长也等效于较大的发散。这意味着，必须被重新定向并被耦合出来的局部光束轮廓沿光学路径变化。沿z略微增加的光束轮廓可以与略微增加到相邻去耦分段的距离Δz的分段相结合。总之，分散必须被考虑在内，并且局部去耦必须被调整，以解决这个问题。
子方面：“局部重叠方面”
必须放置分段，以避免可视间隙。但是，代替所有具有个体地但恒定的衍射效率的接合分段一起作为边缘到边缘布置，可以使用分段的略微重叠。
现在，单个分段的衍射效率被轻微变迹。两个相邻去耦分段的衍射效率的总和是合适地接近于恒定值的。
因此，准直光的小角度移位或者基底的弯曲以避免另外地在相邻分段之间出现的尖锐强度变化的可见性的方式来补偿。
3)第三个方面——ASPW——
第三个方面是变窄的平面波的角谱(ASPW)，这对于全息3D显示器是必须的。
关于1/60°度类型的ASPW可以实施两种选择。
1)一种选择是准直设备提供合适准直的和已调整的波长，其具有所要求的ASPW。这是优选的实施例。在这种情况下，体积光栅分段的厚度可以是例如10μm。
2)第二种选择是在照明设备内出现的初始ASPW可以是非常大的。在这种情况下，去耦体积光栅(体积光栅)分段必须被制成合适厚的，以便仅切出所要求的ASPW。在这种情况下，体积光栅分段的厚度dHOE必须是例如≥200μm。
这可以被完成，但是其将引起光能的损失。只要损失是合适的小的，例如仅50％，就会是实际可行的。
其他方面：
相干长度：一个方面是相干性特性的实施方式，所述相干性特性避免从相邻分段去耦的光的相干串扰。在相邻体积光栅分段之间出现的光学路径差(OPD)必须是大到足以仅提供非相干重叠。这意味着，体积光栅分段之间的距离必须是足够大的。并且，这限定了布置的整个厚度，所述布置使用例如45°度倾斜的体积光栅去耦分段。实际可行的OPD为几毫米至1厘米。
至SLM前光照明设备的0°度和从SLM前光照明设备返回的0°度的分隔
偏振：
偏振选择性衍射可以用于分隔至SLM前光照明设备的0°度和从 SLM前光照明设备返回的0°度。这可以例如通过使用90°度PBS几何形状来实现。
角度：基于体积光栅的衍射的角度选择性可以用于分隔从前侧照明 SLM并作为已调制的复值波场从SLM返回的光。这可以通过使用到SLM 的5°度和从SLM布置返回的﹣5°度来实现。分隔角度为10°度是足够的。
最后，必须说的是上述实施例、掠入射实施例和属于分段光去耦元件 (分段体积光栅)的实施例应当仅被理解为示意性说明所要求保护的教导，但所要求保护的教导不限于这些实施例。