显示装置的制作方法

人眼通常具有一分弧度的分辨率。因此，按照视角或视场的角度，人眼通常可以分辨60个点。

如果显示装置(也称为显示器)的分辨率低于人眼可以感知的分辨率，则这总体被显示装置的观察者感知为扰动。例如，在显示装置中，分离各个像素或调制元件的线或中间空间可以被感知为扰动黑色边缘或黑色区域。这也称为屏幕门效应。

用于不同应用的显示装置通常尤其具有不同的视角。例如，计算机监视器或电视机通常具有小到中等的视角。例如，距离观察者70cm的具有20英寸对角线的计算机监视器将具有例如约17.5乘10度的视角。对于距离观察者约2米的55英寸的电视机，也具有相同尺寸的视角。对于这样的显示装置，先前可用的像素数量和像素尺寸通常足以使标准二维显示装置显示比人眼可以分辨的更多的每度的像素。假设每度60个像素，例如对于17.5乘以10度的视角，将需要至少1050个像素乘以600个像素。然而，计算机监视器和电视机通常具有至少hdtv(高清晰度电视)，即1920×1080个像素，也就是说比眼睛可以分辨的像素更多。

然而，靠近观察者眼睛布置或设置的显示装置(例如头戴式显示器(hmd))通常需要大的视角。另外，这种类型的移动显示装置或器具需要轻质和紧凑的结构，因此设置在该装置中的空间光调制装置(slm)的尺寸和像素数量以及所用的成像光学器件受到限制。

一些类型的空间光调制装置在实际可用的像素尺寸方面还具有限制。例如，基于液晶的空间光调制装置在像素间距减小的情况下在相邻像素之间具有更大的串扰。因此，像素不能减小到任何所需的程度。因此，用于紧凑型移动显示装置的空间光调制装置的实际尺寸上的可用像素数量是有限的。然而，本发明并非意在限定于特定类型的空间光调制装置。

例如，为了实现每度60个像素的分辨率情况下的90度的视角，空间光调制装置将需要在一个方向或维度上具有约5400个像素。

此外，已知需要更高像素数量的特定类型的显示装置，其像素数量高于可表示物点的数量。在多视图立体显示器中，例如，可表示物点的数量由空间光调制装置的像素分辨率除以可表示视图的数量给出。对于利用虚拟可见区域或虚拟观察窗口操作的全息显示装置或显示器，全息图计算中的三维(3d)场景的分辨率原则上可自由选择。然而，另一方面，该虚拟可见区域或虚拟观察窗口的尺寸取决于每度视角的像素数量。

为了能够以人眼可行的全分辨率观看三维场景，虚拟可见区域或虚拟观察窗口应该至少具有观察者眼睛的瞳孔的尺寸。尺寸小于观察者眼睛的瞳孔的虚拟可见区域或观察窗口通常将导致以低于自然视觉方式感知的三维场景的分辨率，即使以物点的高分辨率计算要编码到空间光调制装置中的全息图。

有利地，虚拟可见区域或观察窗口的尺寸或范围将被选择为略大于观察者眼睛的瞳孔尺寸，以便补偿观察者的眼睛位置的检测或记录中的容差。一个示例可以是与取决于光状况的约3mm-5mm的典型人眼瞳孔尺寸相比，7mm大的虚拟可见区域或观察窗口。为了能够在全息显示装置中以高分辨率表示三维场景，以从特定尺寸的虚拟可见区域或观察窗口观看该场景，因此在每度的视角或视场中的特定数量的像素或调制元件也是必要的。

例如，对于蓝色光的波长，为了生成尺寸为约7mm的虚拟可见区域或观察窗口，每度视角需要约250个像素。即使使用在一个维度或方向上具有相对大量的2000个像素的空间光调制装置，也仅获得约8度的视角。

为了利用全息术生成三维场景，总体需要将复值全息图写入空间光调制装置。在这种情况下，空间光调制装置的多个像素可以通过编码合并以形成宏像素，或者通过光束组合器单元组合以形成宏像素。然后，例如，每度视角需要250个宏像素或组合像素，以便产生约7mm的虚拟可见区域或观察窗口，即需要空间光调制装置的甚至更多数量的单个像素。尤其是在全息头戴式显示器(hmd)中，通常需要非常大的视场(fov)。大视场需要空间光调制装置的相当数量的所需像素。在先前可用的微显示器的情况下，该大的数量超过像素数量。

为了能够解决该问题，申请人根据专利文献wo2012/062681a1研发了一种显示装置，尤其是hmd，其中通过借助于多个拼合片或片段在时间上连续产生大视场或大观察区域来实现拼合。该拼合也称为空间光调制器的分段多重成像。然后可以使用具有少量像素的足够快速的空间光调制器。

图1根据专利文献wo2012/062681a1在原理上示出了显示装置(尤其是头戴式显示器(hmd))的设置，其包括具有光偏转工具110和120的光偏转装置100。在光的方向上，多重成像的空间光调制装置slm之后是光偏转装置100和成像元件200，该成像元件200被设计为放大透镜。利用slm，通过时间连续的波阵面调制生成具有不同视图的三维场景的子全息图。slm的像素用光照射，并且通过slm在时间上连续调制的波阵面300在光偏转装置100中沿不同方向偏转作为调制后的波阵面320、330、340。利用光偏转装置100，slm可以在成像元件200的平面中以时间顺序按照分段的形式表示为具有高分辨率的复合虚拟slm。利用可以在一个或两个方向上彼此相邻地多重表示的slm的片段，可分配给片段的slm图像在空间可见区域或观察区域中实质上可见，在该区域内可以感知三维重构场景，slm图像在由光偏转装置100的不同光偏转的相应时间分配给调制后的波阵面320-340。以这种方式，观察者可以检测跨越的整个可见区域并观察三维重构场景。利用由光偏转装置100引导的调制后的波阵面300，可以在成像元件200的平面中彼此相邻地与时间相关和/或静态地多重表示slm。

slm图像的这种组合也称为拼合。然而，由于拼合片或调制后的波阵面320、330和340彼此相邻，在这些拼合片和观察者(这里由观察者的眼睛400表示)之间需要明显放大的光学器件200。

原理上也可以在立体或单视场(二维)头戴式显示器中进行类似类型的拼合，但是具有基本相同的限制。

在图2中，根据专利文献wo2012/062681a1借助于用于全息头戴显示器的两个光栅160和170的布置产生不同的拼合片或波阵面。在这种情况下，光偏转装置100具有设计为光栅的光偏转装置160和170。在这种情况下，放大光学器件200布置在slm和光偏转装置100之间。必须将不同的偏转函数写入光偏转装置160和170，以便产生拼合片或调制后的波阵面。根据图2的显示装置的这种设置可以使用比图1所示的显示装置的设置更小的透镜或光学元件。然而，由于不同的光路，根据图1和图2生成的拼合片也分别具有不同的光学像差，为了重构场景的良好表示，需要对其进行校正。然而，由于不同的像差，对所有拼合片执行这些不同像差的校正更加复杂。

通过使用全息图的单视差编码而不是全视差编码，可以进一步减小用于全息头戴式显示器的空间光调制装置所需像素的总数量。例如，如果对于全视差编码在竖直方向和水平方向上都使用每度视角约250个像素，则对于仅在一个编码方向上的单视差编码需要250个像素的像素数量。在与其垂直的方向上，每度视角的像素可以适应于眼睛分辨率，也就是说，每度视角60个像素对应于一分弧度(1/60度)的人眼分辨率。

然而，单视差编码总体需要在水平和竖直方向上对成像的空间光调制装置进行拼合，以便实现非常大的视场。

由于人体工程学的因素，近眼显示器(尤其是在头戴式显示器中)的一个基本目标是实现紧凑的光学设置，尤其是对于固定在头部上的头戴式显示器，其体积和重量与直视显示器相比尤其重要。此外，另一个目的是实现高的光效率，因为这对能量消耗有影响，并且对于移动装置，能量消耗影响电池寿命。

在专利文献wo2012/062681a1中公开的一些配置描述了例如空间光调制器的实际中间图像的生成，该图像由多个拼合片组成。然而，在这种情况下，从空间光调制器的复合中间图像到观察平面中的虚拟观察窗口的光路需要相对大的光学器件。这对光学装置的紧凑性潜在地具有不利影响。

专利文献wo2012/062681a1中的其他配置描述了例如利用多个偏转光栅产生拼合片。

在头戴式显示器中，由于光学元件，原理上也可以出现像差，这些像差的影响是空间光调制器的虚像并非无差错地成像。

在根据专利文献wo2012/062681a1中描述的可行布置的拼合的情况下，利用光学系统的光路对于不同的拼合片将是互不相同的。由于这种不同的光路，不同拼合片出现的像差总体也彼此不同。在这种情况下，应该针对每个拼合片单独地执行像差的校正，或者在某些情况下，可以仅执行平均校正，然而这总体实现了对质量降低的所有拼合片的共同校正。

因此，本发明的目的是提供一种用于表示二维和/或三维场景的显示装置，其允许以显示装置的简单和紧凑的设置来表示增加数量的图像点。本发明的另一目的是提供一种头戴式显示装置或近眼显示装置，利用该装置可以避免现有技术的不足，尤其是常规拼合的不足。

根据本发明，通过具有权利要求1的特征的显示装置实现本发明的目的。

根据本发明的显示装置用于表示二维和/或三维场景，其例如可以设计为头戴式显示器或平视显示器，当然例如直视显示器的其他类型的显示器也是可行的。显示装置包括空间光调制装置和光束偏移装置。空间光调制装置包括调制元件，也称为像素，利用该调制元件，可以调制由照明装置发射的入射光的振幅和/或相位。因此，可以用光照射空间光调制装置。在这种情况下，以使由空间光调制装置的像素调制的光可横向移位或可移动小于一个像素范围的方式配置和控制光束偏移装置。

因此，根据本发明的显示装置具有光束偏移装置，其可开关地或可控制地配置。因此，设置该光束偏移装置，以便使来自照明装置的光横向移位空间光调制装置的像素的部分或小于一个像素范围，该照明装置可包括至少一个光源并照射空间光调制装置。通过调节光束偏移装置的不同开关状态，根据本发明可以使光在不偏移或者不移位(即不改变其光的方向)或者偏移或移位(即改变其光的方向)的情况下离开空间光调制装置。在这种情况下，光束偏移装置的开关状态以时间连续的方式实现。这意味着在光束偏移装置的一个开关状态下入射在光束偏移装置上的光在光的方向保持不变的情况下离开光束偏移装置。在光束偏移装置的另一个开关状态中，光在相对于入射光侧向或横向偏移的情况下离开光束偏移装置。换句话说，入射光束利用光束偏移装置横向地偏移或移位，也就是说水平地和/或竖直地和/或斜向地，优选地在相应方向上偏移或移位小于一个像素范围。因此，光束在横向偏移的情况下离开光束偏移装置，该横向偏移仅是最小的或非常小的。偏移应有利地小于一个像素范围，以便确保显示装置中的光路对于所有光线而言长度相等或基本相等，以防止潜在出现的像差，或避免由不同的光路引起的不同的像差。然而，在特定情况下，偏移的尺寸对应于一个像素范围或者甚至略大于一个像素范围可以是完全有利的。因此，根据本发明，通过以时间连续的方式实施的光束偏移装置的开关状态的组合，与空间光调制装置的像素间距相比，获得了增加的空间分辨率。以这种方式，利用简单且紧凑构造的显示装置，可以表示增加数量的图像点，例如用于生成大视场。

在从属权利要求中可以发现本发明的进一步有利的配置和改进。

在本发明的一个优选实施例中，可以设置为，光束偏移装置包括至少一个双折射光学元件或至少一个体光栅和/或至少一个偏振光栅。因此，光束偏移装置还可以包括至少一个体光栅和至少一个偏振光栅的组合。

有利地，可以设置为，光束偏移装置包括至少一个双折射光学元件和开关装置。双折射光学元件连接到开关装置并且可控制，以使入射光可横向移位。例如，通过设置具有与光传播方向倾斜的光轴线的限定厚度的双折射光学元件，与开关装置组合，可以实现像素的部分或小于像素范围的光的相对横向位移。双折射光学元件可以例如设计为萨瓦尔(savart)板。该双折射光学元件也是被动双折射光学元件。在这种情况下，开关装置在光的方向上布置在双折射光学元件之前，并且可以包括至少一个偏振开关。该开关装置或偏振开关被设置用于将光的偏振从一种状态转换成另一种状态。因此，一种偏振光通过双折射光学元件而没有偏移。然而，与其垂直的偏振光将以横向偏移通过双折射光学元件。这意味着与入射光相比，从双折射光学元件出射的光经历横向偏移。

有利地，可以通过至少一个双折射光学元件的厚度d、双折射δn和双折射光学元件的光轴线相对于入射光的取向确定光的横向偏移。在被动双折射光学元件中，固定地确定这些值。在一个特定实施例中，还可以设置可控的双折射光学元件，例如液晶层，其中可以通过改变光轴线的取向来调整光相对于入射光的横向偏移。

通过选择双折射光学元件的厚度，可以使横向偏移适应期望的或所需的值。然而，本发明不限于产生像素部分的偏移的这种方式。

因此，光束偏移装置包括至少两个体光栅和/或至少两个偏振光栅也是有利的。在这种情况下，至少两个体光栅和/或至少两个偏振光栅被配置为可开关的。

然而，作为可选方案，光束偏移装置还可以包括彼此隔开的至少两个体光栅，以及开关装置。至少两个体光栅连接到开关装置并且可控制，以使入射光可横向移位。开关装置也可以设计为偏振开关。例如，可以在光束偏移装置内部使用至少两个体光栅的布置，该至少两个体光栅通过间隔件彼此隔开。至少两个体光栅或者被配置为可独自开关的，或者可以是被动的和偏振选择的。如果至少两个体光栅被配置为被动的，则它们可以与开关装置组合，开关装置例如包括至少两个偏振开关。然后，第一体光栅将根据其特性使入射光偏转。在第一体光栅下游的第二体光栅然后将根据其特性使光偏转，使得从光束偏移装置出射的光平行于其入射角。可以通过选择相应体光栅中的偏转角和至少两个体光栅之间的距离来确定偏移的像素的部分。

在光束偏移装置的另一可选实施例中，代替体光栅，该光束偏移装置可包括彼此隔开的至少两个偏振光栅以及开关装置。至少两个偏振光栅同样连接到开关装置并且可控制，以使入射光可横向移动。开关装置也可以设计为偏振开关。例如，也可以在光束偏移装置内部使用至少两个偏振光栅的布置，该至少两个偏振光栅通过间隔件彼此隔开。至少两个偏振光栅可以配置为可独自开关或被动的。如果至少两个偏振光栅被配置为被动的，则它们可以与开关装置组合，开关装置例如包括至少一个偏振开关。在开关装置的一个开关状态中，因此可以产生v＝+1/n的偏移，其中n是不等于1的数字，而在开关装置的另一个开关状态中，可以产生v＝-1/n的偏移。可以利用位于至少两个偏振光栅之间的间隔件来确定期望的或所需的偏移。

然而，至少两个体光栅也可以与光束偏移装置中的至少两个偏振光栅组合在一起，以便产生入射光的横向偏移，在这种情况下，体光栅以及偏振光栅可以是被动光栅或可开关的光栅。

在根据本发明的一个实施例中，还可以设置为，设置用于在至少一个横向方向上产生光偏移的光束偏移装置。可选地，可以设置光束偏移装置以增加水平方向或竖直方向上的分辨率。然而，也可以在水平和竖直方向上设置或实现光的位移或偏移。例如，两个双折射光学元件(例如两个萨瓦特板)为此可以与包括两个偏振开关的开关装置组合。然后，开关装置的第一偏振开关和第一双折射光学元件在水平方向上产生小于一个像素范围的光的偏移，例如半个像素的偏移。开关装置的第二偏振开关和相对于第一双折射光学元件旋转90度的第二双折射光学元件在竖直方向上独立地产生小于一个像素范围的光的偏移，例如半个像素的偏移。

在本发明的一个优选实施例中，光位移或光偏移旨在仅设置在一个方向上，例如仅在水平方向上，和/或在两个方向上要求每度视角的不同数量的像素的情况下，光位移或光偏移设置在水平和竖直方向。例如，在具有单视差编码的全息头戴式显示器的情况下就是这种情况。

在本发明的另一个有利的实施例中，可以设置为，提供一种用于在观察区域中生成空间光调制装置的片段的光学系统。在这种情况下，可以以使各个片段相对于彼此移位小于一个像素的范围的方式控制光束偏移装置。在根据本发明的全息显示装置中，应该优选地利用单视差编码将全息图编码到空间光调制装置中。除了全息图的单视差计算之外，还存在全视差计算的可行方案。在单视差编码中，例如，并非如在全视差编码的情况下的以二维球面透镜的形式而是以柱面透镜的形式计算和编码物点的全息图。在这样的显示装置中，利用光学系统，生成空间光调制装置的多个片段，或者使空间光调制装置以片段多重成像，以使空间光调制装置的各个片段相对于彼此横向移位或偏移仅像素的部分或小于一个像素范围的方式在非相干方向执行一种拼合。

然而，可以以使生成的每个片段中的该像素数量小于实际需要或要求的值的方式选择每度视角的像素数量。

这可以通过以下示例来说明：例如，代替每度视角60个像素，可以生成空间光调制装置的两个片段，每个片段具有一半的每度视角的像素数量，即每度视角30个像素。在头戴式显示器中，总体使用空间光调制装置的虚拟放大图像，使得可以利用放大因子总体调整空间光调制装置的所生成的片段中的每度视角的像素数量。如果空间光调制装置的两个生成的片段相对于彼此例如移位半个(1/2)像素范围，则所生成的物点的观察者可以通过叠加所生成的两个片段而有效地看到每度视角60个像素。

按照根据本发明的该特征，当然也可以以这种方式生成空间光调制装置的多个片段，以便在至少一个方向上实现高空间分辨率。例如，因此可以生成空间光调制装置的三个片段，每个片段具有1/3的每度视角的像素，例如每度视角20个像素，并且在各个片段之间分别具有1/3的像素范围的光偏移或光位移。当然，本发明并非意在限制于这些数值示例。

当生成空间光调制装置的两个以上的片段时，光束偏移装置可以包括具有多个双折射光学元件或多个体光栅或多个偏振光栅的堆叠，并且在需要的情况下，开关装置可以包括多个偏振开关。

总体而言，为了在观察区域中生成空间光调制装置的n个片段，设置各个片段相对于彼此移位1/n个像素范围的值，其中n≠1。

由于空间光调制装置的各个生成的片段相对于彼此仅非常轻微地移位或偏移，因此它们或用于产生这些片段的相应光束在根据本发明的显示装置中具有基本相同的光路。因此，对于空间光调制装置的多个片段，潜在出现的像差是相同的。以这种方式，进一步简化了这些像差的校正。

有利地，可以设置为，利用光偏移装置在横向方向上偏移的空间光调制装置的片段的生成与利用偏转装置在与其垂直的横向方向上的空间光调制装置的片段的生成相结合。

在一个维度或方向上(例如水平地)利用光束偏移装置的空间光调制装置的片段的生成也可以与在另一个维度或方向上(例如竖直地)根据现有技术的片段的常规生成组合。这种常规的片段生成可以例如借助于偏转装置来实现，该偏转装置包括至少一个偏转元件，例如液晶光栅(lcg)。尤其是在利用单视差编码的全息显示装置中，在优选实施例中，利用光束偏移装置的片段生成是在非相干方向上进行的，即垂直于全息图的编码方向。在编码方向上，借助于偏转装置的偏转元件另外进行片段生成。在一个示例中，对于场景或全息图的一维(1d)编码，例如为了示例目的的竖直视差(仅竖直视差(vpo))编码，利用光束偏移装置生成两个水平片段，借助于偏转元件生成三个竖直片段，即总共六个片段(2×3)。如果在这种情况下使用衍射偏转元件，则应考虑它们的偏转角随波长的变化。因此，利用衍射偏转元件的片段的常规生成当然需要时序表示，不仅是单个片段，而且还有红色、绿色和蓝色的原色。因此，总体上需要偏转元件的高基本频率(帧速率)。

然而，光束偏移装置可以产生对于所有波长基本上相同或随波长仅具有非常小(可接受)的变化的光束偏移，尤其是在利用双折射光学元件或利用被动体光栅堆叠的实施例中，每个体光栅针对一种波长配置，这是由于双折射光学元件的折射率的分散。

在本发明的一个有利实施例中，为了利用光束偏移装置产生片段，可以针对各个原色红色、绿色和蓝色(rgb)顺序操作空间光调制装置。在这种情况下，二维或三维场景或全息图的相同片段的红色组成部分、绿色组成部分和蓝色组成部分被连续写入空间光调制装置，接着是二维或三维场景或全息图的下一片段的红色组成部分、绿色组成部分和蓝色组成部分。然而，光束偏移装置中的开关装置仅在显示不同片段之间开关，并且在相同片段的颜色改变期间保持在相同的开关状态。因此，在该实施例中，开关装置可以以比空间光调制装置低3倍的基本频率(帧速率)操作。

在本发明的另一有利实施例中，尤其是在一个维度或方向上利用光束偏移装置的片段的生成与在另一个维度或方向上利用偏转元件的片段的生成组合的情况下，可以首先将针对相同颜色但连续地针对多个片段的二维或三维场景或全息图的组成部分写入空间光调制装置。只有这样才能转换到另一种颜色。换句话说，对于要利用光束偏移装置生成的空间光调制装置的多个片段的光的原色，可以将场景或全息图的该颜色组成部分连续写入空间光调制装置。尽管在这种情况下，光束偏移装置中的开关装置必须以与空间光调制装置相同的基本频率(帧速率)操作，但是偏转装置或偏转元件可以以比空间光调制装置更低的基本频率操作。

在已经提到的具有两个水平片段和三个竖直片段的示例中，对于固定的竖直片段，对于相同的颜色，二维或三维场景或全息图的组成部分将针对第一水平片段和第二水平片段分别连续写入空间光调制装置。空间光调制装置和光束偏移装置中的开关装置将以相同的基本频率操作。然而，竖直片段的偏转元件分别保持在相同的驱动状态以显示两个连续的水平片段，并且因此与空间光调制装置相比可以仅以基本频率的一半操作。为了产生不同的竖直片段以及在相同竖直片段的不同颜色的情况下，新的偏转函数又需要写入偏转元件。

在这种显示装置中，为了生成水平和竖直片段，在光的方向上在slm之后首先设置光束偏移装置，然后是包括偏转元件的偏转装置。在光的方向上在光束偏移装置之前布置偏转装置是相当不利的，因为根据偏转状态，光然后倾斜地穿过光束偏移装置。然而，这种布置原理上是可行的。

下列配置是有利的，尤其是例如当将允许以非常高的基本频率进行控制的mems(微机电系统)微镜显示装置作为空间光调制装置，以及光束偏移装置中的开关装置和/或偏转装置的偏转元件是基于液晶并且其基本频率受到限制时。可以通过增加基本电压来加速基于液晶的开关装置，而另一方面，对于基于液晶的偏转元件，例如液晶光栅，可以限制基本电压。在这种情况下，偏转元件的基本频率将是限制因素。可以有利地使用所描述的在空间光调制装置中和在光束偏移装置中的开关装置中需要高基本频率但与之相比在偏转元件中需要稍低的基本频率的布置。然而，本发明不限于该实施例，而是还包括利用不同基本频率驱动空间光调制装置、光束偏移装置中的开关装置以及在存在情况下的偏转元件的其他可行组合。

在本发明的一个有利实施例中，光位移或光偏移可以与光的变形扩宽结合使用。可以设置用于空间光调制装置的片段的放大成像的光学系统。光学系统还可以设置空间光调制装置的光或片段的变形成像或扩宽。

总体上，迄今可用的空间光调制装置具有几乎正方形的像素。尤其是对于单视差编码，在编码方向上比在与其垂直的方向上需要更多的每度视角的像素数量。通过光的变形成像或扩宽，使得可以在水平和竖直方向上产生不同的成像因子，可以实现例如正方形像素的图像变为矩形的效果。通过选择变形因子，因此可以在水平和竖直方向上不同地调整或确定每度视角的像素数量。例如，在先前已知的显示装置或显示器中通常使用约2到3的变形因子，以便调整每度视角的期望或所需像素。

此外，可以设置为，提供光束组合器单元，利用该光束组合器单元，空间光调制装置的相应的至少两个像素可以组合以形成宏像素。在空间光调制装置中，可以组合多个像素以在编码中在光束组合器单元中以硬件级形成宏像素。使用变形因子时也要考虑这个情况。例如，在本发明的介绍部分中已经提到的上述示例中，单视差编码需要在编码方向上每度视角250个像素，在与其垂直的方向上需要每度视角60个像素。如果在垂直于编码方向的方向上组合两个相位像素以形成复值的宏像素，则因此这对应于60个宏像素，但是120个相位像素。因此，对于正方形相位像素，这给出了250/120的变形因子，即约2.1比1。

本发明的一个优选配置提供了光的这种变形成像或扩宽的措施，但是与其相比具有增加的变形因子，以便实现在根据本发明的空间光调制装置的单个片段中降低的每度视角的像素数量。例如，变形因子可以从2.1：1加倍到4.2：1。

因此，对于想要通过尤其是空间光调制装置的多个片段中的多个光束的叠加在大视场内看到重构的三维(3d)场景的用户，还存在例如每度视角60个点的期望的或所需的分辨率，空间光调制装置的像素可以优选地具有减小的填充因子或另外的聚焦元件，例如微透镜布置。例如，在空间光调制装置中，例如具有作为调制元件的镜子的微显示器中，例如基于mems的空间光调制装置，镜子表面也可以是弯曲的，以便实现与微透镜布置类似的效果。

在本发明的一个有利配置中，这里使用的空间光调制装置因此可以被设计为基于mems微镜的空间光调制装置或基于mems镜子的空间光调制装置。基于mems微镜的空间光调制装置的镜子可以优选地包括弯曲表面，以便实现特定的光学效果，例如所需的聚焦。

在本发明的另一种配置中，可以有利地设置为，在光的横向偏移为1/n个像素范围的情况下，其中n≠1，二维或三维场景的物点根据它们的位置在观察区域中被划分为n个子区域，n个子场景被分配给n个子区域。为了通过使用根据本发明的显示装置以高分辨率来生成或重构二维(2d)或三维(3d)场景，有利的是，场景的物点在以连续顺序显示的子场景或子图像之间进行划分。

在二维场景或立体场景或立体图像的情况下，对于例如半个(1/2)像素范围的水平光位移，场景的物点将在空间光调制装置的偶数和奇数列之间划分并分配给它们。对于第一子场景或子图像，偶数列分别写入空间光调制装置，对于第二子场景或子图像，奇数列被写入空间光调制装置。

同样在利用单视差编码的全息显示装置或显示器的情况下，可以有利地设置为，三维场景的物点根据它们的位置在观察区域中被划分或细分，观察区域也称为平截头体，以这样的方式将它们分配给第一或第二子场景，或分配给多个子场景。对于第一子场景，然后计算全息图或子全息图并将其求和以形成总全息图，并将其作为第一全息图写入空间光调制装置中。对于第二子场景，同样地计算全息图或子全息图并将其求和以形成总全息图，并将其作为第二全息图写入空间光调制装置中。在利用光束偏移装置进行光位移或光偏移的情况下，其提供小于半个(1/2)像素范围的偏移，有利的是，二维图像或立体图像或三维场景的物点的划分要进行到两个以上的组或子区域。如果物点或图像被分配给两个以上的子场景，则根据上面的描述执行过程，并且相应数量的全息图被连续写入空间光调制装置中。在这种情况下，各个全息图以下列方式连续快速重构，即使得重构的子场景构建完整的三维场景，并且观察者可以无限制地观察该三维场景。

此外，本发明的目的还通过如权利要求19所述的方法实现。

根据本发明的用于以高分辨率表示二维和/或三维场景的方法实施在于，用光照射包括像素的空间光调制装置并且以使由空间光调制装置的像素调制的光进行横向偏移小于一个像素范围的方式控制光束偏移装置。

有利地，利用光学系统，在观察区域中生成空间光调制装置的片段，以使各个片段合并，同时相对于彼此移位小于一个像素范围的方式控制光束偏移装置。

借助于光学系统，可以进行空间光调制装置的片段的变形成像或扩宽。

现在存在有利地配置本发明的教导和/或用于将上述示例性实施例或配置彼此组合的各种可行方案。为此，一方面，参考从属于独立权利要求的专利权利要求，另一方面参考借助于附图对本发明的优选示例性实施例的以下说明，其中总体还说明了该教导的优选配置。本发明原则上借助于所述的示例性实施例进行说明。

在图中：

图1示出了根据现有技术的利用光偏转装置的全息显示装置或显示器的示意图，

图2示出了根据现有技术的处于放大透镜系统后面的根据图1的光偏转装置的示意图，

图3示出了根据现有技术的显示装置和根据本发明的显示装置的比较的图示a)、b)、c)和d)，

图4示出了根据现有技术的利用偏转元件对光进行变形扩宽的原理的示意图，

图5示出了根据现有技术的拼合(a)与根据本发明的拼合(b)以及光的变形扩宽的比较的示意图，

图6示出了用于产生半个像素范围的光偏移的光束偏移装置在原理上的图示，

图7示出了根据本发明的光束偏移装置的另一种配置在原理上的图示，

图8示出了根据本发明的光束偏移装置的第三种配置在原理上的图示，

图9示出了光束偏移装置的透视图，该光束偏移装置产生1/4个像素范围的光偏移，

图10示出了与光束组合器单元结合的光束偏移装置在原理上的图示，

图11示出了基于mems微镜的空间光调制装置的示意图，以及

图12示出了根据图11的空间光调制装置结合根据本发明的光束偏移装置的示意图。

应简要提及的是，相同的元件/部件/组件在图中也具有相同的附图标记。

图3示意性地表示根据现有技术的显示装置(类似于图2)与根据本发明的显示装置的比较。

图3的图示(a)和(b)示出了根据现有技术的显示装置。图示(c)和(d)表示根据本发明的显示装置。

根据图示(a)的显示装置包括空间光调制装置(下文称为slm)和光学系统1，在这种情况下，光学系统1包括透镜。在一般情况下，如图2所示，光学系统1也可以是由多个透镜组成的成像系统。此外，显示装置包括两个偏转元件2和3，它们被配置成可开关的，但在图3的图示(a)中不开关或者是关闭的。在这种情况下，用照明装置(此处未示出)照射slm，照明装置包括至少一个光源。根据图示(a)，由slm的像素调制的光穿过光学系统1，并因此穿过透镜，使得slm的不同像素的光聚焦在焦点p处。

如果用户通过观察平面中的虚拟可见区域(最佳位置或观察窗口)进行观察，则slm的图像作为第一片段或拼合片slm1'对于他可见。在示意性图示(a)中，放大系数等于2。然而在头戴式显示器中，放大系数在实际情况下处于10-20的范围内。

图3的图示(b)代表与图示(a)相同的显示装置，但现在开启两个偏转元件2和3以便产生slm图像的另一片段slm2'。由于偏转元件2和3改变的光路，slm的图像(从虚拟可见区域可见)现在与图示a)相比发生偏移。

图3的图示(a)和(b)中的片段分别从观察平面以视角α1和α2可见。两个图示的片段slm1'和slm2'的合并导致增大的视角，其大致对应于两个视角的总和，α1+α2。

例如，可以调整光学系统1(在这种情况下为透镜)的焦距以及slm与光学系统1的距离，以便针对具有特定像素数量和限定像素间距的slm，获得每度视角具有约60个像素的slm的图像。对于具有hdtv(高清晰度电视)分辨率(即1920×1080像素)的slm，例如在包括1920个像素的方向上，视角α1和视角α2都将是32度(1920/60)。因此，两个片段的合并将提供约64度的视场。

例如，如果衍射光栅用于光偏转，则因此会在第二片段中出现像差。在该显示装置中根据图示(a)和(b)，利用关闭的偏转元件2和3产生的第一片段的像差因此与利用开启的偏转元件2和3产生的第二片段的像差明显不同。因此，成像系统或光学系统1总体还需要用于像差校正的动态元件，其需要与偏转元件2和3一起开启和关闭。

图3的图示(c)示出了根据本发明的一种配置的显示装置。该显示装置同样包括具有用于照射slm的至少一个光源的照明装置(未示出)，以及光学系统10。光学系统10包括具有至少一个成像元件(例如透镜或镜子)的成像装置。然而，在一般情况下，成像装置包括多个成像元件，例如多个透镜或镜子。在该示例性实施例中，为了比较的目的，使用与图示(a)和(b)中相同的slm，其具有相同数量的像素和相同的限定像素间距。在光的方向上紧随slm之后设置光束偏移装置4。光束偏移装置4也可以直接连接到slm，即光束偏移装置4可以直接安装在slm上。光束偏移装置4被配置为可控制或可开关的。在图3的图示(c)中，光束偏移装置4以关闭状态示出，因此不产生入射光的偏移。这意味着由照明装置发射的光照射到slm的像素并且根据待生成的优选三维场景在那里被调制。然后，调制后的光入射到光束偏移装置4上并且在不改变的情况下通过它，即处于未开启状态的光束偏移装置4不会产生入射光的位移或偏移。由光束偏移装置4发射的光照射到光学系统10，并且由后者在其焦点p处聚焦。同样在这种情况下，利用光学系统10，在观察区域中生成从虚拟可见区域(例如最佳点或观看窗口)可见的slm的放大图像(即片段slm1’)。由于图示(a)至(d)的显示装置在这种情况下表示为头戴式显示器，因此观察平面的观察区域延伸超出slm，以在从观察平面观看时在slm之前和之后均出现所生成的slm的片段。

与图3的图示(a)和(b)相比，在图示(c)和(d)中，虽然选择了slm与虚拟可见区域(最佳点或观察窗口)的相同距离，但由于光学系统10的改进配置，实现了slm图像的更强的放大。这意味着现在在这种情况下光学系统10具有比图示(a)和(b)的光学系统1的成像元件的焦距更短的焦距的成像元件。在图示(c)的示例中，选择放大系数4，即与图3的图示(a)和(b)相比的两倍的值。

这产生单个片段slm1'的视角αg，其现在是图3的图示(a)和(b)中的片段slm1'或slm2'的范围或尺寸的两倍大。然而，由于slm的各个像素的图像也被更大幅度地放大，因此在片段slm1'中或者在slm的图像中，每度视角的像素数只有一半。这里，在图示(c)中，每度视角有30个像素，但它们当然应该仅被视为示例。

另一方面，在图3的图示(d)中，可以看到处于开启状态的光束偏移装置4，从而可以产生与入射光相比的光的半个像素范围的偏移或位移。现在通过光束偏移装置4与图示c)的slm相比偏移半个像素范围的slm利用光学系统10成像，以使生成的片段slm2'或者slm图像相对于图示(c)的片段slm1'偏移或移位半个(1/2)像素范围。

这导致片段slm2'具有与图示(c)的片段slm1'相同或至少近似相同的视角αg，但光偏移半个像素范围。两个片段slm1'和slm2'具有相同或至少近似相同的视角αg，但是一起看，即当两个片段slm1'和slm2'在偏移半个像素范围的情况下叠加时，在该示例中，加倍的分辨率为每度视角60个像素(即每个片段，每度视角30个像素)。

因此，图3的图示(d)中所示的显示装置导致在一个维度或方向(例如水平方向)上的每度视角的像素上的分辨率增加，但在另一个维度或方向(例如竖直方向)上的分辨率不变。这个事实涉及单视差编码。在全视差编码的情况下，每度视角的像素上的分辨率将在两个维度或方向上(即水平和竖直)增加。

在具有近似方形配置的像素的slm中，利用光束偏移装置应用水平光位移或水平光偏移将导致在水平方向和竖直方向上每度视角的不同像素数量。可以通过在水平方向和竖直方向上执行光位移或光偏移来补偿该效果。

通过设置或使用在水平方向和竖直方向上的slm的不同放大率来提供另一可行方案，在光学系统中利用该方案实施slm的成像。该成像也称为变形成像。slm在水平方向上例如以放大因子2成像，但在竖直方向上slm以1：1成像，即没有放大。并且如果然后执行半个(1/2)像素范围的水平光位移或光偏移，则所生成的slm的片段或slm的图像因此具有与slm本身不同的高度与宽度的比率。然而，在水平方向和竖直方向上每度视角仍然具有相同数量的像素。

图4示出了根据现有技术的用于对光进行变形扩宽的布置的原理。根据图4，使用具有不同焦距的两个交叉柱面透镜的布置。在图4的上部布置中，示出了平面中的一部分，仅布置在右侧的透镜在该平面中聚焦。在图4的下部布置中，示出了平面中的一部分，仅布置在左侧的透镜在该平面中聚焦。上部布置的透镜和下部布置的透镜处于与物体、slm分别相距彼此不同的距离处。图4示出了来自slm的三个不同像素行和三个不同像素列的光线。然而，像素行或像素列的成像以下列方式执行，即存在这些像素行和像素列的公共图像平面。公共图像平面的该位置由竖直黑线示出并且具有参考be。在这种情况下，在竖直方向(上部布置)和水平方向(下部布置)成像比例不同。在该示例中，根据上部布置，光的成像以比例1：1大致在一个方向上执行，在这种情况下是竖直方向，并且根据下部布置，光的放大成像以比例2：1在另一个方向上执行，在这种情况下是水平方向。在该示例性实施例中，slm本身是矩形设计的，以使slm的图像在其形状上近似正方形地生成。

根据本发明，沿光的方向在slm之后设置光束偏移装置，其使光在水平方向和/或竖直方向偏移或移位。从slm或光束偏移装置出射的光在被移位例如半个(1/2)像素范围时由光学系统成像。光束偏移装置配置为可控制或可开关的。通过组合光束偏移装置的两个开关状态开启/关闭，在slm的生成片段或slm的生成图像中设置每度视角的相同数量的像素。例如，这可以用于二维显示装置或显示器，以及用于立体3d显示装置。

图4示出了对光进行变形扩宽的可行方案。然而，根据现有技术还存在可用于光的这种变形扩宽的其他布置。因此，根据本发明的光的变形扩宽的使用并非旨在限制于图4中所示的示例。

对于某些应用，例如利用单视差编码的全息术，在水平方向和竖直方向上需要不同的高像素密度，即每度视角的像素。例如，对于尺寸约7mm的虚拟可见区域的单视差编码，如已经提到的，在编码方向上每度视角将有250个复值像素，在与其垂直的方向上每度视角为60个复值像素。通过使用使光垂直于编码方向移位或偏移的光束偏移装置，可以增加该方向上的分辨率。这意味着可以减小在该方向上的像素密度。在该示例中，这意味着可以设置为甚至小于60个复值像素/每度视角的像素密度，例如每度视角仅30个复值像素。

在两种情况下，存在或不存在利用光束偏移装置的光位移或光偏移，都可以通过光的变形扩宽来调节每度视角的不同像素密度。然而，对于光束偏移装置，与没有光束偏移装置的布置相比，以增加的方式设置光的变形扩宽因子。

在使用具有正方形配置的像素的slm的单视差编码的头戴式显示器(hmd)中，也可以使用变形扩宽的布置，以实现在一个方向或维度上的高像素密度，例如250个像素/每度视角，以及在另一方向上的低像素密度，例如30个像素/每度视角。

在图5中原理上示出了通过体光栅的倾斜照射来将光位移与光的变形扩宽相结合的一种具体可行应用。对于两个片段或拼合片的光的变形扩宽，根据图5，使用光栅元件，在这种情况下是体光栅。图示(a)示出了根据现有技术的利用光栅元件的两个片段的光的常规加宽，并且图示(b)示出了两个片段的光的扩宽，这两个片段被叠加，同时利用光束偏移装置相对于彼此略微移位。

在图示(a)中，例如通过利用处于限定位置处的偏转元件将片段s1和s2彼此相邻放置来产生彼此相邻的两个片段s1和s2。在这种情况下，两个片段s1和s2的光例如在不同位置处以约64°的角度照射设计为体光栅的光栅元件5。光栅元件5以使从光栅元件5出射的光线平行于彼此并垂直于光栅元件的表面的方式使光偏转。在这种情况下，由于入射角约为64°，与双箭头所示的垂直于入射方向的光束的面积f相比，光照射的面积增加了2.25倍(1/cos64°)。

在图5的图示(b)中，为了便于比较两个片段的光的常规扩宽以及根据本发明的相对于彼此略微偏移地布置的两个片段的光的扩宽，同样设置了光栅元件5。在这种情况下，相互偏移仅半个(1/2)像素范围的两个片段s1和s2的光例如以约77°的角度入射到光栅元件5上。光线被光栅元件5偏转并从光栅元件5相互平行并垂直于光栅元件5的表面出射。在这种情况下，出射光的面积与如双箭头所示的垂直于入射方向的进入光束的面积f相比增加了4.5倍。

从图5中可以看出，在两种情况下，即在图示(a)和(b)中，光出射面积同样大。如果光随后由光学系统聚焦，例如通过在光路中布置在光栅元件5之后的透镜，则在图5的两种情况下都可以产生相同的视角。然而，根据图示(b)，在进入光栅元件5之前，两个片段s1和s2的光束的直径在一起较小。以这种方式，可以实现更紧凑的光学器件，其可以用于显示装置中。在图示(b)的片段s1和s2中，光路基本相同或等长。

根据图5的图示(b)，由于光的更强的扩宽，在每个单独的片段s1和s2中实现了每度视角的更少的像素。然而，由于片段s1和s2相对于彼此移位或偏移仅半个(1/2)像素范围，因此整体上再次实现了每度视角的相同数量的像素，因为两个片段s1和s2几乎完全叠加。

如已经提到的，本发明并非旨在限制于使用体光栅作为用于光的变形扩宽的光栅元件。也可以以另一种方式实现光的变形扩宽。此外，变形扩宽不是扩宽或增加光束的唯一方式。例如，这也可以通过透镜系统或其他光学系统来实现，如图3所示。同样可以不进行光束的扩宽，尤其是不能在光移位或者光偏移之后。

图6示出了slm和用于产生半个像素范围的光位移或光偏移的光束偏移装置6。这个示例性实施例中的光束偏移装置6包括双折射光学元件7和开关装置8。双折射光学元件7在这种情况下被设计为具有合适厚度的双折射板。开关装置8被配置为可控制或可开关的。此外，开关装置8包括偏振开关，其通常也被称为开关。slm包括像素或调制元件9，其相应地调制由照明装置l发射并入射的光的振幅和/或相位。

为了利用光束偏移装置6在观察区域中产生slm的第一片段，开关装置8(在这种情况下是偏振开关)处于关闭状态，如图6中的图示(a)所示。所有像素9的入射光在没有偏移(即光不受光束偏移装置6的影响)的情况下穿过双折射光学元件7。然而，为了产生第二片段，开关装置8(具体在这种情况下是偏振开关)处于开启状态，如图6的图示(b)所示。由slm的所有像素9调制并入射在光束偏移装置6上的光因此经历横向偏移。在该示例性实施例中，偏移等于半个(1/2)像素范围，如在图示(b)中可清楚看到的。在根据图6的示例性实施例中，所有像素的光经历相同的横向偏移。这意味着来自slm的每个单独像素9的调制后的光束利用光束偏移装置6各自横向移位或偏移半个像素范围。

图6的图示(c)示意性地示出了光束偏移装置6在显示装置中的使用，该显示装置例如可以设计为头戴式显示器。

利用照明装置l照射slm，照明装置l包括至少一个光源。在该示例性实施例中，设置在照明装置l和slm之间的光学元件26(在这种情况下是透镜)用于slm的准直照明。然后光通过slm和光束偏移装置6。根据设置在光束偏移装置6中的开关装置8的驱动状态，产生没有偏移的第一片段s1或发生偏移的第二片段s2。在图6的图示(c)中，示意性地示出了按时间顺序连续生成的两个片段s1和s2，但同时生成片段s1和s2同样是可行的。

利用包括至少一个成像元件的光学系统10，然后将两个片段s1和s2的光聚焦在观察者的眼睛27的方向上。在该示例性实施例中，观察者将看到slm的放大的虚拟图像。如果两个片段s1和s2以足够高的频率(例如以120hz)例如按时间顺序连续显示，则观察者感知两个片段s1和s2的组合，因此如同具有两倍的像素分辨率的slm图像。

图6的图示(c)不是按比例的。关于两个片段s1和s2，焦平面中也会出现略微偏移的焦点。然而，焦点相对于彼此的这种偏移同样小于一个像素范围。因此，该偏移的尺寸也明显小于观察者的眼睛或人眼的瞳孔，其在图示(c)中通过附图标记27示意性地示出。

图7示出了与slm结合的光束偏移装置610，与图6相比，在该示例性实施例中，光束偏移装置610包括两个双折射光学元件7和11。在这种情况下，为简单起见，双折射光学元件7和11设计和显示为双折射板。开关装置8包括两个偏振开关。两个偏振开关分配给两个双折射光学元件7和11。换句话说，光束偏移装置610分别包括交替的偏振开关和双折射光学元件，在光的方向上，在slm之后首先是开关装置8的偏振开关。以使由slm的所有像素9调制的光选择性地经历在一个横向方向上没有偏移或偏移1/3个像素范围或在相反的横向方向上偏移1/3个像素范围的方式控制或开关光束偏移装置6。利用这种光束偏移装置610，可以在观察区域中生成slm的三个片段。总体上，这意味着，为了在观察区域中生成slm的n个片段，光以及因此生成的各个片段设置为相对于彼此的位移或偏移值为1/n个像素范围，其中n≠1。

对于根据图7的示例性实施例，这意味着，为了产生slm的第一片段，开关装置8(即两个偏振开关)处于关闭状态，如图7中的图示(a)所示。照射光束偏移装置610的光穿过两个双折射光学元件7和11而没有经历任何偏移。这意味着两个双折射光学元件7和11不影响通过的入射光。

为了在观察区域中生成slm的第二片段，开启开关装置8。开关装置8被控制或开关为使得一个偏振开关81(在这里也可以称为第一偏振开关)被置于开启状态，偏振开关82被关闭或处于关闭状态。然后，第一双折射光学元件7在入射光的横向或侧向方向上产生约1/3个像素范围的光偏移，如图7的图示(b)所示。在这种情况下，双折射光学元件7的厚度和/或双折射被选择或调整为使得在这种情况下可以生成或调整1/3个像素范围的较小横向偏移，而不是如图3、图5和图6所示的半个(1/2)像素范围。通过选择双折射光学元件的厚度和/或双折射，可以调整所需的光的横向偏移。在第一次使用光束偏移装置之前，尤其是在第一次使用显示装置之前，进行双折射光学元件的厚度和/或双折射的选择。

为了生成slm的另一个，即第三个片段，开关装置8的另一个偏振开关82(在这里也可以称为第二偏振开关)被置于开启状态，偏振开关81关闭或处于关闭状态。然后，分配给偏振开关82的第二双折射光学元件11在与根据图示(b)的第一横向方向相反的横向方向上产生1/3个像素范围的偏移。slm的这种所谓第三片段的生成在图7的图示(c)中示出。例如，可以通过布置为相对于第一双折射光学元件旋转或偏移180°的第二双折射光学元件来实现这种相反方向的偏移。

除此之外，代替双折射光学元件，还可以使用其他光学元件或布置，例如在专利文献wo2010/149588a1中公开的，以便在横向方向上产生光偏移。例如，也可以使用具有间隔件的两个光栅元件的布置，例如两个体光栅或两个偏振光栅。

在图8中在原理上示出了具有两个光栅元件的这种光束偏移装置620。其中示出的光束偏移装置620包括两个体光栅12和13。两个体光栅12和13彼此隔开。因此，可以在两个体光栅12和13之间设置间隔件14。在该示例性实施例中，体光栅12和13被配置为偏振选择性的。根据开关装置的开关状态，即开启或关闭，光在发生横向偏移或没有偏移的情况下透射通过体光栅12和13。通过选择体光栅12和13之间的距离或间隔件14的限定厚度d，可以预先确定或产生像素或像素范围a的分数的光的所需横向偏移，例如，半个(1/2)像素范围。在第一次使用光束偏移装置620之前，尤其是在第一次使用显示装置之前，选择体光栅12和13之间的距离或间隔件的厚度。

代替在关闭状态下不产生横向偏移并且在开启状态下产生半个像素范围的光的横向偏移的光束偏移装置，可选地还可以使用在开关装置的一个开关状态中产生+1/4个像素范围的光的横向偏移，以及在开关装置的另一开关状态中产生-1/4个像素范围的光的横向偏移的光束偏移装置。

图9示出了在光的方向上位于slm之后的该光束偏移装置630的透视图。除了开关装置8之外，光束偏移装置630包括两个偏振光栅15和16形式的光栅元件。偏振光栅15和16彼此隔开一定距离布置。因此，可以在偏振光栅15和16之间设置间隔件17。在这种情况下，如同图6、图7和图8所示，开关装置8在光的方向上分别位于产生光偏移的元件(在这种情况下是偏振光栅15、16)之前。在光的方向上设置在该开关装置8之前，存在用于改变光的偏振的四分之一波片18。

照明装置l发出照射slm的光。slm的像素9根据待生成的场景或图像调制光，从slm出射线性偏振光。利用四分之一波片18，线性偏振光被转换成圆偏振光，例如转换成左旋圆偏振光或右旋圆偏振光，意在利用图9中的箭头示出。然后圆偏振光照射开关装置8。同样在这种情况下，开关装置8包括偏振开关。如果开关装置8关闭，如图9的图示(a)所示，则光的偏振保持不变。因此，圆偏振光照射布置在开关装置8下游的偏振光栅15。偏振光栅15在横向方向上偏移光。随后的偏振光栅16同样偏移光，但是在相反的方向。因此，偏振光栅15和16之间的距离或间隔件17产生横向偏移。在该示例性实施例中，横向偏移是在横向方向上的1/4个像素范围。

图9的图示(b)示出了处于开启状态的开关装置8。如果开关装置8处于开启状态，则入射的左旋圆偏振光由此转换成右旋圆偏振光。偏振光栅15(在这种情况下用作第一偏振光栅)然后在与根据图示(a)所示的方向相反的横向方向上偏移光，如图示(b)所示。利用相同的距离或间隔件17和另外的偏振光栅16(在这种情况下用作第二偏振光栅)，可以调整或生成在与开关装置8的关闭状态下产生的横向方向相反的横向方向上的1/4个像素范围的光偏移。代替被动偏振光栅或被动体光栅和开关装置，还可以使用主动可开关或主动可控制的偏振光栅或体光栅。在这种情况下，选择间隔件，以在光偏移为零(即没有光偏移，其中偏振光栅或体光栅不可控制)和光偏移为半个(1/2)像素范围(其中偏振光栅或体光栅是被控制的)之间转换。利用可主动开关的偏振光栅或体光栅，还可以产生除了半个(1/2)像素范围之外的偏移，例如1/3个像素范围或1/4个像素范围的偏移。例如，可开关偏振光栅或可开关体光栅也可以以偏移+1/3个像素范围或-1/3个像素范围连续布置，以与图7中描述的两个双折射光学元件和两个开关器件的方式类似。

在另一示例性实施例中，光束偏移装置640与光束组合器单元19组合。在这种情况下，光束组合器单元19设置在slm和光束偏移装置640之间。这意味着光束组合器单元可以与slm直接接触，并且光束偏移装置640可以与光束组合器单元19直接接触。然而，这些部件之间也可以存在距离。通过这样的组合，在第一阶段中，可以组合slm的两个相位像素的光以形成复值的宏像素，并且在第二阶段中，可以利用光束偏移装置640使所有复值宏像素的光移位例如半个(1/2)复值像素范围。

在图10中示出了这种显示装置。光束组合器单元19包括结构化延迟板20和双折射光学元件21。双折射光学元件21可以例如设计为萨瓦特(savart)板。

来自slm的两个相邻像素m1和m2的光通过使用结构化延迟板20接收不同的偏振状态。这意味着来自像素m1的光获得由结构化延迟板20赋予的与来自像素m2的光不同的偏振状态，如结构化延迟板20内部的箭头所示。因此，像素m1的光被施加偏振状态p1，并且像素m2的光被施加偏振状态p2。在以这种方式偏振的光束(来自m1和m2)照射双折射光学元件21之后，两个像素m1和m2的光束(分别由不同的虚线示出)在双折射光学元件21内沿不同的光路行进。然后在该双折射光学元件21的出口处组合两个光束，以使两个像素m1和m2组合以形成宏像素me。

沿光路在光束组合器单元之后布置光束偏移装置640。在这种情况下，光束偏移装置包括开关装置8和双折射光学元件22。双折射光学元件22可以例如设计为萨瓦特板。由于光束组合器单元19的出口处的光的偏振旋转45度，因此例如可以使用开关装置8，其在一个开关状态下产生或引起竖直偏振，在另一个开关状态下产生或引起水平偏振。在双折射光学元件22内部，根据开关装置8的开关状态，所有宏像素me的光未被移位或不被偏移，或者移位或偏移半个(1/2)宏像素范围或像素范围。在图示(a)中，开关装置8处于关闭状态，以使所有像素或宏像素的光在通过光束偏移装置640时不偏移。在图示(b)中，开关装置8处于开启状态，如图所示，光分别偏移半个(宏)像素范围。

在根据图10所示的显示装置中，光束组合器单元19和光位移被用在相同的横向或侧向方向，即竖直方向。然而，还可以例如在水平方向上利用光束组合器单元将两个像素组合，并且利用光束偏移装置产生或实现在竖直方向上的半个(1/2)像素范围的光位移。

图11示出了具有略微弯曲表面的镜子或微镜(mems)23的布置，其可以构成基于mems微镜的空间光调制装置(slm)。在这种情况下，这种布置产生了靠近镜子或微镜23的入射光的焦点。可以看出，准直的入射光(由从右方到达的箭头示出)照射镜子或微镜23的弯曲表面。在镜子或微镜23上反射光之后，由于镜子的曲率，光被聚焦。因此在距镜子或微镜23的限定距离处，形成衍射限制焦点f，与镜子或微镜23的尺寸相比，其具有减小的直径。

该示例性实施例中的镜子或微镜23通过不同的活塞行程产生相位调制，这通过镜子或微镜23距基板24的不同位置示意性地示出，镜子或微镜23安装在基板24上。然而，该图示并非旨在按比例绘制。曲面镜子或微镜23的焦距可以在几十微米到几毫米的范围内。镜子或微镜23的活塞行程远小于1微米。

这种布置用作具有相对低填充因子的mems像素，但由于光被整个镜面反射和聚焦，因此没有由于填充因子而导致的一部分入射光丢失的不足。

在光的变形成像或扩宽的情况下，因此在各个像素图像之间形成间隙，并且这些间隙可以由slm的相互偏移的片段填充。以类似的方式，透射slm的像素可以设置有微透镜，与像素尺寸相比，微透镜同样提供减小的焦点。

图12示出了与图11相同的布置，但这里结合了光束偏移装置650。在这种情况下，光束偏移装置650也包括开关装置8和适当厚度的双折射光学元件25。在光的方向上布置在双折射光学元件25之前的开关装置8包括偏振开关。由于在该示例性实施例中示出了可以构成slm的反射布置，所以由照明装置(这里未示出)发射的光的偏振可以例如以下列方式选择，即在光到达镜子或微镜23上的向前的路径中，通过光束偏移装置650而没有偏移。这在图示(a)中示出，其中开关装置8处于关闭状态。

在这种情况下，可以以下列方式控制开关装置8，即在开启状态下，它在双向传播(即在从镜子或微镜23的前向路径和返回路径，以及到达镜子或微镜23的前向路径和返回路径)之后，使光的偏振旋转90度。这可以例如通过设计为四分之一波片的开关装置8来实现。在关闭状态下，开关装置8然后保持入射光的偏振不变。如在图12的图示(a)和(b)中可以看到的，由镜子或微镜23反射的光根据开关装置8的开关状态在进行偏移或没有偏移的情况下穿过双折射光学元件25。根据图示(b)，开关装置处于开启状态，以使照射开关装置8的光的偏振旋转90度。随后照射双折射光学元件25的光在通过双折射光学元件25时经历偏移，以使光在相对于入射光横向偏移的情况下从双折射光学元件25出射。

由于镜子或微镜23引起的聚焦，这两种开关状态(即开启或关闭)的组合，就像具有两倍数量的彼此不重叠的较小像素的slm一样。

利用图3、图6至图10和图12中所示的显示装置，根据本发明，可以在观察区域中生成slm的片段，尽管它们是重叠的，但这些片段相对于彼此具有横向偏移，该横向偏移小于一个像素范围。由于slm的所有生成的片段的光路至少近似相等，所以如果存在任何像差，则所有片段具有相同的像差，然后可以以简单的方式校正。

本发明并非意在限制于这里示出的示例性实施例。另外，示例性实施例的组合是可行的。另外，当有利时，体光栅、偏振光栅和双折射光学元件可以在光束偏移装置中彼此组合。总之，应该更具体地指出，上述示例性实施例仅用于描述所要求保护的教导，但不限于示例性实施例。