DE19549395A1

DE19549395A1 - Bilderzeugungssysteme zur Bestimmung von Sehfehlern an Probanden und für deren Therapie

Info

Publication number: DE19549395A1
Application number: DE19549395A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr Rasch; Matthias Dr Rottschalk; Jens-Peter Buske; Volker Dipl Ing Groeber
Original assignee: LDT GmbH and Co Laser Display Technologie KG
Current assignee: LDT Laser Display Technology GmbH
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 1996-10-31
Also published as: CA2187199C; US5802222A; CA2187199A1; EP0754392A1; TW299554B; WO1996025009A1; JPH09512353A; CN1146841A; DE19503929A1; KR970702668A; KR100297424B1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft Bilderzeugungssysteme zur Darstellung reeller oder virtueller, zweidimensionaler oder dreidimensionaler, farbiger oder monochromer Bilder zur Bestimmung von Sehfehlern an Probanden und für deren Therapie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Bilderzeugungssysteme nutzen die physiologischen Fähigkeiten des menschlichen Auges, einerseits mehrere Farben als Mischfarbe wahrnehmen zu können (additive Farbmischung) und andererseits einzelne, im Raum örtlich eng und zeitlich schnell aneinandergereihte Lichtpunkte als Bild wahrzunehmen. In diesen Unterlagen bedeutet Licht diskrete Wellenlängen (λ) oder Wellenlängenbereiche (Δλ) sichtbarer elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 760 nm. Vorzugsweise werden die Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche gewählt, die dem roten, dem grünen und dem blauen Licht entsprechen (Grundfarben). Licht bedeutet hier auch unsichtbare elektromagnetische Strahlung, falls es mittels eines Leuchtstoffes auf einem Bildschirm oder mittels eines nichtlinear-optischen Bauelementes in sichtbares Licht umgewandelt wird.

Stand der Technik

Ein modernes Verfahren der Farbmischung und Erzeugung eines Fernseh- bzw. Videobildes wurde mit Hilfe der Lichtventiltechnik auf der Grundlage verschiedener physikalischer Effekte realisiert (R. Gerhard-Multhaupt und H. Röder, "Lichtventil- Großbildprojektion: Eine Übersicht", Fernseh- und Kino-Technik, 45(9) Seiten 448-452 (1991)).

In der Patentanmeldung DE 31 52 020 A1 wird eine Bilderzeugungseinrichtung zur Herstellung von farbigen Bildern beliebiger Größe beschrieben, bei der Licht von drei Laser-Dioden in je ein Lichtleiter-Rohr gelenkt wird, die Rohre zu einem Lichtleitfaser- Rohrbündel zusammengefaßt sind, und das Ende des Lichtleitfaser-Rohrbündels mit einer magnetischen Ummantelung versehen ist. Die magnetische Ummantelung ist in einem veränderlichen Magnetfeld horizontal und vertikal ablenkbar. Es folgen eine Projektionsoptik und mindestens ein Umlenkspiegel, mit dem die Lichtstrahlen auf eine leuchtstofffreie oder mit in den Grundfarben leuchtenden Leuchtstoffen beschichtete Mattscheibe gelenkt werden. Diese Bilderzeugungseinrichtung verwendet an sich bekannte Baugruppen zur Farbbilderzeugung, die nicht oder nur schwer mikrooptisch und/oder mikromechanisch realisierbar sind. Es erfolgt keine räumliche Zusammenführung von Lichtanteilen in den Lichtleitfasern. Die Lichtleitfasern, die die einzelnen Farbanteile übertragen, werden zu einem Bündel zusammengefaßt und die Faserenden räumlich eng nebeneinanderliegend angeordnet (siehe Fig. 26). In der Patentanmeldung DE 43 24 848 C1 wird ein Farbbildprojektionssystem, bestehend aus zwei Baugruppen, beschrieben. Die Baugruppe zur Lichterzeugung und Lichtmodulation enthält drei Laserlichtquellen. Die drei Lichtanteile werden unter Verwendung volumenoptischer Amplitudenmodulatoren, z. B. Pockelszellen, selektiv intensitäts- oder amplitudenmoduliert und anschließend unter Verwendung von Spiegeln zusammengeführt. Dieses farb- und intensitätsmodulierte Licht wird in die Baugruppe zur spalten- und zeilenmäßigen Ablenkung für die Projektion übertragen und synchron zur Modulation in den Raum geschrieben.

Es wird weiterhin beschrieben, daß mehrere einzelne Lichtleitfasern räumlich so vereinigt werden können, daß diese in einem vereinigten Faserstrang fortgeführt werden. Es entsteht ein Lichtleitfaser-Koppler, der in der Lage ist, den breiten Spektralbereich des sichtbaren Lichts effektiv zu übertragen. Die Lichtleitfasern dienen nur als Lichtübertragungseinrichtung, die die Verbindung zwischen den zwei räumlich getrennten Komponenten Baugruppe zur Lichterzeugung und Lichtmodulation und Baugruppe zur spalten- und zeilenmäßigen Ablenkung für die Projektion herstellt.

Aufgabe der Erfindung

Die Erfindung soll das Problem lösen, vergleichsweise klein und einfach aufgebaute und universell einsetzbare Bilderzeugungssysteme zur Erzeugung reeller oder virtueller Bilder zu schaffen, die verbesserte Eigenschaften, z. B. höhere Bildauflösung oder umfangreicheres Farbenspektrum haben, und damit qualitativ geeignet sind, daß mit seiner Hilfe monokulare und/oder binokulare Sehfehler an Probanden bestimmt und therapeutische Maßnahmen durchgeführt werden können.

Mit der Anordnung soll ein intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes Farbsignal erzeugt und in den Raum geschrieben werden, insbesondere zur Erzeugung eines zweidimensionalen oder dreidimensionalen Fernseh- bzw. Videobildes oder computergenerierten Bildes.

Wesen der Erfindung

Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Bilderzeugungssystem gemäß dem Oberbegriff durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Die Unteransprüche 2 bis 56 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Hauptanspruchs 1.

Grundidee ist in einem ersten Fall, gemäß Anspruch 3, eine Wellenleiterstruktur, hier "Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung" genannt, zum räumlichen Zusammenführen von Lichtanteilen unterschiedlicher diskreter Wellenlängen oder unterschiedlicher diskreter Wellenlängenbereiche (Grundfarben) zu verwenden. Das räumlich zusammengeführte Licht wird so abgelenkt, daß durch eine zur Ablenkung des zusammengeführten Lichts synchrone Modulation der Lichtanteile ein virtuelles Bild im Betrachtungsraum oder ein reelles Bild auf einer Projektionswand entsteht, das mit dem Auge des Beobachters wahrgenommen werden kann.

Die Farberzeugung geschieht durch additive Farbmischung der Lichtanteile unterschiedlicher Wellenlänge am Zusammenführungspunkt der Wellenleiter, nachfolgend als Koppelstelle bezeichnet, in der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung, wobei die Lichtanteile entweder vor oder innerhalb der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung voneinander unabhängig intensitäts- oder amplitudenmoduliert werden.

In einem zweiten Fall, gemäß Anspruch 4, geht die Erfindung davon aus, daß spektrale Lichtanteile von in einem Breitband-Wellenleiter geführtem Licht eines großen Wellenlängenbereichs, der insbesondere dem Wellenlängenbereich des weißen Lichts entspricht, ausfilterbar sind. Die Farberzeugung geschieht durch subtraktive Farbmischung. Die Farbe des ausgekoppelten Lichts entspricht im Falle der Verwendung von weißem Lichts der Komplementärfarbe des ausgefilterten Wellenlängenbereichs. Zur Erzeugung eines vollwertigen Farbbildes sind drei auf die beschriebene Weise erzeugte verschiedenfarbige Lichtanteile (Grundfarben) nötig.

Sie können in einer ersten Variante zeitgleich mittels dreier verschiedener Filterelemente erzeugt werden. Das in die Wellenleiterstruktur eingekoppelte Licht des großen Wellenlängenbereichs ist dabei in einer breitbandigen Verzweigerstruktur auf die einzelnen Filterelemente aufzuteilen. Nach der Intensitäts- oder Amplitudenmodulation der drei erzeugten Lichtanteile werden sie in einer "Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung" zusammengeführt und sind in die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung auskoppelbar.

In einer zweiten Variante wird ein steuerbares Filterelement verwendet, das aus dem im Wellenleiter geführten Licht einen auswählbaren Wellenlängenbereich ausfiltert. Die Farbe des ausgekoppelten Lichts entspricht im Falle der Verwendung weißen Lichts der Komplementärfarbe des ausgefilterten Wellenlängenbereichs.

Mittels eines in einem einzigen Wellenleiter angeordneten steuerbaren Filterelements sind die drei verschiedenfarbigen Lichtanteile (Grundfarben) zeitmultiplex erzeugbar, intensitäts- oder amplitudenmodulierbar und auskoppelbar. Bei genügend hoher Wiederholfrequenz der Farberzeugung ist der Eindruck eines farbigen Bildes erzeugbar. Bei Verzicht auf den Zeitmultiplexbetrieb ist bei Verwendung eines steuerbaren Filterelements der verfügbare Farbumfang eingeschränkt, jedoch für viele Anwendungen ausreichend. Ein steuerbares Filterelement stellt beispielsweise ein integriert-elektrooptischer Mach-Zehnder-Interferometer-Modulator aus einmodigen integriert-optischen Breitband Streifenwellenleitern (EOBSW oder Weißlicht- Wellenleitern) dar. Dieser ist aufgrund der Wellenlängenabhängigkeit seiner Halbwellenspannung in der Lage, durch Anlegen verschiedener Spannungen verschiedene Wellenlängenbereiche aus dem im Wellenleiter vor dem Interferometer geführten Licht auszufiltern.

Bei geeigneten Fiterelementen gelingt es, ausgewählte Farbwerte im Spektrum des sichtbaren Lichts einzustellen. Durch die synchron zur Farbwerteinstellung und Intensitäts- oder Amplitudenmodulation des Lichts erfolgende Ablenkung in den Betrachtungsraum hinein wird durch additive Farbmischung ein farbiges Bild erzeugt, das alle Farbwerte enthalten kann.

Die nachfolgenden Ausführungen gelten, bis auf die Ausführungen zur ,"Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung" und zum "räumlichen Zusammenführen von Licht", sinngemäß für beide der oben genannten Fälle. Bezüglich des oben genannten ersten Falles der additiven Farbmischung, gemäß Anspruch 3, werden unter der "Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung" in dieser Beschreibung Kombinationen von Wellenleitern verstanden, die in der Lage sind, das Licht breitbandig oder in ausgewählten Spektralbereichen effektiv zu übertragen und räumlich zusammenzuführen.

Die Wellenleiter sind integriert-optische Streifenwellenleiter, Lichtleitfasern oder Quasiwellenleiter.

Quasiwellenleiter sind streifenförmige Brechzahlanordnungen, deren Funktionsprinzip nicht auf dem Prinzip der Totalreflexion, sondern auf anderen Reflexionsprinzipien beruht, z. B. resonanter und anti-resonanter Fabry-Perot-Reflexion (ARROW) oder auf starker Reflexion an hohen Brechzahlerniedrigungen im lichtleitenden Bereich. Zumindest der gemeinsame Wellenleiter nach der Koppelstelle - in Lichtrichtung gesehen - muß breitbandig sein. Breitbandig heißt hier, daß Licht des gesamten sichtbaren Wellenlängenbereiches, zumindest aber aller verwendeter Wellenlängen, im Wellenleiter führbar ist oder die Wellenleiter die Eigenschaft haben, Licht verschiedener diskreter Wellenlängen, insbesondere aus dem Spektrum des sichtbaren Lichts, in einem einzigen Wellenleiter effektiv zu führen. Die geeignete Zusammenführung mehrerer Wellenleiter ermöglicht auf einfache Weise, Licht in einem gemeinsamen Breitband-Wellenleiter räumlich zu vereinigen.

Grundsätzlich gilt, daß bei einer Modulation der Lichtanteile außerhalb des Wellenleiters keine Einschränkung bezüglich der Anzahl der im Wellenleiter geführten Moden vorliegt. Einmodige Wellenleiter sind jedoch erforderlich, falls das verwendete Modulationsprinzip im Wellenleiter die Einmodigkeit erfordert, z. B. wenn Intensitäts- oder Amplitudenmodulatoren auf der Basis von integriert-optischen Interferometerstrukturen verwendet werden.

Die Einmodigkeit ist beispielsweise im Falle der cut-off-Modulation, der Elektroabsorptionsmodulation und der Polarisationsmodulation in Verbindung mit einem Polarisator oder einem polarisierenden Wellenleiter nicht zwingend erforderlich.

Die Lichtanteile sind in dem Bilderzeugungssystem an folgenden Stellen intensitäts- oder amplitudenmodulierbar und/oder schaltbar: entweder bei ihrer Erzeugung mit Hilfe einer Steuerung der Lichtquelle und/oder zwischen der Lichtquelle und der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung mit externen Modulatoren und/oder innerhalb der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung in mindestens einem Wellenleiter und/oder in der Koppelstelle der Wellenleiter und/der nach der Koppelstelle, hier allerdings nur im Zeitmultiplexbetrieb der Lichtquellen. Um einen Farbwert einzustellen, werden die mindestens zwei verschiedenen Lichtanteile in ihrer Intensität oder Amplitude moduliert und in mindestens einer Koppelstelle räumlich zusammengeführt. Für eine flimmerfreie bildliche Darstellung ist aufgrund der sehr hohen möglichen Modulationsfrequenz zur Beeinflussung der Lichtanteile die zeitmultiplexe Übertragung der einzelnen Lichtanteile möglich.

Die räumliche Zusammenführung und Abbildung der mindestens zwei verschiedenen Lichtanteile soll also in einem ersten Fall zeitlich gleichzeitig oder in einem zweiten Fall zeitlich nacheinander (zeitmultiplex) erfolgen. Die Abbildung bzw. Projektion erfolgt mit Hilfe einer Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung, wobei die Abbildung eines Bildpunktes oder einer Bildzeile oder des ganzen Bildes in sehr schneller Aufeinanderfolge in zur Farberzeugung geeigneten Grundfarben, beispielsweise in Rot, in Grün und in Blau, durchgeführt wird. Das Auge "addiert" aus den einzelnen einfarbigen Bildpunkten oder Bildzeilen oder Bildern ein farbiges Bild.

In einer ersten Variante werden mindestens zwei einzelne Lichtleitfasern so räumlich vereinigt, daß das Licht in einer vereinigten Lichtleitfaser fortgeführt wird.

Es entsteht ein Lichtleitfaser-Koppler, der in der Lage ist, den breiten Spektralbereich des sichtbaren Lichts effektiv zu übertragen. Dabei stellen die Fasern nicht nur eine räumliche Verbindung zwischen den Lichtquellen und dem System zur Strahlablenkung her. Sie bilden auch eine Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung auf einem Träger, die mit mindestens zwei Lichtquellen und der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung korrespondiert.

In einer zweiten Variante wird mindestens ein integriert-optischer Streifenwellenleiter-Koppler zur Lichtübertragung und räumlichen Zusammenführung der Lichtanteile genutzt. Diese Bauelemente sind in der Lage, zum Beispiel das Wellenlängenspektrum des sichtbaren Lichts mit einer hohen Effektivität zu übertragen und zusammenzuführen.

Mindestens zwei Streifenwellenleiter werden vereinigt und bilden einen gemeinsamen dritten Streifenwellenleiter zur Weiterleitung der räumlich zusammengeführten Lichtanteile.

Im Falle einer vorgesehenen Intensitäts- oder Amplitudenmodulation der in den Wellenleitern geführten Lichtanteile ist der Streifenwellenleiter-Koppler, falls erforderlich, zumindest teilweise aus Breitband-Streifenwellenleitern aufgebaut, die Licht im gesamten zu übertragenden bzw. zu modulierenden Spektralbereich einmodig führen. Diese werden als einmodige integriert-optische Breitband-Streifenwellenleiter (EOBSW) bezeichnet.

Die Einmodigkeit ist nur in den Wellenleiterbereichen zwingend erforderlich, in denen ein solcher integriert-optischer Intensitäts- oder Amplitudenmodulator angeordnet ist, der aufgrund seiner Funktion die Einmodigkeit erfordert. In den übrigen Wellenleiterbereichen, z. B. im Bereich der vereinigten Lichtanteile (vergleiche zum Beispiel in Fig. 10 der gemeinsame Breitband-Streifenwellenleiter 9) ist die Einmodigkeit nicht erforderlich.

Falls erforderlich ist, daß die Einzelwellenleiter einmodig sein müssen, aber die Lichtquellen, die mit den Einzelwellenleitern korrespondieren, jeweils Licht einer Bandbreite abstrahlen, die die Verwendung von Breitband-Wellenleitern nicht erfordert (z. B. Laserlichtquellen), können auch einmodige schmalbandige Wellenleiter als Einzelwellenleiter verwendet werden. Nur der gemeinsame Wellenleiter muß mit Notwendigkeit breitbandig sein.

Mehrmodige Wellenleiter sind bei geeigneter Dimensionierung immer optisch breitbandig.

Die einmodigen, integriert-optischen Breitband-Streifenwellenleiter und einmodigen Weißlicht-Wellenleiter sind Gegenstand der am gleichen Tag hinterlegten Patentanmeldung "Streifen-Wellenleiter und Verwendungen".

Die einmodigen, integriert-optischen Breitband-Streifenwellenleiter-Koppler und die einmodigen Weißlicht-Streifenwellenleiter-Koppler sind Gegenstand der am gleichen Tag hinterlegten Patentanmeldung "Verbindungsaufspalter aus Streifen-Wellenleitern und Verwendungen".

In einer dritten Variante werden Breitband-Quasiwellenleiter-Koppler (z. B. ARROW- Koppler) zur Lichtübertragung und räumlichen Zusammenführung der Lichtanteile genutzt.

Es kann gezeigt werden, daß Quasiwellenleiter so dimensioniert werden können, daß diese in der Lage sind, diskrete Wellenlängenbereiche aus dem Spektrum des sichtbaren Lichts, technisch gesehen, effektiv zu übertragen.

Mit den oben genannten drei Wellenleiter-Varianten lassen sich Koppelstellen prinzipiell als Y-Verzweiger, Richtkoppler, Parallelstreifenkoppler, BOA oder X-Koppler oder unter Verwendung von Reflektoren realisieren. Die praktische Realisierung einer konkreten Ausführung ist jedoch von den heutigen technischen Möglichkeiten und erzielbaren technischen Parametern abhängig.

Ein Y-Verzweiger (Y-Aufspalter) ist in der Regel ein passives Bauelement, das nur sehr eingeschränkt schaltbar ist. Im Fall der Einmodigkeit der sich an den Y- Verzweiger anschließenden Wellenleiter bzw. im Falle extremer Vielmodigkeit (mehr als etwa 50 Moden) hat der Y-Verzweiger ein gutes und stabiles Teilerverhältnis (1 : 1) im Aufspalterbetrieb. Im Verbinderbetrieb weisen die Y-Verzweiger im Falle der Einmodigkeit der an den Y-Verzweiger anschließenden Wellenleiter im Falle der Lichteinkopplung in nur einen Eingangswellenleiter einen Verlust von 3 dB auf. Richtkoppler und Parallelstreifenkoppler haben ein vorteilhaft nutzbares, z. B. elektrooptisch realisierbares, Schaltverhalten. Die Koppeleigenschaften sind stark wellenlängenabhängig, was für die räumliche Zusammenführung und zur Modulation von Licht zum Zwecke der Farbmischung vorteilhaft ausgenutzt werden kann. Die Schaltspannungen liegen für eine wirksame Elektrodenlänge L im Millimeterbereich und einen Elektrodenabstand d im Mikrometerbereich für den Fall der Verwendung von Substratmaterialien wie Kalium-Titanyl-Phosphat (KTiOPO₄, KTP) oder Lithiumniobat (LiNbO₃) bei 5 bis 20 Volt.

BOA ist eine französischsprachige Bezeichnung (bifurcation optique active) für eine Gruppe integriert-optischer Bauelemente (siehe: M. Papuchon, A. Roy, D.B. Ostrowsky, "Electrically active optical bifurcation: BOA", Appl. Phys. Lett., Vol. 31(1977) pp. 266- 267). BOA zeigen ebenfalls ein vorteilhaft nutzbares, z. B. elektrooptisch realisiertes, Schaltverhalten.

Es sind einfache Elektrodenstrukturen möglich. Die Koppeleigenschaften von BOA sind stark wellenlängenabhängig, was zur Farbmischung vorteilhaft ausgenutzt werden kann. Die Schaltspannungen liegen in KTP oder LiNbO₃ bei 10 bis 20 Volt.

Ein X-Koppler hat Eigenschaften wie ein BOA, erfordert aber aufgrund seiner kurzen Wechselwirkungslänge wesentlich höhere Schaltspannungen (typisch 50 Volt).

Integriert-optische oder mikrooptische Reflektoren werden in Form von Prismen, Spiegeln oder Gittern in oder auf ein Substratmaterial ein- oder aufgebracht und koppeln zwei Streifenwellenleiter miteinander.

Als Lichtquellen dienen cw-Laser (cw = continuous wave) oder Impulslaser oder Optische-Faser-Laser oder Laserdioden oder Lumineszenzdioden oder Spektrallampen, die vorzugsweise jeweils in der Lage sind, Licht in den Wellenlängen des roten, des grünen und des blauen Lichts auszusenden.

Wegen der nach dem gegenwärtigen Stand der Technik beschränkten Verfügbarkeit von miniaturisierten schmalbandigen Lichtquellen, die grünes und blaues Licht aussenden, kann das Prinzip der Erzeugung der zweiten Harmonischen angewendet werden, um infrarote Lichtstrahlung in den erforderlichen Spektralbereich zu transformieren.

Pumplicht genügender Leistung vermag aufgrund nichtlinear-optischer Effekte in Anordnungen auf Basis geeigneter Materialien Licht der halben Wellenlänge zu erzeugen, zum Beispiel wird das infrorote Laserdiodenlicht mit einer Wellenlänge von 830 nm zu Licht mit einer Wellenlänge von 415 nm transformiert (Erzeugung der zweiten Harmonischen). Ferner lassen sich höhere Harmonische, Summen- und Differenzfrequenzen des Lichts erzeugen.

Das Bilderzeugungssystem beinhaltet mindestens zwei unabhängig steuerbare Modulationseinrichtungen zur Umwandlung eines zweckmäßigen, im allgemeinen elektrischen, Eingangssignals in ein optisches intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes Ausgangssignal. Zur Erzeugung eines monochromen Bildes ist nur eine Modulationseinrichtung erforderlich. Die Modulationseinrichtungen ermöglichen eine separate aktive Steuerung des Lichts einer oder mehrerer Lichtquellen bis zu sehr hohen Steuerfrequenzen (nach dem heutigen Stand der Technik bis in den GHz- Bereich). Zur Farbbilderzeugung muß das Licht mindestens einer Lichtquelle synchron zur Ablenkung der Lichtstrahlen intensitäts- oder amplitudenmodulierbar sein.

In einer ersten Variante erfolgt die Intensitäts- oder Amplitudenmoduation des Lichtes durch die Modulation der Strahlungsleistung der Lichtquelle.

In einer zweiten Variante erfolgt die Intensitäts- oder Amplitudenmoduation des Lichtes zwischen Lichtquelle und Wellenleiter in einem externen Intensitäts- oder Amplitudenmodulator.

In einer dritten Variante erfolgt die Intensitäts- oder Amplitudenmoduation des Lichtes in mindestens einem optischen Wellenleiter vor der räumlichen Vereinigung der Lichtanteile. Falls es das Prinzip der Intensitäts- oder Amplitudenmodulation erfordert, muß der Wellenleiter einmodig sein. Ob ein einmodiger integriert-optischer Breitband- Streifenwellenleiter zu verwenden ist, ist von der Bandbreite der Lichtquelle abhängig. Die sich an die Wellenleiter anschließende Koppelstelle und der gemeinsame Wellenleiter müssen eine Bandbreite aufweisen, die die Führung aller verwendeten Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche gestattet.

In einer vierten Variante erfolgt die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation des Lichtes in einer steuerbaren Koppelstelle der Wellenleiter. Falls es das Prinzip der Intensitäts- oder Amplitudenmodulation in der Koppelstelle erfordert, müssen die Wellenleiter, aus denen die Koppelstelle aufgebaut ist, einmodig sein, bzw. eine dem Funktionsprinzip entsprechende Anzahl von Moden aufweisen (z. B. beim Prinzip der Zweimodeninterferenz). Ob einmodige integriert-optische Breitband-Streifenwellenleiter (EOBSW) zu verwenden sind, ist von der Bandbreite der Lichtquellen abhängig. Der sich an die Koppelstelle anschließende gemeinsame Wellenleiter muß eine Bandbreite aufweisen, die die Führung aller verwendeten Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche gestattet, muß jedoch nicht zwingend einmodig sein.

In einer fünften Variante erfolgt die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation, der nach der Koppelstelle zeitlich nacheinander anliegenden Lichtanteile (z. B. bei zeitmultiplex betriebenen Lichtquellen), im Zeitmultiplexbetrieb in dem gemeinsamen Wellenleiter, in dem die Lichtanteile räumlich zusammengeführt sind. Dieser muß eine Bandbreite aufweisen, die die Führung aller verwendeten Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche gestattet.

Falls es das Prinzip der Intensitäts- oder Amplitudenmodulation erfordert, muß der gemeinsame Wellenleiter einmodig, also gegebenenfalls ein einmodiger integriert- optischer Breitband-Streifenwellenleiter (EOBSW) sein.

In einer sechsten Variante erfolgt die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation der nach dem gemeinsamen Wellenleiter zeitlich nacheinander anliegenden Lichtanteile (z. B. bei zeitmultiplex betriebenen Lichtquellen), im Zeitmultiplexbetrieb in einem Intensitäts- oder Amplitudenmodulator an geeigneter Stelle nach der integriert-optischen Struktur, zum Beispiel zwischen dem Ausgang des gemeinsamen Wellenleiters und der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung.

Die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation des Lichtes erfolgt nach einem der folgenden Prinzipien:

- elektrooptische, akustooptische, thermooptische, magnetooptische, opto-optische, photothermische Modulation,
- Änderung des effektiven Brechungsindex durch Injektion oder Verarmung von freien Ladungsträgern in Halbleitermaterialien,
- elektrooptische, akustooptische, thermooptische, magnetooptische, opto-optische oder photothermische cut-off-Modulation,
- cut-off-Modulation aufgrund der Änderung des effektiven Brechungsindex durch Injektion oder Verarmung von freien Ladungsträgern in Halbleitermaterialien,
- steuerbare Wellenleiterverstärkung,
- steuerbare Polarisationsdrehung in Verbindung mit einem Polarisator,
- Wellenleiter-Modenwandlung,
- Elektroabsorptionsmodulation,
- Modulation mit Hilfe eines integriert-optischen Schalt- oder Verteilerelements, wie X-Koppler, Parallelstreifenkoppler, Richtkoppler oder BOA,
- Modulation der Lichtquelle selbst,
- Modulation durch Änderung der Koppeleffektivität Lichtquelle-Wellenleiter oder
- Modulation durch Strahlabschwächer, wie steuerbare Blenden oder Absorber, die nach der Lichtquelle angeordnet sind.

Zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation im Wellenleiter oder außerhalb der Wellenleiter sind jeweils zweckmäßige Prinzipien auszuwählen. Gegebenenfalls erfolgt die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation auf der Basis von integriert-optischen Interferometerstrukturen unter vorteilhafter Ausnutzung der genannten Modulationsverfahren.

Die Erfindung betrifft auch integriert-optische Realisierungsvarianten der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung, bei denen die Koppelstelle zweier Breitband- Wellenleiter aktiv beeinflußbar, d. h. steuerbar, ist die steuerbare Koppelstelle ist je nach Bedarf zur steuerbaren räumlichen Strahlvereinigung und/oder zur steuerbaren Strahlumlenkung ausgebildet.

Die steuerbare Koppelstelle arbeitet auf der Grundlage der Zweimodeninterferenz als X-Koppler, Richtkoppler, Parallelstreifenkoppler oder BOA.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung sich kreuzender Wellenleiter, insbesondere einmodiger integriert-optischer Streifenwellenleiter, bei der die Kreuzungsstellen eine Matrix bilden. Die Kreuzungsstellen sind

a) völlig passiv (passive Wellenleiterkreuzungen) oder
b) passive Koppelstellen zur räumlichen Zusammenführung von Lichtanteilen oder
c) steuerbare Koppelstellen zur Modulation und räumlichen Strahlvereinigung und/oder Strahlumlenkung.

Prinzipiell sind in jeden Wellenleiter Lichtanteile einkoppelbar.

In einer ersten Variante sind für die drei Lichtanteile mit verschiedenen Wellenlängen drei parallel geführte Wellenleiter vorgesehen, die einen weiteren Wellenleiter kreuzen, wobei die Kreuzungsstellen passive Koppelstellen zur räumlichen Strahlvereinigung sind.

Die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation kann über die Lichtquellen erfolgen oder die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation erfolgt an jedem der drei einmodigen Wellenleiter. Zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation in den einmodigen Wellenleitern ist je ein Intensitäts- oder Amplitudenmodulator am einmodigen Wellenleiter angeordnet.

Im Falle steuerbarer Koppelstellen erfolgt die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation innerhalb der Kreuzungsstellen der einmodigen Wellenleiter.

In jedem Fall ist am Ausgang des gemeinsamen Wellenleiters intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht auskoppelbar.

In einer zweiten Variante sind für zwei Lichtanteile zwei parallel angeordnete Wellenleiter vorgesehen, die einen weiteren Wellenleiter kreuzen. In einen Eingang des gemeinsamen Wellenleiters ist Licht einer dritten Wellenlänge einkoppelbar.

Dabei sind die Kreuzungsstellen Koppelstellen zur räumlichen Strahlvereinigung und

a) die Lichtquellen intensitäts- oder amplitudenmodulierbar und die Koppelstellen passiv oder
b) an jedem der drei einmodigen Wellenleiter ist ein Intensitäts- oder Amplitudenmodulator angeordnet und die Koppelstellen sind passiv oder
c) die Kreuzungsstellen der einmodigen Wellenleiter sind steuerbare Koppelstellen zur räumlichen Strahlvereinigung und/oder Strahlumlenkung.

In jedem Fall ist an dem Ausgang des gemeinsamen Wellenleiters intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht auskoppelbar.

In einer dritten Variante sind die drei Lichtanteile in drei parallel geführte Wellenleiter einkoppelbar. Diese drei Wellenleiter kreuzen drei weitere Wellenleiter und einen vierten gemeinsamen Wellenleiter, wobei die Kreuzungsstellen der Wellenleiter je nach konstruktiver Auslegung steuerbare Koppelstellen oder passive Koppelstellen oder völlig passive Wellenleiterkreuzungen sind. Die drei gekreuzten weiteren Wellenleiter haben Blindausgänge, aus denen nicht genutzte Lichtanteile auskoppelbar sind. An dem Ausgang des gemeinsamen vierten Wellenleiters ist das intensitäts- oder amplitudenmodulierte und farbmodulierte, räumlich zusammengeführte Licht auskoppelbar.

Durch Kombination und Abwandlung der hier vorgestellten Prinzipien sind auch höherwertige Matrixanordnungen realisierbar.

Jede der hier beschriebenen Ausführungsformen der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung koppelt an ihrem Ausgang intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht in eine Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung.

Diese besteht aus einer separaten Einrichtung zur Strahlformung und einer separaten Einrichtung zur Strahlablenkung oder einer funktionsintegrierenden Baugruppe, die beide Funktionen realisiert.

Die Funktionen Strahlformung und Strahlablenkung sind durch die Ansteuereinheit einzeln oder gemeinsam ansteuerbar. Durch die Einheit zur Strahlformung wird das aus der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung ausgekoppelte Licht, im allgemeinen in kollimierter Form, auf eine Projektionsfläche oder in den Betrachtungsraum gerichtet. Durch die Einheit zur Strahlablenkung wird der ausgekoppelte und geformte Lichtstrahl synchron zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und Farbmodulation über die Projektionsfläche oder durch den Betrachtungsraum geführt, um ein räumlich ausgedehntes Bild zu erzeugen, das mit dem Auge des Beobachters wahrnehmbar ist. Falls kollimierte Lichtstrahlen hinreichend geringen Durchmessers in den Raum geschrieben werden, bleibt die Schärfe des erzeugten reellen Bildes für beliebige Projektionsentfernungen und beliebig geformte Projektionsflächen zwangsläufig immer erhalten, mit der Bildpunktgröße gleich dem Durchmesser des kollimierten Lichtstrahls.

Die Einrichtung zur Realisierung der Funktion Strahlformung des vereinigten Lichtstrahles erfolgt nach einer der folgenden technischen Lösungen, die, falls erforderlich, steuerbar sind:

- mittels einer verstellbaren konventionellen Optik;
- mittels eines mikrooptischen Systems;
- mittels eines strahlformenden Gitters
- mittels eines strahlformenden Reflektors;
- Strahlformung mittels Brechzahlvariation innerhalb des strahlformenden Elements
- Strahlformung durch Geometrievariation (Dicke, Krümmung) des strahlformenden Elements.

Die Einheit zur Realisierung der Funktion Strahlablenkung des vereinigten Lichtstrahles erfolgt nach einer der folgenden technischen Lösungen, die synchron zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und Farbmodulation steuerbar sind:

- mittels einer verstellbaren konventionellen Optik;
- mittels eines beweglichen Reflektors mit einer optisch wirksamen Fläche
- mittels eines beweglichen Gitters oder eines veränderbaren Gitters;
- mittels eines elektrooptischen, akustooptischen, thermooptischen, magnetooptischen, optooptischen, photothermischen und/oder nichtlinear-optischen Gitters;
- mittels eines elektrooptischen, akustooptischen, thermooptischen, magnetooptischen, optooptischen, photothermischen und/oder nichtlinear-optischen Ablenkers im Volumen-Material (bulk);
- mittels eines elektrooptischen, akustooptischen, thermooptischen, magnetooptischen, optooptischen, photothermischen und/oder nichtlinear-optischen Ablenkers in mikrooptischer oder integriert-optischer Bauweise;
- mittels eines integriert-optischen Vielkanal-Verzweigers;
- mittels eines mikromechanischen Ablenksystems oder
- mittels eines mikrooptischen Ablenksystems.

Die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung kann weiterhin auch aus einem funktionsintegrierten Bauelement zur Strahlformung und Strahlablenkung aufgebaut sein, insbesondere

- als beweglicher Reflektor mit einer optisch wirksamen Fläche oder
- als elektrooptisches Gitter oder
- durch Erzeugung von Brechzahlinhomogenitäten im Volumen-Material (bulk) oder
- als Kombination von mikrooptischen und mikromechanischen Bauelementen.

Die vorhergehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnungen sind auch mit nur einer Lichtwellenlänge oder einem Lichtwellenlängenbereich betreibbar, wobei dann ein monochromes (einfarbiges) reelles oder virtuelles Bild erzeugbar ist.

Eine weitere Variante benutzt Strahlung einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereiches aus dem Spektralbereich der sichtbaren oder unsichtbaren (infraroten und ultravioletten) elektromagnetischen Strahlung, die auf eine ganzflächig mit einem Leuchtstoff beschichtete Projektionsfläche gelenkt wird. Durch die Fluoreszenz entsteht ein sichtbares monochromes Bild.

In einer weiteren Variante ist die Projektionsfläche rastermäßig mit verschiedenen Leuchtstoffen belegt, die bei Anregung zum Beispiel in den Grundfarben Blau, Grün und Rot leuchten. Die einzelnen Leuchtstoffpunkte sind beispielsweise als Triplett angeordnet, wobei jedes Triplett einen Bildpunkt bildet. Die einzelnen Leuchtstoffpunkte können einerseits mit ein und derselben Wellenlänge oder ein und demselben Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung (Anregungslicht) einzeln und zeitlich nacheinander angeregt werden (Zeitmultiplexbetrieb). Andererseits können auch drei verschiedene Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche als Anregungslicht verwendet werden, die verschiedene Leuchtstoffpunkte selektiv zum Aussenden des Lichts der jeweiligen Grundfarbe anregen können.

Bei entsprechender Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und Ablenkung des Anregungslichts auf die verschiedenartigen Pixel der Projektionsfläche ist der Eindruck eines farbigen Bildes erzeugbar.

Je nach der gewünschten Komplexität des erfindungsgemäßen Moduls sind auf einem Träger alle oder einzelne der nachfolgend aufgezählten Baugruppen zusätzlich zu dem mindestens einem Wellenleiter angeordnet:

- die mindestens eine Lichtquelle,
- der mindestens eine Lichtmodulator,
- die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung und
- die Ansteuerelektronik zur Lichtmodulation, zur Strahlformung und Strahlablenkung.

Im extremsten Fall ist ein Modul realisiert, der alle Funktionen eines Bilderzeugungssystems enthält und nur noch mit elektrischen Anschlüssen zur Energiezufuhr, Ansteuerung und Einstellung versehen werden muß, um ein einsatzfähiges Bilderzeugungssystem zu erhalten.

Es sind Realisierungsvarianten möglich, die auf bewegliche klassische mechanische Bauteile, wie Kippspiegel oder Spiegelscanner, verzichten.

Mit Hilfe der Erfindung gelingt es prinzipiell, mit einem Modul alle denkbaren medizinischen Anwendungen, die der Darstellung von reellen oder virtuellen Bildern bedürfen, zu realisieren.

Unter Umständen ist es zweckmäßig, die Lichtquellen nicht mit im Modul zu integrieren, um die Einsatzmöglichkeiten des Moduls, der als einsatzfähiges Bauelement vertrieben werden kann, zu erhöhen.

Durch die Möglichkeit der elektrooptischen Modulation, nach dem heutigen Stand der Technik bis in den GHz-Bereich, wird eine Anordnung zur Erzeugung sehr schnell veränderbarer Lichtintensitäten geschaffen. Mit Hilfe eines schnellen Ablenkmechanismus werden brilliante Farbbilder und Farbfernseh- bzw. -Videosignale auf einem Bildschirm (reelle Bilder) oder im Raum (virtuelle Bilder) erzeugt die auch medizinische Anwendungen, insbesondere in der Augenheilkunde, ermöglichen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren und in den Unteransprüchen dargestellt, wobei alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.

Die Vorteile der Anordnung liegen in einer Erhöhung der Auflösung des Fernseh- bzw. Videobildes, der Möglichkeit zur Erhöhung der Bildfrequenz, einer Erhöhung der Helligkeit und des Kontrastes des Bildes und in einer kompakten und integrierbaren Anordnung als Modul. Die erforderlichen Spannungen zu einer elektrooptischen Modulation der Lichtanteile liegen im Bereich von einigen Volt.

Das erzeugte Bild ist mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand mit Hilfe der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung vergrößerbar oder verkleinerbar (Zoom- Effekt). Durch entsprechende Ansteuerung mit Hilfe der Ansteuereinheit sind Ausschnittsvergrößerungen und der Grad der Auflösung des Bildes einstellbar.

Durch eine entsprechende Einstellung der Abbildung der Lichtstrahlen in der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung können monokulare und/oder binokulare Sehfehler des Beobachters ausgeglichen werden. Anhand der Einstellungen zur Abbildung der Lichtstrahlen können monokulare und/oder binokulare Sehfehler am Beobachter bestimmt werden.

Insbesondere ermöglicht die Erfindung die Anwendung bekannter Technologien der Integrierten Optik und der Mikroelektronik, um alle Bestandteile eines Bilderzeugungssystems in einem Modul zu integrieren.

Der Modul des Bilderzeugungssystems besteht aus dem Träger mit den Baugruppen und einem geeigneten Gehäuse. Das Gehäuse hat eine Lichtaustrittsöffnung und Anschlüsse zur Stromversorgung, Signaleingänge und Anschlüsse zur Einstellung der Farbbildparameter.

Die erfindungsgemäßen Bilderzeugungssysteme sind für alle denkbaren Anwendungen in der Diagnose und Therapie von Erkrankungen, insbesondere in der Augenheilkunde geeignet, bei denen die Ansteuerung der Modulationseinrichtungen zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und/oder Farbmodulation von Licht durch ein beliebiges Signal, insbesondere ein Televisionssignal, ein Videosignal, ein Audiosignal, ein computergeneriertes Signal oder das Signal einer Meßeinrichtung zu einem intensitäts- oder amplitudenmodulierten und farbmodulierten Farbmischsignal führt, das in den Betrachtungsraum projiziert wird und dort zu weiterer Verwendung zur Verfügung stehen soll.

Das Bilderzeugungssystem ist als Bildprojektionssystem virtueller oder reeller Bilder verwendbar, die in der Augenheilkunde zur Bestimmung und Korrektur monukolarer und bikularer Sehfehler dient. Diese Sehfehler sind insbesondere Farbfehlsichtigkeit (Farbtüchtigkeit), Fehlsichtigkeit (Sehschärfe), Gesichtsfeld, Dämmerungssehen, Stereofehlsichtigkeit (räumliches Sehen) Konvergenz und Schielen.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Bilderzeugungssystems ist dabei nicht an eine bestimmte Form der Projektion reeller Bilder gebunden.

Das Bilderzeugungssystem ist für die Projektion

- auf eine lichtreflektierende Projektionswand oder
- auf eine Mattscheibe verwendbar.

Dabei können sich die Projektionswand oder die Mattscheibe entweder

- passiv (normalreflektierend oder normalrückstreuend) verhalten oder
- aktiv ihre Reflexions- oder Streueigenschaften bei Bestrahlung ändern oder
- mit Pixelgruppen (z. B. Tripletts) von Leuchtstoffen versehen sein, die entweder wellenlängenselektiv oder wellenlängenunspezifisch auf die durch das Bilderzeugungssystem ausgesendeten Wellenlängen des Lichtes reagieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Figuren beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 Prinzip eines Moduls zur Farbbilderzeugung mit einem Streifenwellenleiter-Koppler

Fig. 2 Prinzip des Bilderzeugungssystems durch räumliches Zusammenführen der Lichtanteile in den Grundfarben Rot-Grün-Blau

Fig. 3 Bilderzeugungssystem mit Lichtleitfaser-Kopplern und Modulation der Lichtquellen

Fig. 4 Bilderzeugungssystem mit einem Quasiwellenleiter-Koppler

Fig. 5 Prinzip des Quasiwellenleiter-Kopplers

Fig. 6 Darstellung des Übertragungsverhaltens von Quasiwellenleitern

Fig. 7 Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung mit Faser-Modulatoren

Fig. 8 Modulation durch Steuerung der Lichtquellen sowie Intensitäts- oder Amplitudenmodulation durch einen Faser-Modulator im Zeitmultiplexbetrieb

Fig. 9 Komplettes Bilderzeugungssystem als Modul

Fig. 10 Bilderzeugungssystem zur Erzeugung eines reellen Bildes

Fig. 11 Bilderzeugungssystem zur Erzeugung eines virtuellen Bildes

Fig. 12 Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung mit steuerbaren Koppelstellen

Fig. 13 Bilderzeugungssystem mit X-Kopplern als steuerbaren Koppelstellen in 2×1-Matrixanordnung

Fig. 14 Bilderzeugungssystem unter Verwendung einer Struktur mit sich kreuzenden Streifenwellenleitern in 3×1-Matrixanordnung mit steuerbaren Koppelstellen

Fig. 15 Bilderzeugungssystem unter Verwendung einer Struktur mit sich kreuzenden Streifenwellenleitern in 3×1-Matrixanordnung mit Intensitäts- oder Amplitudenmodulatoren in Streifenwellenleitern und mit passiven Koppelstellen

Fig. 16 Bilderzeugungssystem unter Verwendung einer Struktur mit sich kreuzenden Streifenwellenleitern in 3×4-Matrixanordnung

Fig. 17 Bilderzeugungssystem mit Modulatoren in Streifenwellenleitern und Richtkopplern als steuerbaren Koppelstellen

Fig. 18 Stereo-Bilderzeugungssystem

Fig. 19 Einheiten zur Strahlformung und Strahlablenkung mit in verschiedenen Bauelementen realisierten Funktionen Strahlablenkung und Strahlformung

Fig. 20 Einheiten zur Strahlformung und Strahlablenkung mit in einem Bauelement integrierten Funktionen Strahlablenkung und Strahlformung

Fig. 21 Bilderzeugungssystem mit drei Lichtquellen, Frequenzumsetzern und Streifenwellenleiter-Kopplern

Fig. 22 Bilderzeugungssystem mit einer Lichtquelle und Frequenzumsetzern

Fig. 23 Bilderzeugungssystem unter Verwendung von weißem Licht mit Farbfiltern und wellenlängenunabhängigen Modulatoren

Fig. 24 Bilderzeugungssystem unter Verwendung von weißem Licht mit wellenlängenabhängigen Modulatoren

Fig. 25 Bilderzeugungssysteme mit Weißlicht-Streifenwellenleiter und Farbfilter

Fig. 26 Bilderzeugungssystem mit zusammengefaßten Glasfaserbündeln, das den Stand der Technik repräsentiert

Fig. 27 Sehfehlerkorrektur beim virtuellen Bild

Fig. 28 Sehfehlerkorrektor beim reellen Bild.

In den Fig. 1 bis 18 und 21 bis 24 werden Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Bilderzeugungssystemen dargestellt, die gemäß Anspruch 3 auf dem Prinzip der Farberzeugung durch selektive Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und additive Farbmischung aufgrund räumlicher Zusammenführung der einzelnen Lichtanteile beruhen.

Die Fig. 25 a bis c zeigen Ausführungsformen von Bilderzeugungssystemen, die gemäß Anspruch 4 auf dem Prinzip der Farberzeugung durch subtraktive Farbmischung beruhen.

Die Fig. 26 stellt den Stand der Technik entsprechend der Patentanmeldung DE 31 52 020 A1 dar.

In den Fig. 19 und 20 werden technische Lösungen der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung beschrieben.

Die Fig. 27 bis 28 zeigen beispielhafte Verwendungen des erfindungsgemäßen Bilderzeugungssystems.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Bilderzeugungssystems als Modul, bei dem aus Licht zweier Farben durch den physiologischen Effekt der Farbmischung im menschlichen Auge der Eindruck eines flimmerfreien farbigen Bildes entsteht. Alle Baugruppen sind auf einem Träger 11 angeordnet. Der Modul dient zur Erzeugung eines Farbmischsignals, bei dem das gewünschte Intensitätsverhältnis eingestellt werden kann, und zur Erzeugung von Bildpunkten oder Lichtstrahlen, die in die gewünschte Richtung in den Beobachtungsraum hinein schreibbar sind.

Der Modul wird durch Anwendung an sich bekannter Technologien der Integrierten Optik und der Mikroelektronik hergestellt.

Alle Baugruppen des Bilderzeugungssystems:

- zwei Lichtquellen 7′, 7′′,
- eine Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14,
- eine Einrichtung zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 und
- eine elektronische Ansteuereinheit 15 zur Lichtmodulation, zur Strahlformung und zur Strahlablenkung

sind auf dem Träger 11 hybrid-integriert.

Die mit den Baugruppen bestückte Fläche des Trägers 11 wird von einem geeigneten Gehäuse 20 abgedeckt. Das Gehäuse 20 hat eine Lichtaustrittsöffnung 21 und Arischlüsse zur Stromversorgung 22, elektrische Signaleingänge 23 und elektrische Anschlüsse zur Einstellung der Bilddarstellungsparameter 24.

Im Modul sind zwei modulierbare Lichtquellen 7′ und 7′′ mit der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 gekoppelte. Die Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 ist mit der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 zur Erzeugung eines reellen oder virtuellen Bildes gekoppelt. Jede Lichtquelle 7′ und 7′′ und die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 sind mit der Ansteuereinheit 15 verbunden, die die Modulation der Lichtquellen 7′ und 7′′ mit der Strahlprojektion durch die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 synchronisiert. Die Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 ist hier passiv ausgeführt.

Die Lichtquellen 7′ und 7′′ sind Laserdioden, die Licht in den Wellenlängen des roten und des grünen Lichts aussenden.

Die Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 besteht aus zwei integriert-optischen Streifenwellenleitern 2′ und 2′′, die in der passiven Koppelstelle 6 zu dem gemeinsamen Breitband-Streifenwellenleiter 9 zusammengeführt sind. Die Streifenwellenleiter 2′ und 2′′ sind nicht notwendigerweise Breitband- Streifenwellenleiter, sind aber vorteilhafterweise ebenfalls als solche ausgeführt. Die drei Breitband-Streifenwellenleiter bilden einen integriert-optischen Breitband- Streifenwellenleiter-Koppler. Die Streifenwellenleiter müssen im Beispiel nicht einmodig sein, da in den Streifenwellenleitern keine Modulation erfolgt.

Der Streifenwellenleiter 2′ korrespondiert mit der Lichtquelle 7′, die Licht der Wellenlänge λ₁ aussendet. Der Streifenwellenleiter 2′′ korrespondiert mit der Lichtquelle 7′′, die Licht der Wellenlänge λ₂ aussendet.

Eine Ansteuereinheit 15 ist über Stromleitungen mit den Lichtquellen 7′ und 7′′ und mit der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 verbunden. Die Signale S₁ und S₂ dienen der Intensitäts- oder Amplitudenmodulation der Lichtquellen 7′ und 7′′. Das Signal S₅ dient zur Einstellung der Fokussierung des intensitäts- oder amplitudenmodulierten und farbmodulierten, räumlich zusammengeführten Lichtstrahls und das Signal S₆ dient zur Strahlablenkung, die zum Beispiel in Form von Zeilen und Spalten erfolgt.

Am Ausgang des gemeinsamen Breitband-Streifenwellenleiters 9 steht intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht L_MV aus den Lichtanteilen der Lichtquellen 7′ und 7′′ zur Verfügung.

Der Ausgang des gemeinsamen Breitband-Streifenwellenleiters 9 korrespondiert mit der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10. Die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 besteht im Beispiel aus einem strahlformenden optischen Element 3, im Beispiel einer optischen Linse, die zur Strahlformung durch das Steuersignal S₅ in x-Richtung einstellbar ist, und aus einer Einrichtung zur Strahlablenkung 4 des Lichtstrahls, im Beispiel eine dreiseitige Pyramide, die durch das Steuersignal S₆ um die y-Achse (horizontale Ablenkung) und um die x-Achse (vertikale Ablenkung) gekippt werden kann. Die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 schreibt einen Lichtstrahl in den umgebenden Raum (Betrachtungsraum), wo der Eindruck eines farbigen Bildes entsteht, das als reelle Abbildung auf einem Bildschirm 5 oder für die Erzeugung eines virtuellen Bildes im menschlichen Auge 12 realisierbar ist. Die Ablenkung des zusammengeführten Lichtes erfolgt synchron zur Modulation der Lichtanteile mit den Wellenlängen λ₁ und λ₂ um den Eindruck eines farbigen Bildes im Auge zu erzeugen.

Allerdings kann durch die Verwendung zweier Wellenlängen ein - in heutigem Sinne - vollwertiges Farbbild mit allen Farbnuancen nicht erzeugt werden.

Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Bilderzeugungssystems mittels Breitband- Streifenwellenleitern zur Farbbilderzeugung aus den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau nach dem Prinzip der additiven Farbmischung. Es besteht aus drei modulierbaren Lichtquellen 7′, 7′′ und 7′′′, die mit der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 gekoppelt sind.

Der Breitband-Streifenwellenleiter 2′ korrespondiert mit der Lichtquelle 7′, die Licht der Wellenlänge λ₁ aussendet. Der Breitband-Streifenwellenleiter 2′′ korrespondiert mit der Lichtquelle 7′′, die Licht der Wellenlänge λ₂ aussendet. Der Breitband- Streifenwellenleiter 2′′′ korrespondiert mit der Lichtquelle 7′′′, die Licht der Wellenlänge λ₃ aussendet. Die Breitband-Streifenwellenleiter 2′′und 2′′′ werden zu einem gemeinsamen Breitband-Streifenwellenleiter 8 zusammengeführt. Die Breitband- Streifenwellenleiter 2′ und 8 werden zum gemeinsamen Breitband-Streifenwellenleiter 9 zusammengeführt. Die Koppelstellen sind passive Koppelstellen 6. Am Ausgang des gemeinsamen Breitband-Streifenwellenleiters 9 steht intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht L_MV aus den Lichtanteilen der Lichtquellen 7′, 7′′, 7′′′ zur Verfügung. Der Ausgang des gemeinsamen Breitband-Streifenwellenleiters 9 korrespondiert mit der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10.

Jede Lichtquelle 7′, 7′′, 7′′′ und die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 sind mit einer Ansteuereinheit 15 verbunden, die die Modulation der Lichtquellen 7′, 7′′, 7′′′ mit der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 synchronisiert. Die Lichtquellen 7′, 7′′, 7′′′ sind Laserdioden, die Licht in den Wellenlängen des roten, des grünen und des blauen Lichts aussenden.

Die Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 besteht aus den fünf Breitband- Streifenwellenleitern 2′, 2′′, 2′′′, 8 und 9, drei Lichteingängen, zwei Koppelstellen 6 und einem Lichtausgang. Die Koppelstellen 6 werden durch jeweils drei Breitband- Streifenwellenleiter gebildet und sind somit ein integriert-optischer Breitband- Streifenwellenleiter-Koppler. Da nicht moduliert wird, müssen die Breitband- Streifenwellenleiter nicht einmodig sein.

Durch die Verwendung dreier Grundfarben ist ein vollwertiges Farbbild erzeugbar.

Fig. 3 zeigt ein Bilderzeugungssystem, das dem in der Fig. 2 dargestellten entspricht, bei dem jedoch die Einheit zur räumliche Strahlvereinigung 14 aus Lichtleitfasern F als Wellenleiter 2′, 2′′, 2′′′ aufgebaut ist. Die Zusammenführung des Lichts entspricht der Art und Weise, wie sie in Fig. 2 beschrieben wurde.

Die Verbindung der Fasern (Wellenleiter 2′′, 2′′′, bzw. 2′, 8) an den Koppelstellen 6 kann durch flächiges Aneinanderschmelzen an den Außendurchmessern beider Fasern in einem Bereich von einigen Millimetern erfolgen.

Die Lichtübertragung wird in der gemeinsamen Faser 9 fortgeführt und dient zur Weiterleitung des modulierten, räumlich zusammengeführten Lichtes L_MV. Wellenleiter und Koppelstellen bilden eine Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14. Die Fasern sind auf dem Träger 11 fest angeordnet und die Faserenden korrespondieren mit den auf dem Träger angeordneten Lichtquellen 7 und der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10.

Fig. 4 zeigt ein Bilderzeugungssystem, bei dem die Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 aus Quasiwellenleitern (ARROW) und Quasiwellenleiter-Kopplern (ARROW-Kopplern) besteht. Es wird der prinzipielle Aufbau einer Struktur dreier nebeneinanderliegender ARROW dargestellt. Mit einem ARROW (Wellenleiter 2′) wird Licht der Wellenlänge λ₁ geführt. Mit einem anderen ARROW (Wellenleiter 2′′) wird Licht der Wellenlänge λ₂ geführt.

Mit einem weiteren ARROW (Wellenleiter 2′′′) wird Licht der Wellenlänge λ₃ geführt. Die Figur zeigt drei nebeneinanderliegende ARROW 2, die, von der Stelle der Strahleinkopplung beginnend, bis zum Anfang der Koppelstelle 6 durch Absorber 25 voneinander getrennt sind. Im Bereich der Koppelstelle 6 der drei Quasiwellenleiter erfolgt die räumliche Vereinigung der Lichtanteile, wobei der weiter fortgeführte ARROW (hier als Breitband-Wellenleiter 9 gekennzeichnet) die Lichtanteile aller drei Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃ führt.

Das in der Fig. 2 dargestellten Bilderzeugungssystem entspricht in der bildlichen Darstellung und der Funktion dem hier in Fig. 4 beschriebenen System, mit dem Unterschied, daß die Einheit zur räumliche Strahlvereinigung 14 aus Quasiwellenleitern (ARROW) als Wellenleiter 2′, 2′′, 2′′′ aufgebaut ist. Für gleiche Wellenlängen ist das Überkoppelverhalten der ARROW-Struktur bekannt. Für ungleiche Wellenlängen ist die räumliche Vereinigung von Lichtstrahlen theoretisch darstellbar.

Durch entsprechende Dimensionierung ist es möglich, eine ARROW-Struktur zu schaffen, die in der Lage ist, mehrere verschiedene Wellenlängen mit einer ausreichenden Effizienz in einem ARROW zu leiten und in einem ARROW-Koppler räumlich zusammenzuführen.

Fig. 5 zeigt drei nebeneinanderliegende ARROW, die, von der Stelle der Strahleinkopplung (Eingänge E) beginnend, bis zum Anfang der Koppelstelle 6 durch Absorber 25 voneinander getrennt sind. In der Koppelstelle 6 erfolgt die räumliche Vereinigung der Lichtanteile der drei Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃.

In dem Wellenleiter 2′′, der als gemeinsamer Breitband-Wellenleiter 9 fortgeführt wird, werden die räumlich zusammengeführten Lichtanteile bis zum Ausgang A weitergeleitet.

In Fig. 6 sind mögliche Übertragungscharakteristika dargestellt.

Fig. 6a zeigt das Übertragungsverhalten eines ARROW, dessen Geometrie so bestimmt wurde, daß für drei verschiedene Wellenlängen, zum Beispiel der Farben Rot, Grün und Blau, je eine Resonanzbedingung mit, technisch gesehen, ausreichender Effizienz erfüllt ist.

Fig. 6b zeigt ein breitbandiges Übertragungsverhalten eines ARROW, der die Wellenlängen der Farben Rot, Grün und Blau mit, technisch gesehen, ausreichender Effizienz überträgt.

Fig. 7 zeigt eine Anordnung zur Bilderzeugung, bei der Modulationseinrichtungen 17′, 17′′ und 17′′′ an einmodigen Breitband-Lichtleitfasern F angeordnet sind. Die einmodigen Breitband-Lichtleitfasern sind so miteinander gekoppelt, daß eine Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 auf einem gemeinsamen Träger 11 entsteht (siehe Fig. 3).

Die Modulatoren sind als Fasermodulatoren ausgebildet und basieren auf den Prinzipien mechanischer (piezoelektrischer), magnetooptischer, elektrooptischer, thermooptischer, optooptischer oder photothermischer Modulation oder funktionieren als steuerbare Faserverstärker.

Fig. 8 zeigt eine Anordnung zur Bilderzeugung, bei der eine Übertragung der Lichtanteile Rot-Grün-Blau im Zeitmultiplexbetrieb erfolgt. Die Lichtquellen 7′, 7′′ und 7′′′ senden zeitlich nacheinander Lichtimpulse aus, die durch die Ansteuereinheit gesteuert werden (Steuersignale S₁, S₂ und S₃). Die Lichtimpulse werden in der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14, die aus einmodigen Breitband- Lichtleitfasern besteht, zeitlich nacheinander räumlich zusammengeführt (L_V) und werden dann zeitlich nacheinander mit Hilfe der an der gemeinsamen einmodigen Breitband-Lichtleitfaser 9 angeordneten Modulationseinrichtung 17 in ihrer Intensität mit Hilfe des Steuersignals S₄ moduliert. Die räumlich vereinigten, intensitäts- oder amplitudenmodulierten Lichtanteile L_VM der Farben Rot, Grün und Blau, die für die Erzeugung eines farbigen Bildpunktes BP_i (i = 1, 2, . . .) notwendig sind, werden zeitlich nacheinander (zeitmultiplex) durch die Einheit zur Strahlformung und/oder Strahlablenkung 10 projiziert. Die Projektion der Farbanteile eines Bildpunktes erfolgt in sehr schneller Aufeinanderfolge, zum Beispiel erst in Rot, dann in Grün und dann in Blau (siehe Diagramme in Fig. 8). Das Auge "addiert" aus den einzelnen einfarbigen Bildpunktanteilen einen farbigen Bildpunkt BP_i. Die schnelle räumliche Ablenkung eng aneinandergereihter farbiger Bildpunkte erzeugt den Eindruck eines farbigen Bildes. In diesem Beispiel sind einmodige Breitband-Lichtleitfaser-Koppler dargestellt. Die Funktion ist bei dem einmodigen integriert-optischen Breitband-Streifenwellenleiter- Koppler und bei dem einmodigen Quasiwellenleiter-Koppler entsprechend.

Fig. 9 zeigt ein Bilderzeugungssystem als Modul mit einer Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 aus einmodigen, integriert-optischen Breitband- Streifenwellenleitern (EOBSW) 2, 8, 9 sowie mit Mach-Zehnder-Interferometer- Strukturen MZI als Intensitäts- oder Amplitudenmodulatoren 17′, 17′′, 17′′′ in den einmodigen, integriert-optischen Breitband-Streifenwellenleitern 2′, 2′′ und 2′′′ in einem Substrat 1 aus Kaliumtitanylphosphat (KTiOPO₄, KTP). Die Figur zeigt ein hybrid-integriertes, integriert-optisch 44962 00070 552 001000280000000200012000285914485100040 0002019549395 00004 44843es Farbbild-Projektionssystem, das alle Komponenten auf einem gemeinsamen Träger 11 enthält.

Auf dem gemeinsamen Träger 11 sind die drei Laserdioden 7′, 7′′, 7′′′, die Licht der Farben Rot, Grün und Blau abstrahlen, die Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 und die Einrichtung zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 und die Ansteuereinrichtung 15 angeordnet.

Die Laserdioden 7 sind auf einer Einrichtung zur Temperaturstabilisation 18 aufgebracht, die zwischen dem Träger 11 und den Laserdioden 7 liegt.

Die Einkopplung des in der Regel divergenten Lichts der Laserdioden in die einmodigen, integriert-optischen Breitband-Streifenwellenleiter 2′, 2′′, 2′′′ der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 erfolgt mit einer Baugruppe zur Strahleinkopplung 19, im Beispiel einer Mikrooptikbaugruppe, die aus drei in einem Abstand voneinander auf einem Trägermaterial angeordneten Fresnellinsen besteht.

Die Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 ist in diesem Fall mit passiven Koppelstellen 6 ausgeführt. Die Amplitudenmodulation erfolgt mit elektrooptisch steuerbaren Mach-Zehnder-Interferometer-Modulatoren MZI₁, MZI₂, MZI₃, die als lichtleitende und lichtsteuernde Strukturen in den einmodigen, integriert-optischen Breitband-Streifenwellenleitern 2′, 2′′ und 2′′′ angeordnet sind.

Durch Anlegen von Steuerspannungen (Signale S₄′, S₄′′, S₄′′′) an die Elektroden werden über den elektrooptischen Effekt in dem elektrooptisch aktiven Material die Ausbreitungskonstante bzw. die Phase des geführten Lichts in beiden Zweigen der Mach-Zehnder-Interferometer-Struktur mit unterschiedlichem Vorzeichen geändert. An der Stelle der Zusammenführung des Lichts beider Arme im Mach-Zehnder- Interferometer-Modulator kommt es je nach Phasenlage zur konstruktiven oder destruktiven Interferenz. Mit der Modulationsspannung wird also die Amplitude in den einmodigen, integriert-optischen Breitband-Streifenwellenleitern 2′, 2′′ und 2′′′ geregelt.

Es folgt eine Zusammenführung der einmodigen, integriert-optischen Breitband- Streifenwellenleiter 2′, 2′′ bzw. 2′′′, 8 in den passiven Koppelstellen 6. Die Auskopplung des intensitäts- oder amplitudenmodulierten und farbmodulierten, räumlich zusammengeführten Lichts L_MV erfolgt mit einer mikrooptischen Linse 16, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung in zwei Dimensionen mittels eines Piezoelements beweglich ist. Sie erfüllt die Funktionen der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 gemeinsam in einem Bauelement.

Durch die mikrooptische Linse 16 wird das divergente Licht vom Ausgang des gemeinsamen Streifenwellenleiters 9 auf die Projektionsebene (Bildschirm 5) fokussiert oder ein kollimierter Lichtstrahl in den Beobachtungsraum hineingeschrieben. Durch ein Verschieben der mikrooptischen Linse 16 in x- und y-Richtung wird das Bildfeld abgerastert Unterhalb der mikrooptischen Linse 16 ist ein piezoelektrisches Element als Einrichtung zur Strahlablenkung 4 zur mechanischen Verstellung der Linsenposition senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung vorgesehen.

Auf dem Träger 11 sind alle zur Farbbilderzeugung notwendigen Baugruppen montiert: die Ansteuerung 15 für die Laserlichtquellen und deren Temperaturkompensation (Einrichtung zur Temperaturstabilisierung 18), die Mikrooptikbaugruppe zur Strahleinkopplung 19, das Substrat 1 mit den drei Mach-Zehnder-Interferometer- Modulatoren MZI und der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 und weiterhin die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10. Auf dem Träger 11 ist das alle Baugruppen umgebende Gehäuse 20 mit dem Lichtaustrittsfenster 21 angebracht.

Fig. 10 zeigt eine Integration der Komponenten Lichtquellen 7′, 7′′, 7′′′, der Streifenwellenleiter 2, 8, 9 in der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14, der Intensitäts- oder Amplitudenmodulatoren 17′, 17′′, 17′′′ an den Streifenwellenleitern 2′, 2′′, 2′′′, der Ansteuereinheit 15 und der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 auf einem Träger 11 zur Erzeugung eines reellen Bildes. Die Signale S₁, S₂ und S₃ steuern die Lichtquellen 7′, 7′′, und 7′′′.

Die Signale S₄′, S₄′′ und S₄′′′ steuern jeweils einen Intensitäts- oder Amplitudenmodulator 17′, 17′′ und 17′′′ in den Streifenwellenleitern 2′, 2′′ und 2′′′ an. Die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 erzeugt in einer Projektionsebene, die einen Bildschirm 5 oder eine Projektionswand enthält, ein reelles Bild.

Das divergente Strahlenbündel am Ausgang des gemeinsamen Breitband- Streifenwellenleiters 9 wird durch eine bündelformende Optik in die Projektionsebene als Punkt abgebildet. Der Punkt wird durch die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 so abgelenkt, daß die Punkte nacheinander in der Projektionsebene abgebildet werden können.

Fig. 11 zeigt eine Integration der Komponenten Lichtquellen 7′, 7′′, 7′′′, der Streifenwellenleiter 2, 8, 9 in der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14, der Intensitäts- oder Amplitudenmodulatoren 17′, 17′′, 17′′′ in den Streifenwellenleitern 2′, 2′′, 2′′′, der Ansteuereinheit 15 und der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 auf einem Träger 11 zur Erzeugung eines virtuellen Bildes, das direkt mit dem menschlichen Auge 12 betrachtbar ist.

Voraussetzung ist, daß das menschliche Auge 12 in der optischen Achse des Systems liegt, das aus dem gemeinsamen Breitband-Streifenwellenleiter 9 und der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 gebildet wird.

Das wird durch eine entsprechende Halterung vor dem Auge (Sehhilfe), durch Einspiegelung des Bildes auf eine Scheibe (Windschutzscheibe eines Verkehrsmittels) oder durch Betrachtung des Bildes durch ein Loch (Peep-Show) erreicht. Durch eine entsprechende Einstellung der Abbildung der Bildpunkte in der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 kann der Sehfehler "Fehlsichtigkeit′′ gemessen und ausgeglichen werden.

Die Ansteuerung des Bilderzeugungssystems erfolgt analog zu Fig. 10.

Die Fig. 12 bis 17 zeigen weitere integriert-optische Realisierungsvarianten der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14, bei der die Koppelstelle 6 zweier Streifenwellenleiter bei Bedarf aktiv beeinflußbar, d. h. steuerbar, ist. Es sind jeweils einmodige integriert-optische Breitband-Streifenwellenleiter (EOBSW) dargestellt. Die steuerbare Koppelstelle 13 ist zur steuerbaren räumlichen Strahlvereinigung und/oder zur steuerbaren Strahlumlenkung ausgebildet. Die steuerbare Koppelstelle 13 arbeitet auf der Grundlage der Zweimodeninterferenz als X-Koppler, Richtkoppler, Parallelstreifenkoppler oder BOA.

Die Fig. 13 bis 16 zeigen Kreuzungen von einmodigen, integriert-optischen Breitband-Streifenwellenleitern, bei denen die Kreuzungsstellen passive Koppelstellen 6 oder steuerbare Koppelstellen 13 oder völlig passive Kreuzungen von Streifenwellenleitern sind.

Fig. 12 zeigt ein Bilderzeugungssystem, bei dem die Einheit zur Strahlvereinigung 14 aus einmodigen, integriert-optischen Breitband-Streifenwellenleitern mit steuerbaren Koppelstellen 13 aufgebaut ist, die durch ein Steuersignal aktiv beeinflußbar sind. Licht dreier Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃ wird in je einen der einmodigen Breitband- Streifenwellenleiter 2′, 2′′ und 2′′′ eingekoppelt. Die Lichtanteile in den einmodigen Breitband-Streifenwellenleitern 2′′ und 2′′′ werden in der aktiven Koppelstelle 13′ mit einer durch das angelegte Steuersignal 57′ regelbaren Intensität räumlich zusammengeführt und im einmodigen Breitband-Streifenwellenleiter 8 weitergeführt. Der gleiche Vorgang erfolgt in der aktiven Koppelstelle 13′′ mit den Lichtanteilen im einmodigen Breitband -Streifenwellenleiter 8 und dem Lichtanteil im einmodigen Breitband-Streifenwellenleiter 2′ durch das Steuersignal S₇′′. Die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation kann je nach technischer Realisierbarkeit mit den Lichtquellen 7 und/oder mit den steuerbaren Koppelstellen 13 erfolgen.

Aus dem einmodigen Breitband-Streifenwellenleiter 9 ist das räumlich vereinigte, intensitäts- oder amplitudenmodulierte und farbmodulierte Licht L_VM in die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 auskoppelbar.

Fig. 13 zeigt eine Kreuzung zweier einmodiger Breitband-Streifenwellenleiter 2′ und 2′′ mit einem weiteren einmodigen Breitband-Streifenwellenleiter 9 als eine 2×1-Matrix. Die beiden Kreuzungsstellen bilden steuerbare Koppelstellen 13. Licht ist in die Eingänge E₁, E₂ und/oder E₃ einkoppelbar. Die steuerbaren Koppelstellen 13′ und 13′′ werden so angesteuert, daß aus dem einmodigen Breitband-Streifenwellenleiter 9 räumlich zusammengeführtes, intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes Licht L_VM auskoppelbar ist. Vorteilhafterweise wird diese Anordnung zeitmultiplex betrieben (wie in Fig. 8 beschrieben), um mögliche Probleme durch die gegenseitige Beeinflussung der Modulation der verschiedenen Lichtanteile zu umgehen.

Fig. 14 zeigt die Kreuzung von drei einmodigen Breitband-Wellenleitern 2′, 2′′, 2′′′ mit einem weiteren Breitband-Wellenleiter 9 (3×1-Matrix). Die steuerbaren Koppelstellen 13 steuern die räumliche Strahlvereinigung und die Strahlumlenkung. Licht dreier Wellenlängen λ₁ λ₂ und λ₃ wird in je einen der einmodigen Breitband- Streifenwellenleiter 2′, 2′′ und 2′′′ eingekoppelt. Die steuerbaren Koppelstellen 13 wirken als Lichttore, die das Licht im einmodigen Breitband-Streifenwellenleiter 9 in Richtung des Lichtaustrittes vollständig unbeeinflußt passieren lassen, jedoch die Lichtanteile der Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃ in den einmodigen Breitband- Streifenwellenleitern 2′, 2′′ und 2′′′ in Abhängigkeit von den angelegten Steuersignalen S₇′, S₇′′ und S₇′′′ elektrooptisch unterschiedlich effektiv in die Richtung des gemeinsamen einmodigen Breitband-Streifenwellenleiters 9 umlenken und räumlich vereinigen. Der nicht umgelenkte Teil in den einmodigen Breitband- Streifenwellenleitern 2′, 2′′ und 2′′′ wird zu Blindausgängen B fortgeführt. Die steuerbaren Koppelstellen 13′, 13′′ und 13′′′ sind so dimensioniert, daß sie für die jeweils ausgewählte Wellenlänge λ₁, λ₂ oder λ₃ gleichzeitig als wellenlängenspezifische Modulatoren, als räumliche Vereiniger der Lichtanteile und als wellenlängenspezifische Lichtumlenker wirken. Die Koppelstelle 13′ moduliert Licht der Wellenlänge λ₁ Das Licht der Wellenlängen λ₂ und λ₃ kann diese Koppelstelle ungehindert passieren. Die Koppelstelle 13′′ moduliert Licht der Wellenlänge λ₂ Das Licht der Wellenlängen λ₁ und λ₃ kann diese Koppelstelle ungehindert passieren. Die Koppelstelle 13 moduliert Licht der Wellenlange λ₃. Das Licht der Wellenlängen λ₁ und λ₂ kann diese Koppelstelle ungehindert passieren.

Am Ausgang des gemeinsamen einmodigen Breitband-Wellenleiters 9 steht räumlich zusammengeführtes, intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes Licht L_VM für die Projektion zur Verfügung. Nicht genutzte Lichtanteile gelangen in die Blindausgänge B.

Durch eine entsprechende elektronische Korrektur der Steuersignale S₁, S₂, S₃, S₇′, S₇′′, und S₇′′′ kann die mögliche gegenseitige Beeinflussung der Lichtanteile λ₁, λ₂ und λ₃ in den steuerbaren Koppelstellen 13′, 13′′, 13′′′ korrigiert werden.

Diese Anordnung ist jedoch besonders einfach realisierbar, wenn die drei Lichtanteile zeitlich nacheinander (im Zeitmultiplexbetrieb) von den Lichtquellen ausgesendet und einzeln moduliert werden.

In diesem Fall ist die Funktion der jeweils einen steuerbaren Koppelstelle 13 auf die Intensitätsmodulation und die Umlenkung des jeweiligen im Zeitintervall anliegenden Lichtanteiles beschränkt. Die anderen Koppelstellen sind passiv und sind in Richtung des Breitband-Wellenleiters 9 auf Durchgang geschalten.

Fig. 15 zeigt eine weitere integriert-optische Realisierungsvariante der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 mit passiven Koppelstellen 6, die als Wellenleiterkreuzungen ausgebildet sind. Die einmodigen Breitband- Streifenwellenleiter 2′, 2′′ und 2′′′ kreuzen den weiteren einmodigen Breitband- Streifenwellenleiter 9. Die Koppelstelle 6 ist eine passive Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung und Strahlumlenkung. Zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation der Lichtanteile sind die Modulationseinrichtungen 17′, 17′′ und 17′′′ an je einem der einmodigen Breitband-Streifenwellenleiter 2′, 2′′ und 2′′′ angeordnet, die das Licht der drei Wellenlängen λ₁ λ₂ und λ₃, in Abhängigkeit von den angelegten Steuersignalen S₄′, S₄′′ und S₄′′′ elektrooptisch gesteuert, unterschiedlich stark passieren lassen. Die passiven Koppelstellen 6 wirken als Lichtumlenker, in denen die einzelnen Lichtanteile räumlich zusammengeführt und zum Ausgang des einmodigen Breitband- Streifenwellenleiters 9 weitergeleitet und der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 zugeführt werden.

Fig. 16 zeigt eine weitere integriertoptische Realisierungsvariante einer Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14, die aus steuerbaren Koppelstellen 13 zur räumlichen Strahlvereinigung und/oder Strahlumlenkung aufgebaut ist. Licht dreier Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃ wird in je einen der einmodigen Breitband-Streifenwellenleiter 2′, 2′′ und 2′′′ eingekoppelt. Die einmodigen Breitband-Streifenwellenleiter 2′, 2′′ und 2′′′ kreuzen vier weitere einmodige Breitband-Streifenwellenleiter 8′, 8′′, 8′′′ und 9.

Zur Erläuterung der Funktion sind die Kreuzungsstellen der Wellenleiter in Form einer Matrix dargestellt. In den Kreuzungsstellen, die durch die Spalten-Zeilen 2′-8′, 2′′-8′′ und 2′′′-8′′′ bestimmt sind, sind die Kreuzungsstellen als Modulationseinrichtungen 17′, 17′′ und 17′′′ ausgebildet. Diese Einheiten dienen der Intensitäts- oder Amplitudenmodulation der drei Lichtanteile.

In den Spalten-Zeilen 2′-9, 2′′-9 und 2′′′-9 sind in den Kreuzungsstellen die steuerbaren Koppelstellen 13′, 13′′ und 13′′′ angeordnet. Diese Einheiten dienen der räumlichen Zusammenführung der Lichtanteile. Sie werden angesteuert, um die intensitäts- oder amplitudenmodulierten Lichtanteile L_M vereinigen und so intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht L_MV am Ausgang des einmodigen Breitband- Streifenwellenleiters 9 in die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 abzustrahlen. Nicht benötigte Lichtanteile werden in die Blindausgänge B geleitet. Die Kreuzungsstellen in den Spalten-Zeilen 2′-9, 2′′-9 und 2′′′-9 können aber auch passive Koppelstellen 6′, 6′′ und 6′′′ sein (im Prinzip steuerbare Koppelstellen 13 ohne Ansteuerung), um die Lichtanteile räumlich zu vereinigen. Die Modulation erfolgt dann mit Hilfe der Lichtquellen 7 oder in den einmodigen Breitband- Streifenwellenleitern 2.

Fig. 17 zeigt ein Bilderzeugungssystem mit modulierbaren einmodigen Breitband- Streifenwellenleitern 2 und Richtkopplern als steuerbare Koppelstellen 13. Zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation der Lichtanteile sind die Modulationseinrichtungen 17′, 17′′ und 17′′′ an je einem der einmodigen Breitband- Streifenwellenleiter 2′, 2′′ und 2′′′ angeordnet, die das Licht der drei Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃ modulieren.

Die einmodigen Breitband-Streifenwellenleiter 2′ und 8 bzw. die einmodigen Breitband- Streifenwellenleiter 2′′ und 2′′′ werden räumlich aneinander entlang geführt und Bilder einen integriert-optischen Richtkoppler (steuerbare Koppelstelle 13).

In Abhängigkeit von den praktischen Realisierungsmöglichkeiten für die Richtkoppler ist eine Ansteuerung der steuerbaren Koppelstelle 13 nicht erforderlich, wenn es gelingt die Lichtanteile mit, technisch gesehen, ausreichender Effizienz in die gemeinsamen einmodigen Breitband-Streifenwellenleiter 8 und 9 überzukoppeln. Ist eine effiziente Kopplung ohne Ansteuerung nicht gegeben, werden die Richtkoppler angesteuert, um die Lichtanteile in die gemeinsamen einmodigen Breitband- Streifenwellenleiter 8 und 9 zu schalten bzw. umzulenken. In diesem Fall ist nur ein Zeitmultiplex-Betrieb der Lichtquellen möglich.

Fig. 18 zeigt ein Bilderzeugungssystem zur Erzeugung eines Stereo-Farbbildes. Die Anordnung kann nach einem der vorherigen Beispiele aufgebaut sein. In diesem Beispiel entspricht die Anordnung im Prinzip der in Fig. 2 beschriebenen Anordnung, mit dem Unterschied, daß die drei Wellenleiter 2′, 2′′ und 2′′′ in einer passiven Koppelstelle 6 zusammengeführt werden.

An dem Ausgang der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14 ist zusätzlich ein Polarisationsdreher PD angeordnet. Der Polarisationsdreher PD wird mit einem Steuersignal S₈ aus der Ansteuereinheit 15 geschalten. Die Augen 12 des Beobachters betrachten das auf den Bildschirm 5 projizierte Bild durch vor die Augen gesetzte Polarisatoren P, z. B. durch eine spezielle Brille.

Der Polarisationsdreher PD liefert in schneller Folge in einer ersten Stellung ein Bild für das linke Auge und in einer anderen Stellung ein Bild für das rechte Auge. Die Wellenlängenselektivität der Polarisationsmodulation erfordert einen Zeitmultiplexbetrieb des Systems.

Die hohen möglichen Frequenzen der Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und Farbmodulation der Lichtanteile und der Steuerung der Ablenkung des räumlich zusammengeführten Lichts gewährleisten, daß diese Art der Stereo-Bilderzeugung in hoher Qualität realisierbar ist.

Je ein Polarisationsdreher PD kann (statt im gemeinsamen Breitband- Streifenwellenleiter 9, wie in Fig. 18 dargestellt) auch in jedem der Streifenwellenleiter 2′, 2′′, und 2′′′ angeordnet werden (nicht dargestellt).

Das System kann alternativ auch zur Erzeugung virtueller Stereo-Farbbilder verwendet werden (nicht dargestellt).

Fig. 19 zeigt einige Beispiele der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung, deren Funktionen auf eine Einrichtung zur Strahlformung 3 und eine Einrichtung zur Strahlablenkung 4 aufgeteilt sind:

- a) Strahlformung mittels Linse 3 oder Linsensystem und Strahlablenkung 4 mittels eines beweglichen Reflektors (Scanner),
- b) Strahlformung mittels Linse 3 und Strahlablenkung 4 mittels eines mikromechanisch beweglichen Reflektors,
- c) Strahlformung mittels Linse 3 und Strahlablenkung 4 mittels eines beweglichen Prismas,
- d) Strahlformung mittels Linse 3 und Strahlablenkung 4 mit einem in der Brechzahl veränderlichen Prisma, z. B. mittels des elektrooptischen Effekts durch ein äußeres elektrisches Feld E,
- e) Strahlformung mittels Linse 3 und Strahlablenkung 4 mit einem beweglichen Gitter. Hierbei ist zu beachten, daß unterschiedliche Wellenlängen unterschiedliche Beugungswinkel aufweisen, beim Wechseln der Wellenlänge also der Gitterwinkel zu korrigieren ist, d. h. das Gitter bewegt sich mit hoher Frequenz. In diesem Fall ist nur ein Zeitmultiplexbetrieb möglich.
-f) Strahlformung mittels Linse 3 und Strahlablenkung 4 mittels eines Mediums mit einem Brechzahlgradienten, der senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts liegt und z. B. mittels des elektrooptischen Effekts durch ein inhomogenes äußeres elektrisches Feld E erzeugt wird.
- g) Strahlformung mittels Linse 3 und Strahlablenkung 4 durch ein in einem Schichtwellenleiter akustooptisch erzeugtes Gitter.
Der gemeinsame Breitband-Wellenleiter endet auf dem Chip und geht in einen Schichtwellenleiter über. Bei Bedarf kann eine integriert-optische Linse 27 zur Kollimation des aus dem Breitband- Wellenleiter ausgekoppelten Lichts dienen.
Senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts wird eine stehende oder laufende akustische Oberflächenwelle erzeugt, die das Licht im Schichtwellenleiter beugt. Um für jede Lichtwellenlänge denselben Ablenkwinkel zu erzeugen, ist die akustische Wellenlänge zu variieren, d. h. der Interdigitalwandler (nicht dargestellt) zur Erzeugung der akustischen Welle darf nur ein oder wenige Elektrodenpaare oder muß eine sogenannte Chirpfunktion der Elektrodenstruktur aufweisen, um die Bandbreite zu erhöhen.
In diesem Fall ist nur ein Zeitmultiplexbetrieb möglich.
- h) Strahlformung mittels Linse 3 und Strahlablenkung 4 durch ein akustooptisch erzeugtes Gitter im Volumenmaterial (bulk). Senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts wird eine stehende oder laufende akustische Oberflächenwelle erzeugt, die das Licht beugt. Um für jede Lichtwellenlänge denselben Ablenkwinkel zu erzeugen, ist die akustische Wellenlänge entsprechend zu korrigieren.
In diesem Fall ist nur ein Zeitmultiplexbetrieb möglich.

Fig. 20 zeigt einige Beispiele der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung, deren Funktionen Strahlformung und Strahlablenkung in einer Baugruppe integriert sind:

a) mittels eines beweglichen und fokussierenden Reflektors (Scanner);
b) mittels eines mikromechanisch beweglichen und fokussierenden Reflektors;
c) mittels eines beweglichen und fokussierenden Gitters.
Hierbei ist zu beachten, daß unterschiedliche Wellenlängen unterschiedliche Beugungswinkel aufweisen, beim Wechseln der Wellenlänge also der Gitterwinkel zu korrigieren ist; d. h. vorteilhaft bewegt sich das Gitter zeilenweise oder bilderweise nacheinander jeweils zyklisch mit einer der drei Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃. In diesem Fall ist nur ein Zeitmultiplex-Betrieb möglich;
d) mittels einer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts, z. B. piezoelektrisch, beweglichen Mikrolinse;
e) mittels einer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts, z. B. piezoelektrisch, beweglichen Linse;
f) mittels eines modulierbaren, fokussierbaren Auskoppelgitters; in diesem Fall ist nur ein Zeitmultiplex-Betrieb möglich;
g) mittels einer mechanisch, z. B. piezoelektrisch, kippbaren Lichtleitfaser, die mit einer Auskoppeloptik (Linse) verbunden ist.

Fig. 21 zeigt ein Bilderzeugungssystem, bei dem frequenzumsetzer FU, im Beispiel Quasi-Phase-Matching-Elemente, in den Streifenwellenleitern 2′′ und 2′′′ angeordnet sind.

Falls für ein Bilderzeugungssystem Laserdioden als Lichtquellen 7 verwendet werden, ist die Bereitstellung des geeigneten blauen und grünen Lichts nach dem gegenwärtigen Stand der Technik unter Umständen problematisch. Es kann jedoch das Prinzip der Erzeugung der zweiten Harmonischen angewendet werden, wenn nichtlinear-optisch aktive Materialien als Substrat 1 Verwendung finden (z. B. KTiOPO₄). In KTiOPO₄ ist das Prinzip des Quasi-Phase-Matching nutzbar, um aus infrarotem Pumplicht Licht der zweiten Harmonischen, also grünes oder blaues Licht, zu generieren.

Dabei muß eine Phasenanpassung zwischen der Pumpwelle und der zweiten Harmonischen erreicht werden hierzu wird ein Stück des Streifenwellenleiters in geeigneter Weise segmentiert um eine möglichst effiziente ferroelektrische Domänenumkehr zu bewirken. Pumplicht genügender Leistung vermag dann, Licht der halben Wellenlänge zu erzeugen.

Das Licht mit der Wellenlänge λ₂ wird zu Licht mit der Wellenlänge λ₄; das Licht mit der Wellenlänge λ₃ wird zu Licht mit der Wellenlänge λ₅.

Zum Beispiel strahlt die Lichtquelle 7′ rotes Licht der Wellenlänge λ₁ = 647 nm aus. Die Lichtquelle 7′′ strahlt zum Beispiel Licht der Wellenlänge λ₂ = 1064 nm aus, welches durch das Quasi-Phase-Matching-Element FU′′ zu grünem Licht der Wellenlänge λ₄ = 532 nm transformiert wird.

Die Lichtquelle 7′′′ strahlt zum Beispiel Licht der Wellenlänge λ₃ = 830 nm aus, welches durch das Quasi-Phase-Matching-Element FU′′′ zu blauem Licht der Wellenlänge λ₅ = 415 nm transformiert wird. Nach der räumlichen Zusammenführung der Lichtanteile steht am Ausgang des gemeinsamen Breitband-Wellenleiters 9 mittels der Lichtquellen intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht L_MV zur Strahlformung und Strahlablenkung zur Verfügung.

Fig. 22 zeigt ein Bilderzeugungssystem, bei dem Licht einer Wellenlänge λ₀ in einen Streifenwellenleiter 9′ eingekoppelt wird. In den Koppelstellen 6′ erfolgt eine Aufspaltung in drei Lichtanteile mit der gleichen Wellenlänge λ₀. Diese Lichtanteile werden in jedem der Streifenwellenleiter 2′, 2′′ und 2′′′ geführt. In jedem der Streifenwellenleiter 2 ist ein Element zur Frequenzumsetzung FU und nachfolgend eine Modulationseinrichtung 17 angeordnet. Die Elemente zur Frequenzumsetzung FU sind so ausgelegt, daß aus der Wellenlänge λ₀ Licht einer jeweils anderen Wellenlänge erzeugt wird, zum Beispiel Licht in den Farben Rot, Grün und Blau, welches in jeder zugehörigen Modulationseinrichtung 17 jeweils intensitäts- oder amplitudenmoduliert wird. Die modulierten Lichtanteile der Wellenlängen λ₁, X₂ und λ₃ werden in den passiven Koppelstellen 6 räumlich zusammengeführt und am Ausgang des gemeinsamen einmodigen Breitband-Streifenwellenleiters 9 als intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht L_MV ausgekoppelt. Die Frequenzumsetzer FU arbeiten nach den Prinzipien der Erzeugung höherer Harmonischer, der Summen- und/oder Differenzfrequenzbildung (beschrieben in M.L. Sundheimer, A. Villeneuve, G.I. Stegemann and J.D. Biellein, "Simultaneous generation of red, green and blue light in a segmented KTP waveguide using a single source" Electronics letters, vol. 30 (1994), No. 12, pp. 975-976).

Fig. 23 zeigt ein Bilderzeugungssystem, dessen modulierbare Lichtanteile durch integrierte Farbfilter Fi aus einem Wellenlängenbereich Δλ_E, insbesondere aus weißem Licht, erzeugt werden.

Licht einer Lichtquelle 7 strahlt weißes Licht in den Eingang des Breitband- Streifenwellenleiters 9′ ein. Der Breitband-Streifenwellenleiter 9′ wird durch Koppelstellen 6′ in die drei Breitband-Streifenwellenleiter 2′, 2′′ und 2′′′ aufgespalten. In jedem dieser Breitband-Streifenwellenleiter ist je ein Farbfilter Fi′, Fi′′ und Fi′′′ angeordnet, der Licht in den Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃ oder schmalbandige Wellenlängenbereiche, z. B. der Bandbreite 10 nm, die den Farben Rot, Grün und Blau entsprechen, passieren läßt.

Im Bedarfsfall sind die Filter Fi mit Hilfe der Steuersignale S₉ einstellbar oder ansteuerbar.

Hinter den Filtern sind in jedem der Breitband-Streifenwellenleiter 2 nur Lichtanteile einer Wellenlänge oder eines schmalen Wellenlängenbandes vorhanden, die, wie oben beschrieben, moduliert und räumlich zusammengeführt werden. Das intensitäts- oder amplitudenmodulierte und farbmodulierte, räumlich zusammengeführte Licht L_MV gelangt dann in die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10, die das Licht auf einen Bildschirm 5 projiziert. Die Lichtanteile eines Bildpunktes erzeugen durch additive Farbmischung den gewünschten Farbeindruck.

Im Fall der Verwendung einer Spektrallampe (z. B. einer Hg-Hochdruckdampflampe) als Lichtquelle 7 brauchen die Filter Fi in jedem Einzelwellenleiter 2 nur in dem Maße schmalbandig zu sein, daß sie nur die gewünschte Linie passieren lassen.

Fig. 24 zeigt ein Bilderzeugungssystem, das den Effekt der Ausfilterung bestimmter Lichtanteile eines Wellenlängenbereiches Δλ_E aus einem breiten Wellenlängenspektrum, insbesondere aus weißem Licht nutzt (subtraktive Farbmischung).

Das Bilderzeugungssystem benutzt eine Lichtquelle 7, die weißes Licht aussendet, welches in den Breitband-Streifenwellenleiter 9′ eingekoppelt wird. In den Koppelstellen 6′ wird das weiße Licht in die Breitband-Streifenwellenleiter 2′, 2′′ und 2′′′ aufgespalten.

In den Breitband-Streifenwellenleitern 2′, 2′′ und 2′′′ sind ′wellenlängenselektive Intensitäts- oder Amplitudenmodulatoren 17 angeordnet, die aufgrund der Wellenlängenabhängigkeit der elektrooptischen oder einer anderen Modulationsart in Abhängigkeit vom angelegten Steuersignal S₉ nur einen Teil des Spektrums ausfiltern.

Der Rest erscheint demzufolge in der Komplementärfarbe. Die in den Breitband- Wellenleitern 2′, 2′′ und 2′′′ geführten, gefilterten und in der Intensität oder Amplitude modulierten Lichtanteile werden in den Koppelstellen 6 räumlich zusammengeführt und in die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 eingekoppelt. Diese Anordnung ist bei entsprechender Dimensionierung der wellenlängenselektiven Intensitäts- oder Amplitudenmodulatoren 17 (z. B. in Form von elektrooptischen Mach- Zehnder-Interferometer-Modulatoren) sehr einfach aufgebaut.

Der Träger 11 dient zur Aufnahme der Weißlichtquelle 7, der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung′ 14′ (die hier aus den Breitband-Wellenleitern 9′, 8′, 2′, 2′′ und 2′′′ und weiterhin den Koppelstellen 6′ besteht und die Funktion Strahlaufspaltung realisiert), den wellenlängenselektiven Intensitäts- oder Amplitudenmodulatoren 17′, 17′′ und 17′′′ an den Breitband-Streifenwellenleitern 2′, 2′′ und 2′′′ und weiterhin der Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung 14, bestehend aus den Breitband- Streifenwellenleitern 2′, 2′′, 2′′′, 8, 9 und den passiven Koppelstellen 6, und der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10.

Fig. 25 zeigt Bilderzeugungssysteme, bei denen aus Licht eines breiten Wellenlängenbereiches bestimmte Wellenlängenbereiche Δλ_E ausgefiltert und farbige Lichtpunkte zur Farbbilderzeugung projiziert werden.

Da zum gegenwärtigen Zeitpunkt kein Farbfilter bekannt ist, mit dem sich die zur vollwertigen Farbbilddarstellung notwendigen Farbwerte einstellen lassen, ist diese Lösung nur für Farbbilder mit untergeordneten Anforderungen an die Farbdarstellungsqualität einsetzbar.

Eine allen Anforderungen genügende Farbdarstellungsqualität wird erreicht, wenn die Anordnung zeitmultiplex betrieben wird und drei Lichtanteile zur additiven Farbmischung überlagert werden.

Gemäß Fig. 25a wird Licht eines Wellenlängenspektrums Δλ_E im Beispiel weißes Licht, in den Breitband-Streifenwellenleiter 9 eingekoppelt. An dem Breitband- Streifenwellenleiter 9 ist ein Filterelement Fi angeordnet. Mit Hilfe des Filterelementes Fi werden in Abhängigkeit von dem angelegten Steuersignal 59 aus dem Wellenlängenspektrum Δλ_E bestimmte Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche ausgefiltert. Die Amplituden- bzw. Intensitätsmodulation erfolgt in der Lichtquelle 7 oder mittels einer anderen Modulationseinrichtung (nicht dargestellt) zwischen der Lichtquelle 7 und dem Farbfilter Fi.

Gemäß Fig. 25b wird Licht eines Wellenlängenspektrums Δλ_E im Beispiel weißes Licht, in den Breitband-Streifenwellenleiter 9 eingekoppelt. An dem Breitband- Streifenwellenleiter 9 sind ein Filterelement Fi und eine Einrichtung zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation 17 angeordnet. Mit Hilfe des Filterelementes Fi werden in Abhängigkeit von dem angelegten Steuersignal S₉ aus dem Wellenlängenspektrum Δλ_E bestimmte Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche ausgefiltert. Die Einrichtung zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation 17 muß hier nicht notwendigerweise wellenlängenselektiv arbeiten.

Am Ausgang des Breitband-Streifenwellenleiters 9 steht moduliertes Licht L_M eines Wellenlängenspektrums Δλ_A zur weiteren Verarbeitung durch die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 zur Verfügung.

Fig. 25c zeigt eine konkrete Ausführungsform des in Fig. 25b beschriebenen Bilderzeugungssystems. Als Breitband-Streifenwellenleiter dienen EOBSW. Als Filter Fi dient eine elektrooptisch steuerbare integriert-optische Mach-Zehnder- Interferometer-Struktur MZI, die aufgrund ihrer wellenlängenselektiven Eigenschaften einen mit dem Steuersignal S₉ (Steuerspannung) einstellbaren Wellenlängenbereich ausfiltert. Falls die Lichtquelle 7 weißes Licht aussendet, erscheint das transmittierte Licht somit in der Komplementärfarbe zum ausgefilterten Lichtanteil. Als Intensitäts- oder Amplitudenmodulator 17 dient ein mit dem Steuersignal S₄ (Steuerspannung) elektrooptisch steuerbarer Cut-off-Modulator. Am Ausgang des einmodigen Breitband- Streifenwellenleiters 9 steht intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes Licht L_M des Wellenlängenspektrums Δλ_A zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.

Das Licht wird in jedem der Beispiele in Fig. 25 von der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 als Bildpunkt einer Farbzusammensetzung auf einen Bildschirm 5 projiziert und vom menschlichen Auge 12 wahrgenommen.

Voraussetzung dafür ist, daß das Filterelement in der Lage ist, mit seinen Filtereigenschaften alle gewünschten Farbwerte einzustellen. Mit einem einzelnen Filterelement lassen sich nicht alle benötigten Farbwerte für ein Farbbild zur Verfügung stellen, das alle Farbnuancen enthält. Um einen beschränkten, aber für viele Zwecke (z. B. Einspiegelung in Scheiben) ausreichenden Farbwert-Umfang zur Verfügung zu stellen, reichen die zu den Fig. 25a, 25b und 25c beschriebenen Varianten völlig aus.

Um alle Farbwerte darstellen zu können, die für ein qualitativ hochwertiges Farbbild notwendig sind, ist jedoch eine additive Farbmischung von mindestens drei Farbanteilen notwendig.

Daher werden mindestens drei Lichtimpulse, die einen Farbwert bilden sollen, nach dem Prinzip der zeitmultiplexen Farbpunkterzeugung weiterverarbeitet (siehe Beschreibung zu Fig. 8). Licht einer ersten Farbzusammensetzung wird in einem ersten Zeitraum mit Hilfe der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 in einen Punkt projiziert. Licht mindestens einer zweiten und einer dritten Farbzusammensetzung wird in den folgenden Zeiträumen in den gleichen Bildpunkt projiziert. Im Auge erfolgt eine physiologische Farbmischung der mindestens drei auf diesen Punkt projizierten Lichtanteile.

Fig. 26 zeigt das bekannte Bilderzeugungssystem nach der Patentanmeldung DE 31 52 020 A1, das gattungsbildend ist. Das System nutzt Lichtleiterrohre F zur Lichtstrahlführung.

Je ein Lichtleiterrohr F korrespondiert mit seinem Rohranfang mit einer Lichtquelle 7. Die anderen Rohrenden werden der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung 10 so zugeführt, daß die Austrittsflächen der Rohre in einer Ebene räumlich eng aneinander liegen.

Fig. 27 zeigt ein Bilderzeugungssystem zur Erzeugung virtueller Bilder, das die Möglichkeit zur Bestimmung und zum Ausgleich des Sehfehlers Schielen bietet. Die Stereobilderzeugung erfolgt gemäß dem in Fig. 18 vorgestellten Prinzip durch das Erzeugen von zwei Bildern verschiedener Polarisation, die beim Betrachten durch eine Polarisationsbrille ein Stereobild ergeben. Die beiden Polarisationen werden mit Hilfe eines Polarisationsprismas PP räumlich getrennt. Die zum Ausgleich des Sehfehlers erforderliche Neigung der optischen Achsen der beider Polarisationen erfolgt durch Verkippen eines Strahlablenkers SA (Prisma) mittels des Steuersignals S₁₀.

Die Einstellung des Abstandes der beiden optischen Achsen ist durch lineares Verschieben des Strahlablenkers SA mittels des Steuersignals S₁₀ erfolgbar. Polarisationsprisma PP und Strahlablenker SA werden zwischen der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung und den Polarisatoren P positioniert. Mit dieser Anordnung werden neue medizinische und therapeutische Anwendungsgebiete erschlossen.

Fig. 28 zeigt ein Bilderzeugungssystem zur Erzeugung reeller Bilder, das die Möglichkeit zur Bestimmung und zum Ausgleich des Sehfehlers Schielen bietet. Die Stereobilderzeugung erfolgt gemäß dem in Fig. 18 vorgestellten Prinzip durch das Erzeugen von zwei Bildern verschiedener Polarisation, die beim Betrachten durch eine Polarisationsbrille ein Stereobild ergeben. Die beiden Polarisationen werden mit Hilfe eines Polarisationsprismas PP räumlich getrennt. Die zum Ausgleich des Sehfehlers erforderliche Neigung der optischen Achsen der beiden Polarisationen erfolgt durch Verkippen eines Strahlablenkers SA (Prisma) mittels des Steuersignals S₁₀, die Einstellung des Abstandes der beiden optischen Achsen ist durch lineares Verschieben des Strahlablenkers SA mittels des Steuersignals S₁₀ erfolgbar. Polarisationsprisma PP und Strahlablenker SA werden zwischen dem Bildschirm 5 und den Polarisatoren P positioniert. Mit dieser Anordnung werden neue medizinische und therapeutische Anwendungsgebiete erschlossen.

Bezugszeichenliste

1 Substrat, Substratmaterial
2 Wellenleiter
3 Einrichtung zur Strahlformung (Optik)
4 Einrichtung zur Strahlablenkung (Ablenkspiegel)
5 Bildschirm
6 passive Koppelstelle
7 Lichtquelle
8 Wellenleiter
9 Wellenleiter, gemeinsamer Wellenleiter
10 Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung
11 Träger
12 menschliches Auge
13 steuerbare Koppelstelle
14 Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung
15 Ansteuereinheit
16 mikrooptische Linse
17 Modulationseinrichtung (Intensitäts- oder Amplitudenmodulator)
18 Einrichtung zur Temperaturstabilisierung
19 Baugruppe zur Strahleinkopplung (Mikrooptik-Baugruppe)
20 Gehäuse
21 Lichtaustrittsfenster
22 Stromversorgung
23 Eingang für Steuersignale
24 Eingang für Bediensignale bezüglich der Farbbildparameter
25 Absorber
A Ausgang
B Blindausgang
x, y, z Koordinatensystem
λ, λ₀, λ₁, λ₂, λ₃, λ₄, λ₅ Wellenlängen
Δλ_E, Δλ_E,1, Δλ_E,2, Δλ_E,3 Eingekoppelte Wellenlängenbereiche
Δλ_A Ausgekoppelter Wellenlängenbereich
E₁, E₂, E₃ Eingänge
A₁, A₂, A₃Ausgänge
S₁, S₂, S₃ Steuersignale für die Lichtquellen
S₄ Steuersignal für die Einheit zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation
S₅ Steuersignal zur Strahlformung
S₆ Steuersignal zur Strahlablenkung
S₇ Steuersignal für steuerbare Koppelstellen
S₈ Steuersignal für Polarisationsdreher
S₉ Steuersignal für Farbfilter
S₁₀ Steuersignal für verkippbaren Strahlablenker (Prisma)
F Lichtleitfaser
PD Polarisationsdreher
P Polarisator
AM Intensitäts-oder Amplitudenmodulator
MZl Mach-Zehnder-Interferometer-Struktur
L_V räumlich zusammengeführtes Licht
L_M intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes Licht
L_VM räumlich zusammengeführtes, intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes Licht
L_MV Intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht
Fi Farbfilter
FU Frequenzumsetzer (Quasi-Phase-Matching-Element)
BP_i Bildpunkte
PP Polarisationsprisma
SA Strahlablenker

Claims

1. Bilderzeugungssystem zur Bestimmung von Sehfehlern an Probanden und für deren Therapie, bestehend aus

- mindestens einer Lichtquelle (7), die Licht mindestens einer Wellenlänge (λ) oder eines Wellenlängenbereichs (Δλ_E) zu mindestens einem optischen Wellenleiter (2 oder 9) aussendet,
- einer Ansteuereinheit (15), die mit mindestens einer unabhängig steuerbaren Modulationseinrichtung (17) zur Steuerung der Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und/oder Farbmodulation des Lichts sowie mit einer Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) verbunden ist,
- der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10), mit deren Hilfe das intensitäts- oder amplitudenmodulierte und/oder farbmodulierte Licht mittels der Ansteuereinheit (15) synchron zur Steuerung der Modulation in mindestens eine Raumrichtung ablenkbar ist und ein Bildfeld digital (Lichtpunkte) oder analog (Lichtstrahl) beschreibbar ist
dadurch gekennzeichnet, daß
- zwischen der mindestens einen Lichtquelle (7) und der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) ein Träger (11) angeordnet ist, auf dem mindestens ein optischer Wellenleiter (2, 9) so aufgebracht ist, daß der mindestens eine optische Wellenleiter (2, 9) - der in der Lage ist, die anwendungsgemäßen Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche effizient zu übertragen - intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und/oder farbmoduliertes Licht in die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) einstrahlt.

2. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem zur vollwertigen Farbbilddarstellung mindestens zwei unabhängig steuerbaren Modulationseinrichtungen zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und Farbmodulation des schreibenden Lichtstrahles

- in der mindestens einen Lichtquelle (7) und/oder
- zwischen der mindestens einen Lichtquelle (7) und dem Träger (11) mit dem mindestens einen optischen Wellenleiter (2, 9) und/oder
- auf dem Träger (11) mit dem mindestens einen optischen Wellenleiter (2, 9) und/oder
- zwischen dem Träger (11) mit dem mindestens einen optischen Wellenleiter (2, 9) und der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10)

angeordnet sind, wobei von den nachfolgenden Modulationsarten

- Amplituden- bzw. Intensitätsmodulation und/oder
- Phasenmodulation und/oder
- Polarisationsmodulation in Verbindung mit einem Polarisator oder einem polarisierenden optischen Wellenleiter und/oder
- Farbmodulation (spektrale Zusammensetzung des Lichts)

mindestens zwei der Modulationsarten mindestens einfach oder mindestens eine der Modulationsarten mindestens zweifach eingesetzt sind und somit folgende Varianten

- Intensitäts- oder Amplitudenmodulation in den mindestens zwei Lichtquellen,
- Intensitäts- oder Amplitudenmodulation mindestens einer Lichtquelle und Farbmodulation in dem mindestens einen optischen Wellenleiter
- Farbmodulation der Lichtquelle und Intensitäts- oder Amplitudenmodulation in dem mindestens einen optischen Wellenleiter,
- Intensitäts- oder Amplitudenmodulation in mindestens zwei optischen Wellenleitern,
- Intensitäts- oder Amplitudenmodulation in mindestens einer Lichtquelle und in mindestens einem optischen Wellenleiter, der mit der anderen Lichtquelle verbunden ist, und
- Farbmodulation der Lichtquelle und Intensitäts- oder Amplitudenmodulation in dem optischen Wellenleiter

möglich sind und weiterhin die Ansteuerung der Einrichtungen zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und/oder Farbmodulation durch ein beliebiges Signal, insbesondere ein Televisonssignal, ein Videosignal, ein Audiosignal, ein computergeneriertes Signal oder das Signal einer Meßeinrichtung, erfolgt.

3. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bestehend aus

- mindestens zwei Lichtquellen (7′, 7′′), mit denen Lichtanteile unterschiedlicher Wellenlängen (λ₁ und λ₂) oder unterschiedlicher Wellenlängenbereiche (Δλ_E,1 und Δλ_E,2) in jeweils einen optischen Wellenleiter (2′, 2′′) einkoppelbar und effektiv übertragbar sind,
- den mindestens zwei optischen Wellenleitern (2′, 2′′), wobei an den Ausgängen der optischen Wellenleiter (2′, 2′′) eine passive Koppelstelle (6) oder eine steuerbare Koppelstelle (13) angeordnet ist,
- der passiven Koppelstelle (6) oder der steuerbaren Koppelstelle (13), von der aus mindestens ein optischer Wellenleiter (9) weitergeführt ist,
- dem weiterführenden optischen Wellenleiter (9), aus dessen Ausgang intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht (L_MV oder L_VM) auskoppelbar ist, wobei die mindestens drei optischen Wellenleiter (2′, 2′′, 9) und die passive Koppelstelle (6) oder die steuerbare Koppelstelle (13) eine Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung (14) bilden, und dabei die Lichtanteile jeder Wellenlänge (λ₁ und λ₂) oder jedes Wellenlängenbereiches (Δλ_E,1 und Δλ_E,2) entsprechend der Ansteuerung mit der Ansteuereinheit (15) auf geeignete Weise unabhängig voneinander modulierbar sind, und
- der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10), die sich an den weiterführenden optischen Wellenleiter (9) anschließt. (Fig. 1)

4. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bestehend aus

- einer Lichtquelle (7), deren Licht mehrerer diskreter Wellenlängen (λ₁, λ₂, λ₃, . . .) oder mehrerer diskreter Wellenlängenbereiche (Δλ_E,1, Δλ_E,2, Δλ_E,3, . . .) oder eines Wellenlängenbereiches (Δλ_E) in einen optischen Wellenleiter (9), der in der Lage ist, die anwendungsgemäßen Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche effizient zu übertragen, einkoppelbar und in diesem optischen Wellenleiter (9) effektiv übertragbar ist, und
- dem optischen Wellenleiter (9), in dem das Licht in geeigneter Weise entsprechend der Ansteuerung mit der Ansteuereinheit (15) intensitäts- oder amplitudenmodulierbar und farbmodulierbar ist und an dessen Ausgang intensitäts- oder amplitudenmodulierte und farbmodulierte Lichtanteile (Δλ_A, L_M) auskoppelbar sind.

5. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem der mindestens eine optische Wellenleiter (2, 9) ein Breitband-Wellenleiter insbesondere ein Weißlicht-Wellenleiter, ist und dieser Breitband-Wellenleiter ein

- integriert-optischer Breitband-Streifenwellenleiter, insbesondere ein Weißlicht- Streifenwellenleiter, oder
- eine Breitband-Lichtleitfaser oder
- ein Breitband-Quasi-Wellenleiter, insbesondere ein ARROW, ist.

6. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 3, bei dem die drei Wellenleiter (2′, 2′′, 9) und die passive Koppelstelle (6) oder die steuerbare Koppelstelle (13) eine Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung (14) bilden und jeder Wellenleiter entweder

- eine Lichtleitfaser ist und ein Lichtleitfaser-Koppler vorliegt oder
- ein Streifenwellenleiter, insbesondere ein integriert-optischer Streifenwellenleiter ist, und ein Streifenwellenleiter-Koppler, insbesondere ein Weißlicht-Streifenwellenleiter-Koppler vorliegt, oder
- ein Quasi-Wellenleiter, insbesondere ein ARROW, ist und ein Quasi-Wellenleiter-Koppler vorliegt.

7. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1 und 5, bei dem der Träger (11) entweder

- Halterung für die die mindestens eine Breitband-Lichtleitfaser ist oder
- Halterung für ein Substrat (1) ist, wobei in oder auf dem Substrat (1)
der mindestens eine integriert-optische Streifenwellenleiter, insbesondere ein EOBSW oder
der mindestens eine Quasi-Wellenleiter, insbesondere ein ARROW,

erzeugt ist.

8. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 6, bei dem die Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung (14) aus einer Kombination gleichartiger oder verschiedenartiger Lichtleitfasern und/oder Streifenwellenleiter und/oder Quasi- Wellenleiter besteht.

9. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 3, bei dem die passive räumliche Zusammenführung der Lichtanteile in der passiven Koppelstelle (6) der Wellenleiter durch

- Nutzung eines Y-Verzweigers oder
- Nutzung eines integriert-optischen Schalt- und Verteilerelementes, wie X-Koppler oder BOA oder Richtkoppler oder Parallelstreifenkoppler, oder
- integriert-optische und/oder mikrooptische Reflektoren, wie Spiegel, Gitter oder Prismen, erfolgbar ist.

10. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 2 und Anspruch 3, bei dem jeder Wellenleiter (2′, 2′′, 9) passiv ist und eine passive Koppelstelle (6) der Wellenleiter vorliegt und die Modulation der Lichtanteile (mit den Wellenlängen λ₁ und λ₂) in den Lichtquellen (7′ und 7′′)

- durch eine Regelung der Lichtleistung der Lichtquelle (z.B durch die Steuerung des Diodenstromes der Lichtquelle) oder
- durch eine Regelung der Lichtintensität (z. B. durch die Änderung der Koppeleffektivität Lichtquelle-Wellenleiter) oder
- durch eine Strahlabschwächung (z. B. durch eine regelbare Blende oder Absorber nach der Lichtquelle)

erfolgbar ist.

11. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 2 und Anspruch 3, bei dem

- das Licht in mindestens einem der Wellenleiter (2′, 2′′, 9) intensitäts- oder amplitudenmodulierbar ist und/oder
- die Koppelstelle eine steuerbare Koppelstelle (13) ist.

12. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 3 und Anspruch 5 bis 11, bei dem

- drei Lichtquellen (7′, 7′′, 7′′′) jeweils Licht unterschiedlicher Wellenlängen (λ₁, λ₂, λ₃) oder Wellenlängenbereiche (Δλ_E,1, Δλ_E,2, Δλ_E,3) zu einer Einheit zur räumlichen Strahlvereinigung (14) aussenden,
- das Licht in je einen Eingang von drei Wellenleitern (2′, 2′′, 2′′′) einkoppelbar ist,
- die Wellenleiter (2′, 2′′, 2′′′) an ihren Ausgängen in mindestens einer passiven Koppelstelle (6) oder einer steuerbaren Koppelstelle (13) zu einem weiteren Wellenleiter (9) so zusammengeführt sind, daß räumlich zusammengeführtes Licht an dem Ausgang des weiteren Wellenleiters (9) auskoppelbar ist und weiterhin
- in eine Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) gelangt und damit in den Raum projizierbar ist, wobei
- die Lichtanteile jeder Wellenlänge (λ₁, λ₂, λ₃) oder jedes Wellenlängenbereiches (Δλ_E,1, Δλ_E,2, Δλ_E,3) auf geeignete Weise unabhängig voneinander modulierbar sind und
- die Strahlformung und Strahlablenkung des räumlich zusammengeführten Lichts in mindestens einer Raumrichtung synchron zur Steuerung der Modulation der jeweiligen Lichtanteile der drei Lichtquellen erfolgbar ist.

13. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 12, bei dem die drei Lichtanteile (der Wellenlängen λ₁, λ₂, λ₃ oder der Wellenlängenbereiche (Δλ_E,1, Δλ_E,2, Δλ_E,3), die in je einen Wellenleiter (2′, 2′′, 2′′′) einkoppelbar sind, dem Farbsystem mit den Grundfarben Rot, Grün und Blau entsprechen.

14. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1 zur Erzeugung eines durch das menschliche Auge wahrnehmbaren reellen Farbbildes (Fernsehbild oder Videobild) durch additive Farbmischung, bei dem mit Hilfe der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) das intensitäts- oder amplitudenmodulierte und farbmodulierte Licht auf einen Bildschirm (5) oder auf eine Projektionswand projizierbar ist und dort die räumlich enge und zeitlich schnelle Aneinanderreihung einzelner Bildpunkte oder abgelenkter Lichtstrahlen im menschlichen Auge (12) den Eindruck eines zusammenhängenden Bildes erzeugt.

15. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1 zur Erzeugung eines durch das menschliche Auge wahrnehmbaren virtuellen Farbbildes (Fernsehbild oder Videobild) durch additive Farbmischung, bei dem mit Hilfe der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) das intensitäts- oder amplitudenmodulierte und farbmodulierte Licht in einen Betrachtungsraum lenkbar ist und auf der Netzhaut des menschlichen Auges (12), das sich im Betrachtungsraum in der optischen Achse der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) befindet, durch die räumlich enge und zeitlich schnelle Aneinanderreihung einzelner Bildpunkte oder Lichtstrahlen der Eindruck eines zusammenhängenden Bildes erzeugbar ist.

16. Bilderzeugungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 3 und 5 bis 15 als matrixförmige Anordnung sich kreuzender Wellenleiter, wobei die Kreuzungsstellen entweder

a) völlig passive Kreuzungen von Wellenleitern sind oder
b) passive Koppelstellen (6) zur räumlichen Zusammenführung von Lichtanteilen sind oder
c) steuerbare Koppelstellen (13) zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und räumlichen Strahlvereinigung und/oder Strahlumlenkung sind und in jeden Wellenleiter (2) Lichtanteile einkoppelbar sind und am Ausgang eines gemeinsamen Wellenleiters (9) intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht (L_MV oder L_VM) auskoppelbar ist.

17. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 16, bei dem für die Führung der drei Lichtanteile unterschiedlicher Wellenlängen (λ₁, λ₂, λ₃) oder Wellenlängenbereiche (Δλ_E,1, Δλ_E,2, Δλ_E,3) drei Wellenleiter (2′, 2′′, 2′′′) parallel angeordnet sind und einen weiteren Wellenleiter (9) kreuzen, wobei die Kreuzungsstellen passive Koppelstellen (6) zur räumlichen Strahlvereinigung sind und bei Bedarf an jedem der drei Wellenleiter (2′, 2′′, 2′′′) ein Intensitäts- oder Amplitudenmodulator (AM) angeordnet ist oder die Kreuzungsstellen steuerbare Koppelstellen (13) zur räumlichen Strahlvereinigung und/oder Strahlumlenkung sind und an dem Ausgang des gemeinsamen Wellenleiters (9) intensitäts-oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes, räumlich zusammengeführtes Licht (L_MV oder L_VM) auskoppelbar ist.

18. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 16, bei dem für die Führung zweier Lichtanteile unterschiedlicher Wellenlängen (λ₁, λ₂) oder Wellenlängenbereiche (Δλ_E,1, Δλ_E,2) zwei Wellenleiter (2′, 2′′) parallel angeordnet sind und einen weiteren Wellenleiter (9) kreuzen, weiterhin in einen Eingang des gemeinsamen Wellenleiters (9) Licht der Wellenlänge (λ₃) oder eines weiteren Wellenlängenbereiches (Δλ_E,3) einkoppelbar ist, wobei

- die Kreuzungsstellen passive Koppelstellen (6) zur räumlichen Strahlvereinigung sind und bei Bedarf an jedem der drei Wellenleiter (2′, 2′′, 9) vor den Koppelstellen ein Intensitäts- oder Amplitudenmodulator (AM) angeordnet ist oder
- die Kreuzungsstellen steuerbare Koppelstellen (13) zur räumlichen Strahlvereinigung und/oder Strahlumlenkung sind und

an dem Ausgang des gemeinsamen Wellenleiters (9) das intensitäts- oder amplitudenmodulierte und farbmodulierte, räumlich zusammengeführte Licht (L_MV oder L_VM) auskoppelbar ist.

19. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 16, bei dem für die Führung der drei Lichtanteile unterschiedlicher Wellenlängen (λ₁, λ₂, λ₃) oder Wellenlängenbereiche (Δλ_E,1, Δλ_E,2, Δλ_E,3) drei erste Wellenleiter (2′, 2′′, 2′′′) parallel angeordnet sind und diese Wellenleiter drei weitere Wellenleiter (8′, 8′′, 8′′′) und einen gemeinsamen Wellenleiter (9) kreuzen, wobei

- die Kreuzungsstellen der ersten Wellenleiter mit den weiteren Wellenleitern (2′ mit 8′, 2′′ mit 8′′ und 2′′′ mit 8′′′) steuerbare Koppelstellen (13) sind,
- die Kreuzungsstellen der ersten Wellenleiter mit dem einen gemeinsamen Wellenleiter (2′ mit 9, 2′′ mit 9 und 2′′′ mit 9) passive Koppelstellen (6) oder steuerbare Koppelstellen (13) sind und
- die übrigen Kreuzungsstellen völlig passive Kreuzungen von Wellenleitern sind, weiterhin
- alle Wellenleiter (2′, 2′′, 2′′′, 8′, 8′′, 8′′′) außer dem gemeinsamen Wellenleiter (9) Blindausgänge haben und

20. Bilderzeugungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche von 1 bis 19, bei dem Lichtanteile der mindestens zwei Wellenlängen (λ₁, λ₂) oder Wellenlängenbereiche (Δλ_E,1, Δλ_E,2) als Lichtimpulse zeitlich nacheinander in je einen Wellenleiter (2′, 2′′) einkoppelbar und in der passiven Koppelstelle (6) oder in der steuerbaren Koppelstelle (13) räumlich überlagerbar sind, weiterhin die räumlich zusammengeführten Lichtanteile im gemeinsamen Wellenleiter (9) durch eine Modulationseinrichtung (17) im Impulstakt steuerbar sind.

21. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 4, bei dem im Verlauf des Wellenleiters (9) eine Einrichtung (17) zur Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und/oder zur Farbmodulation angeordnet ist, wobei die Einrichtung zur Farbmodulation ein steuerbarer Filter (Fi) ist und die Modulationsseinrichtung (17) mit der Ansteuereinheit (15) verbunden sind, und insbesondere die Modulation der Intensität oder Amplitude des Lichtes entweder

- durch eine steuerbare Lichtquelle (7) oder
- durch einen im Breitband-Wellenleiter (9) vor oder nach dem Filter (Fi) angeordneten Intensitäts- oder Amplitudenmodulator (17) erfolgbar ist.

22. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 4, bei dem die Farbwerte einer Mischfarbe durch die räumliche Überlagerung einzelner Bildpunkte zeitmultiplex erzeugbar sind.

23. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 4, bei dem der Farbwert jedes Bildpunktes durch den Filter (Fi) direkt einstellbar ist.

24. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 4, bei dem

- ein Wellenleiter (9′) in mindestens einer passiven Koppelstelle (6′) mindestens einmal aufspaltbar ist und Lichtanteile gleicher Wellenlängen (λ_E) oder gleicher Wellenlängenbereiche (Δλ_E) in jedem Wellenleiter (2′, 2′′) führbar sind,
- in jedem Wellenleiter (2′, 2′′) ein Filter (Fi) und bei Bedarf ein Intensitäts- oder Amplitudenmodulator (17) angeordnet ist, und weiterhin
- die in den Wellenleitern (2′, 2′′) geführten Lichtanteile in mindestens einer weiteren passiven Koppelstelle (6) in einem gemeinsamen Wellenleiter (9) räumlich zusammengeführt sind und am Ausgang des gemeinsamen Wellenleiter (9) das intensitäts- oder amplitudenmodulierte und farbmodulierte, räumlich zusammengeführte Licht (L_MV) auskoppelbar ist. (Fig. 23)

25. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem

- entweder Licht einer Wellenlänge (λ₀) in den Wellenleiter (9′) einkoppelbar ist, in einer oder mehreren passiven Koppelstellen (6′) aufspaltbar ist und die Lichtanteile in jedem Wellenleiter (2′, 2′′, . . .) führbar sind oder
- Licht mindestens zweier Wellenlängen (λ₁, λ₂, . . .) in mindestens zwei Wellenleiter (2′, 2′′, . . .) einkoppelbar ist, wobei
- in mindestens einem der Wellenleiter (2′, 2′′, . . .) ein Frequenzumsetzer (FU) angeordnet ist, mit dessen Hilfe auf Basis nichtlinear-optischer Effekte höhere Harmonische der Grundfrequenz, Summen- oder Differenzfrequenzen des Lichts erzeugbar sind, und bei Bedarf ein Intensitäts- oder Amplitudenmodulator (17) angeordnet ist, und weiterhin
- die in den Wellenleitern (2′, 2′′) geführten Lichtanteile in mindestens einer weiteren passiven Koppelstelle (6) in einem gemeinsamen Wellenleiter (9) räumlich zusammengeführt sind und am Ausgang des gemeinsamen Wellenleiter (9) das intensitäts- oder amplitudenmodulierte und farbmodulierte, räumlich zusammengeführte Licht (L_MV) auskoppelbar ist. (Fig. 21, 22)

26. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Lichtquelle (7) ein cw-Laser (cw = continuous wave) oder ein Impulslaser oder ein Optischer-Faser-Laser oder eine Laserdiode oder eine Lumineszenzdiode oder eine Spektrallampe ist.

27. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 2, bei dem die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation des Lichts in den Wellenleitern (2′, 2′′, . . ., 9) oder in der steuerbaren Koppeisfelle (13) durch eines oder mehrere der nachfolgenden Prinzipien erfolgbar ist:

- elektrooptische Modulation,
- akustooptische Modulation,
- thermooptische Modulation
- magnetooptische Modulation,
- optooptische Modulation,
- photothermische Modulation,
- Änderung des effektiven Brechungsindex durch Injektion oder Verarmung von freien Ladungsträgern in Halbleitermaterialien,
- elektrooptische, akustooptische, thermooptische, magnetooptische, optooptische oder photothermische Cut-off-Modulation;
- Cut-off-Modulation aufgrund der Änderung des effektiven Brechungsindex durch Injektion oder Verarmung von freien Ladungsträgern in Halbleitermaterialien,
- steuerbare Wellenleiterverstärkung,
- steuerbare Polarisationsdrehung in Verbindung mit einem polarisierenden Bauelement oder einem polarisierenden Wellenleiter,
- Wellenleiter-Modenwandlung,
- Elektroabsorptionsmodulation oder durch
- Modulation mit Hilfe eines integriert-optischen Schalt- oder Verteilerelements, wie X-Koppler, Parallelstreifenkoppler, Richtkoppler oder BOA.

28. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 27, bei dem die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation auf der Basis von integriert-optischen Interferometerstrukturen unter vorteilhafter Ausnutzung der genannten Modulationsverfahren erfolgbar ist.

29. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 5 und/oder Anspruch 6, bei dem der Wellenleiter, insbesondere der Breitband- und Weißlichtwellenleiter, einmodig ist und der Wellenleiter insbesondere ein einmodiger, integriert-optischer Breitband- Streifenwellenleiter ist, welcher EOBSW genannt wird.

30. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) aus einer separaten Einrichtung zur Strahlformung und einer separaten Einrichtung zur Strahlablenkung aufgebaut ist.

31. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 30, bei dem

a) die Funktion Strahlformung bei Bedarf passiv oder ansteuerbar ist,
b) die Funktion Strahlablenkung ansteuerbar ist, und
c) beide Funktionen bei Bedarf einzeln oder gemeinsam ansteuerbar sind, und weiterhin die Ansteuerung der separaten Einrichtungen zur Strahlformung und Strahlablenkung durch ein beliebiges Signal, insbesondere ein Televisonssignal, ein Videosignal, ein Audiosignal, ein computergeneriertes Signal oder das Signal einer Meßeinrichtung, erfolgt.

32. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 30 und Anspruch 31, bei dem die Einrichtung zur Strahlformung des vereinigten Lichtstrahles nach einem der folgenden Prinzipien arbeitet:

- mittels einer konventionellen Optik;
- mittels eines mikrooptischen Systems;
- mittels eines strahlformenden Gitters;
- mittels eines strahlformenden Reflektors;
- mittels Strahlformung durch Brechzahlvariation innerhalb des strahlformenden Elements oder
- mittels Strahlformung durch Geometrievariation (Dicke, Krümmung) des strahlformenden Elements.

33. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 30 und Anspruch 31, bei dem die Einrichtung zur Strahlablenkung des vereinigten Lichtstrahles nach einem der folgenden Prinzipien arbeitet:

- mittels einer verstellbaren konventionellen Optik;
- mittels eines beweglichen Reflektors mit einer optisch wirksamen Fläche;
- mittels eines beweglichen Gitters oder eines veränderbaren Gitters;
- mittels eines elektrooptischen, akustooptischen, thermooptischen, magnetooptischen, optooptischen, photothermischen und/oder nichtlinear-optischen Gitters;
- mittels eines elektrooptischen, akustooptischen, thermooptischen, magnetooptischen, optooptischen, photothermischen und/oder nichtlinear-optischen Ablenkers im Volumen-Material (bulk-);
- mittels eines elektrooptischen, akustooptischen, thermooptischen, magnetooptischen, optooptischen, photothermischen und/oder nichtlinear-optischen Ablenkers in mikrooptischer oder integriert-optischer Bauweise;
- mittels eines integriert-optischen Vielkanal-Verzweigers;
- mittels eines mikromechanischen Ablenksystems oder
- mittels eines mikrooptischen Ablenksystems.

34. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 32 und Anspruch 33, bei dem die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) aus einem funktionsintegrierten Bauelement zur Strahlformung und Strahlablenkung aufgebaut ist.

35. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem zur Erzeugung eines reellen Bildes die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) Licht auf einen Bildschirm (5) oder auf eine Projektionswand projiziert.

36. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem zur Erzeugung eines reellen Bildes durch die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) intensitäts- oder amplitudenmoduliertes und farbmoduliertes Licht als eine Bildzeile oder ein Bild auf eine photosensitive Fläche projizierbar ist.

37. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem zur Erzeugung eines virtuellen Bildes die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) einen parallelen oder schwach divergenten Strahlengang erzeugt und die Lichtstrahlen über einen Reflektor in das menschliche Auge (12) einspiegelbar sind oder der Betrachter beim Blick in eine Vorrichtung, die als Lochblende wirkt, das menschliche Auge (12) in der optischen Achse der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) positioniert.

38. Bilderzeugungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche von 1 bis 37, bei dem der Aufbau der einzelnen Baugruppen, das heißt

- der Ansteuereinheit (15),
- der mindestens einen Lichtquelle (7),
- des mindestens einen Wellenleiters (9),
- der mindestens einen Modulationseinrichtung (17) für das Licht und
- der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10),

diskret erfolgt oder mehrere oder alle dieser Baugruppen monolithisch, auf einem Substratmaterial (1), oder hybrid, auf der Basis mehrerer Substratmaterialien, und integriert als ein Modul realisierbar sind, die Baugruppen von einem Gehäuse (20) mit einem Lichtaustrittsfenster (21) umgeben sind und in dem Modul die Ansteuereinheit (15) mit elektrischen Anschlüssen zur Stromversorgung (22), für das Steuersignal (23) und für Bediensignale (24) bezüglich der Farbbildparameter enthalten ist.

39. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 30 oder Anspruch 34, bei dem

- die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) des räumlich vereinigten Lichts räumlich getrennt oder räumlich zusammengefaßt aus einer Einrichtung zur Strahlformung (Optik 3) und aus einer Einrichtung zur Strahlablenkung (Ablenkeinrichtung 4) aufgebaut ist, oder
- die Funktionen Strahlformung und Strahlablenkung in der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) des räumlich vereinigten Lichts in einer einzigen Baugruppe integriert sind und/oder
- die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) des räumlich vereinigten Lichts monolithisch- oder hybrid-integriert aufgebaut ist.

40. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem zwischen der mindestens einen Lichtquelle (7) und dem mindestens einen Wellenleiter (2 oder 9′) eine als Einkoppelvorrichtung (19) wirkende Mikrolinse oder ein Einkoppelgitter oder eine konventionelle Optik, eine Prismenkopplung oder eine Lichtleitfaser angeordnet ist.

41. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Lichtanteile, die aus dem Wellenleiter (9) auskoppelbar sind, bei der Bilderzeugung einem spektral verfälschten Farbsystem entsprechen, das so dimensioniert ist, daß auf einem farbigen Bildschirm ein unverfälschtes Farbbild erzeugbar ist, was auch als Weißabgleich bezeichnet wird, oder eine gezielte Farbverfälschung des gesamten Bildes oder von einzelnen Bildbereichen erzeugbar ist.

42. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem die räumliche Ausdehnung des Bildes, das heißt die Zoomfunktion, durch eine Einstellung der Abbildungseigenschaften in der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) mit Hilfe der Ansteuereinheit (15) regulierbar ist.

43. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem die örtliche Auflösung des Bildes, das heißt die Bildpunktzahl, durch die Einstellung der Steuerfrequenz für die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation und Farbmodulation der einzelnen Lichtanteile und durch die dazu synchrone Einstellung der Steuerung der Einrichtung zur Strahlablenkung mit Hilfe der Ansteuereinheit (15) regulierbar ist.

44. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem eine Ausschnittsvergrößerung des Bildes durch eine Auswahl entsprechender Bildpunkte mit Hilfe der Ansteuereinheit (15) erfolgbar ist.

45. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 11 bei dem eine Erhöhung der Bildpunktzahl in einem ausgewählten Bereich zur Erhöhung der Auflösung des Bildes mit Hilfe der Ansteuereinheit (15) erfolgbar ist.

46. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Anordnung auch mit Licht nur einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereiches betreibbar ist und somit ein monochromes (einfarbiges, z. B. rotes) Bild oder Schwarzweißbild direkt erzeugbar ist.

47. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Bildschirm (5) mit Pixeln von Leuchtstoffen versehen ist, die bei Anregung durch sichtbare oder unsichtbare, das heißt infrarote oder ultraviolette, elektromagnetische Strahlung mindestens einer geeigneten Wellenlänge (λ) oder mindestens eines geeigneten Wellenlängenbereiches (Δλ_E) in drei Grundfarben leuchten und jeweils drei Pixel, die in jeweils einer Grundfarbe leuchten, in geeigneter Weise in einer Gruppe, die einen Bildpunkt bildet, angeordnet sind.

48. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 47, bei dem Licht einer einzigen modulierbaren Wellenlänge (λ) oder eines Wellenlängenbereiches (Δλ) durch die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) so ausrichtbar ist, daß die drei zusammengehörigen Pixel (Rot, Grün, Blau), die einen Bildpunkt bilden, zeitlich nacheinander und selektiv zum Leuchten anregbar sind.

49. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 47, bei dem räumlich zusammengeführte Lichtanteile dreier Wellenlängen (λ₁ λ₂, λ₃) oder Wellenlängenbereiche (Δλ_E,1, Δλ_E,2, Δλ_E,3) durch die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) so ausrichtbar sind, daß die drei zusammengehörigen Pixel eines Bildpunktes gleichzeitig zum Leuchten anregbar sind, wobei jeweils eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenbereich des modulierten Lichts nur jeweils einen Pixelfarbstoff zum Leuchten anregt.

50. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 47, bei dem zeitlich nacheinander abgestrahlte, räumlich zusammengeführte Lichtanteile dreier Wellenlängen (λ₁, λ₂, λ₃) oder Wellenlängenbereiche (Δλ_E,1, Δλ_E,2, Δλ_E,3) jeweils einen der drei zusammengehörigen Pixel eines Bildpunktes zeitlich nacheinander zum Leuchten anregen, wobei jede Wellenlänge oder jeder Wellenlängenbereich des modulierten Lichts durch die Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) nur auf einen Pixelfarbstoff ausrichtbar ist.

51. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Intensitäts- oder Amplitudenmodulator (17) entweder wellenlängenselektiv, das heißt wellenlängenabhängig, oder wellenlängenunabhängig arbeitet.

52. Bilderzeugungssystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche von 1 bis 51, bei dem unter Verwendung von Licht unterschiedlicher Polarisation zusammengehörende virtuelle oder reelle Bilder zeitgleich oder zeitmultiplex erzeugbar sind, die vom Betrachter mit Hilfe einer Polarisationsbrille als Stereobild wahrnehmbar sind. (Fig. 18).

53. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 52, bei dem durch eine Kippung der zwei optischen Achsen der Strahlabbildung mittels eines in den Strahlengang zwischen der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) und einem Auge (12) des Beobachters angeordneten verkippbaren Strahlablenkers und die Einstellung des Augenabstandes durch lineares Verschieben des Strahlablenkers in Richtung der optischen Achse zwischen dem die polarisierten Lichtstrahlen trennenden Element (Polarisationsprisma PP) und dem Strahlablenker (SA) der Sehfehler "Schielen" ausgleichbar ist und die Verkippung des Strahlablenkers (SA) ein Maß für den Grad des Sehfehlers "Schielen" ist. (Fig. 27, 28).

54. Bilderzeugungssystem nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche von 1 bis 51, bei dem bei der Abbildung der Bildpunkte in einem virtuellen Bild durch geeignete Ansteuerung der Einheit zur Strahlformung und Strahlablenkung (10) ein Ausgleich des Sehfehlers "Fehlsichtigkeit" erfolgbar ist, wobei bei der Erzeugung von zusammengehörigen Bildern mit Licht unterschiedlicher Polarisation ein Ausgleich der Fehlsichtigkeit einzeln für jedes der beiden Augen (12) erfolgbar ist und die Unschärfe der Abbildung ein Maß für den Grad der Fehlsichtigkeit ist oder der Grad der Fehlsichtigkeit meßbar ist.

55. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, das als Baugruppe in Anordnungen für medizinische und therapeutische Anwendungsgebiete in einem Projektionssystem für virtuelle und/oder reeller Bilder eingesetzt ist,
insbesondere in der Augenheilkunde zur Bestimmung und Korrektur monokularer und/oder biokularer Sehfehler insbesondere
Farbfehlsichtigkeit (Farbtüchtigkeit), Dämmerungssehen,
Fehlsichtigkeit (Sehschärfe), Stereofehlsichtigkeit (räumliches Sehen),
Konvergenz und Schielen.

56. Bilderzeugungssystem nach Anspruch 1, das als Baugruppe in einem Bildprojektionssystem für reelle Bilder eingesetzt ist, wobei die Projektion entweder auf eine Lichtreflektierende Projektionswand oder auf eine Mattscheibe erfolgt, weiterhin diese sich entweder passiv (normalreflektierend oder normalrückstreuend) verhalten oder aktiv ihre Reflexions- oder Streueigenschaften bei Bestrahlung ändern oder die mit Pixelgruppen (z. B. Tripletts) von Leuchtstoffen versehen sind, die entweder wellenlängenselektiv oder wellenlängenunspezifisch auf die durch das Bilderzeugungssystem ausgesendeten Wellenlängen des Lichtes reagieren.