公知的3D显示器或3D投射装置及方法通常在立体效果上具有优势， 产生立体影像的光在平面上反射或由平面发出。但是，全息技术中全息图 反射或发出的光在场景的目标点干涉，从此处自然传播。全息再现表现目 标替换。反之，具有非移动(静止)或移动特性的立体图不表现目标替换。 立体应用中有两个平面图像，一个用于左眼，一个用于右眼，上述图像对 应各个眼睛的位置。三维效果由两个图像的视差生成。公知的与立体视觉 相伴的问题，例如疲劳、眼睛疼和头疼不会在全息图中发生，因为观看全 息再现场景和自然场景的原理没有差别。
在全息技术中，静态和动态方法之间产生总体上的区别。静态全息技 术中，全息媒介主要用于信息存储。因此，载有目标信息的光束使参考光 束分层，记录摄影介质上的干涉图样。利用与参考光束相同或类似的光束 再现上述静态目标信息。但是，因为上述再现的理想的空间特性，所以例 如娱乐业或医药和军事装备制造商长久以来对利用动态全息技术实时表 现移动场景感兴趣。大多数实例中使用所谓微显示器，就像他们也用于投 射装置。微显示器例如是LCoS(liquid crystal on silicon，硅上液晶)，透 射的LCD或MEMS(micro electro-mechanical systems，微电子机械系统)。 由于它们的像素间距，也就是两个相邻像素中心的距离，比其他显示器小 很多，所以实现了相对较大的衍射角。公知的采用微显示器的全息方法的 主要缺点在于再现或再现场景的大小实质上由微显示器的大小限制。微显 示器和类似的光调制器的大小为几英寸，虽然间距相对较小，但其具有衍 射角还是很小，所以不能用双眼观看再现。例如仅5μm的极小间距造成 500nm(绿-蓝)的入射波长λ形成0.1rad的衍射角。在50cm的观察者距 离产生5cm的横向尺寸，从而不可能用双眼观看场景。
对于动态全息图、典型地计算机生成的全息图的三维表现全息再现装 置包括，基于例如TFT，LCoS，MEMS，DMD(digital micro-mirror device， 数字微镜技术)，OASLM(optically addressed spatial light modulator，光寻 址空间光调制器)，EASLM(electronically addressed spatial light modulator， 电寻址空间光调制器)，FLCD(ferro-electric liquid crystal display，铁电液 晶显示器)技术的透射型或反射型光调制器。上述光调制器可以是一维或 二维的设计。采用反射型光调制器的原因是与透射型显示器相比，其制造 成本相对较低，用于高照明效率的大填充因数(fill factor)，转换延迟短， 吸收产生的光损失很小。但是，必须忍受较小的空间尺寸。
公开号为WO03/060612的专利公开了一种分辨率为12μm的反射型 LC显示器，其全息图的实时色彩再现的反射比达到90％。利用一个或多 个LED通过场透镜(field lens)的准直光进行再现。利用该分辨率，可以在 大约1m的距离观察约3cm宽的区域，不足以同时用双眼、也就是以三维 方式观看再现的场景。此外，显示器尺寸小，仅使相当小的目标能够再现。
公开号为WO02/005503的专利公开了采用DMD芯片进行全息再现的 全息3D投射装置。但即使光调制器的分辨率大、反射系数高、转换延迟 小，由于与WO03/060612专利所述相同的原因，上述装置也只能再现小 尺寸的场景，并且只能在很小的区域观看。另外，还在于再现空间由光调 制器和可见区的尺寸确定。此外，DMD芯片因为其有限的相干，仅部分 适合全息目标。
公开号为WO00/75699的专利公开了一种利用子全息图再现视频全息 图的全息显示器。该方法也被称为拼砌(tiling)。将甚高速电可寻址空间光 调制器(EASLM)中编码的子全息图持续投射到介质(intermediate)平面。该 过程执行得很快，使得观察者将所有子全息图的再现感受成整个3D目标 的单独再现。通过特别设计的照明和投射系统将子全息图排列于介质平面 的矩阵结构中，例如包括受控与EASLM同步的、仅使对应的子全息图通 过的、特别是屏蔽不用的衍射级的光阀。但是，其对用于再现子全息图的 SLM的动态特性要求很高，平板型设计也难以实现。
上述解决方法普遍具有以下主要缺陷。再现的空间范围由用于全息再 现的光调制器的小尺寸限制。WO00/75699所述的拼砌方法允许再现较大 的场景，但其需要较深的显示装置。由于使用的像素数目增加，用于全息 图生成的计算负载和数据传输率的要求巨大，使得实时再现很困难。采用 连续拼砌方法时，如从WO00/75699中所知道的，对使用的SLM的动态 特性要很高。

因此，本发明的目的是提供用于二维和三维场景全息再现的投射装 置，其避开上述现有技术的解决方案表现出的问题，在大的再现空间中再 现和表现任何尺寸的场景，从而可以利用少量的光学元件以简便、便宜的 方式高质量地再现大的移动场景。
利用场景全息再现的投射装置达到上述目的，在该装置中，由充分相 干光照射并载有编码的全息图的光调制器，能以光学放大的方式投射。
根据本发明，投射装置除包含光调制器和发出充分相干光的照明装置 外，最好还包含含有第一和第二投射装置的投射系统。光调制器是小的空 间光调制器，这就是为什么以下将其称为微SLM。放大微SLM并通过第 一投射装置将其投射到第二投射装置，通过第二投射装置将微SLM的空 间频谱(傅立叶谱)投射到观测窗。观测窗因而是全息图的傅立叶平面采用 的衍射级的投射。为了使第一投射装置能够将整个微SLM投射到第二投 射装置，第一投射装置必须覆盖需要的衍射级的所有分布。这通过在第一 投射装置的平面中聚焦微SLM调制的光完成，其中生成空间频谱。为此， 可以利用在从波传播的方向看去的微SLM的后方会聚的波照明微SLM。 因而空间频谱的平面包括微SLM和第一投射装置的傅立叶平面。第二投 射装置和观测窗确定锥台状再现空间。向一个或多个观察者显示再现场 景，最好是再现的三维场景。再现空间继续到达第二投射装置后面的任何 范围。因此观察者可以通过大的再现空间中的观测窗观看再现的场景。在 本文件中，术语“充分相干光”表示能够为三维场景再现产生干涉的光。
根据本发明的上述投射装置因而仅包括很少的用于全息再现的光学 元件。与公知的光学装置相比，对光学元件的质量要求很小。这确保了投 射装置是便宜、简单而紧凑的设计，其中可以使用小的光调制器，例如先 前在投射装置中使用的微SLM。微SLM的有限尺寸也限制了像素数目。 这极大地减少了计算全息图需要的时间，从而可以使用市售的计算机装 置。
在本发明的较佳实施例中，可以将空间频率滤波器置于光调制器的空 间频谱平面中。
在像素的微SLM中编码的一维或二维全息图产生傅立叶平面中的空 间频谱的周期性再现，其中像素以规则图案设置。为了抑制或消除周期性， 空间频率滤波器，特别是光阀最好可以置于上述只允许需要的衍射级通过 的平面中。各个衍射级典型地是重叠的，以使光阀切断信息或使不希望的 信息导通。但是，微SLM上的信息的低通滤波使各个衍射级分离，从而 防止信息被光阀切断。上述光阀总体上可以解释为空间频率滤波器，其过 滤需要的衍射级，避免微SLM的量化误差和其他误差，或者以其他合适 的方法调制波场，比如用于补偿投射装置的像差。这可以例如通过增加球 面镜功能的空间频率滤波器完成。
另一优点在于完全防止了空间频谱减小到一个衍射级以及该衍射级 的投射，完全防止了光阀形成的观测窗的串扰，该串扰在使用矩阵光调制 器再现时会典型地出现。利用多路方法可以为左眼和右眼逐个地提供各自 的信息而没有串扰。仅上述方法使多个原因的多路技术成为可能。
使用不显示规则像素设置、也就是不引起取样的光调制器，傅立叶平 面也就不会显示周期性。因而光阀是多余的。上述光调制器例如是 OASLM。
另一较佳实施例可以包括第三投射装置，其置于光调制器附近，用以 生成空间频谱。
第三投射装置在其成像侧焦平面生成空间频谱，作为微SLM上编码 中的全息图的傅立叶变换。利用准直照明，使用第三投射装置最好，因为 没有上述投射装置的话，只有具有相对大的衍射角的光才能到达第一投射 装置。第三投射装置还可以置于微SLM的前面或后面。第三投射装置将 微SLM发出的光或波聚焦到其成像侧平面。微SLM还可以发出稍微汇聚 的波，利用其他投射装置改善上述波聚焦。但是，如果将会聚波用于照明， 则第三投射装置不是必需的，因为最好可以调整入射到微SLM中的再现 波使得其在第一投射装置的平面会聚。无论如何总有一个焦平面，微SLM 的傅立叶平面，第一投射装置也置于其中。
为了向大区域内的观察者提供观测窗，在观看再现场景时可以利用位 置探测系统探测至少一个观察者的眼睛位置。
观看再现场景时位置探测系统探测观察者的眼睛位置或瞳孔位置。根 据观察者的眼睛位置编码场景。然后可以根据新的眼睛位置追踪观测窗。 特别是提供了对实时变化的固定场景的表现和对透视图的放大变化的表 现。后者意味着场景的角度和位置的变化比观察者的角度和位置的变化 大。
投射装置中提供至少一个偏光元件，以便根据观察者眼睛的位置追踪 至少一个观测窗。上述偏光元件可以是机械、电子或光学元件。
偏光元件可以例如是可控光学元件，其如棱镜一样虚拟移位的光谱， 且置于第一投射装置的平面中。还可以将偏光元件设置在第二投射装置附 近。这样，偏光元件的功能与棱镜类似，可选择地，与透镜类似。这提供 了观测窗的横向和轴向追踪。上述使偏光元件靠近第二投射装置的设置最 好，因为从光源到第二投射元件的整个投射系统是静态的。这意味着到达 第二投射装置的光学路径总是不变的。首先，这将减低对该部分光学系统 的要求，因为第一和第二投射装置的进光口可以保持为最小。如果移位微 SLM或其图像以追踪观测窗，则第一和第二投射装置的进光口总是需要 达到更大。这将极大地降低对第二投射装置的要求。其次，光学系统的上 述静态部分的投射特性可以被最恰当地校正。第三，微SLM的图像不会 在第二投射装置上移位。这样的效果在于例如第二投射装置上的二维场景 再现的位置与观察者位置无关。
根据本发明通过场景全息再现的方法进一步达到上述目的，第一步， 在第一投射装置的平面上生成空间频谱，作为编码全息图的傅立叶变换， 第二步，第一投射装置将光调制器投射到第二投射装置的平面，第二投射 装置将空间频谱从第一投射装置的平面投射到观察者平面的至少一个观 测窗，在第二投射装置和观测窗之间延伸的再现空间内以放大的方式为至 少一个观察者显示再现的场景，再现空间的大小因光调制器的放大投射而 增加。
根据本发明，再现场景的第一步中，由光调制器中编码的全息图的傅 立叶变换表示的空间频谱，此处为微SLM，在采用相干或充分相干照明 的第一投射装置的平面中形成。在第二步中，第一投射装置将微SLM投 射到第二投射装置的平面，从而放大SLM。微SLM向第二投射装置的投 射也可以是微SLM向第二投射装置附近的投射。跟着微SLM的放大投射， 第三步中第二投射装置将空间频谱从第一投射装置投射到观察者平面，从 而在观察者平面中形成观测窗。因而增大从观测窗延伸到第二投射装置并 以放大的方式为一个或多个观察者显示再现场景的再现空间。应当注意的 是，再现空间不由第二投射装置和观测窗限制，而是向后延伸超过第二装 置。
利用上述新方法，可以以放大的方式在大的再现空间高质量地同时或 顺序显示二维和/或三维场景。在混合的二维和三维再现的情况下，用于二 维再现的平面最好位于三位场景中。在仅二维再现的情况下，用于二维再 现的平面最好与第二投射装置的平面同时存在。这种情况下用二维图像编 码的微SLM的放大投射接着在上述平面中出现。最好二维图像也可以朝 向或远离观察者移动。
本发明的较佳实施例中，投射装置的像差在计算全息图时便予以考 虑，并由光调制器补偿。
像差导致频谱和投射中的干扰，其对再现质量有负面影响。将第一投 射装置定位在微SLM的傅立叶平面导致用于投射的第一投射装置的聚焦 的最小横向范围。这确保第一投射装置的像差最小。还必须确保第一投射 装置以放大的方式投射微SLM的全部，将其均匀照射到第二投射装置。 第二和可能的其他投射装置的像差可以由微SLM补偿。可用附加的相位 偏差容易地补偿相位误差形式的像差。
空间频率滤波器还可以补偿用在投射装置中的投射装置的像差。
附图说明
本发明的其他实施例由其他从属权利要求限定。本发明的实施例将在 以下详细解释并结合附图说明。本发明的原理将基于单色光的全息再现进 行解释。但是，所属技术领域的技术人员应当知道本发明可以用于色彩全 息再现，如实施例中的说明所表示的。
图1表示根据本发明的利用投射系统进行场景全息再现的投射装置的 工作原理。
图2表示斜面波撞击光调制器时图1所示的投射装置的细节。
图3表示会聚波撞击光调制器时图1所示的投射装置的细节。
图4表示根据本发明的具有反射型光调制器和分光元件的投射装置的 另一实施例。
图5表示用于追踪观测窗的投射装置中的偏光元件。
图6表示投射装置中追踪观测窗的另一种可能。
图7表示根据本发明的将凹面镜用作第二投射装置的投射装置另一实 施例。
图8表示观察场景的单个再现点时图1所示的投射装置。

图1表示根据本发明的投射装置的工作原理，其中投射系统3将 在此表示为点光源的照明装置1投射到观察者平面6。投射系统3包 含第一投射装置4和第二投射装置5。光源1发出场景全息重现所需 的相干或充分相干光。光源1可以是激光、LED或其他光源，可以采 用滤色片。
现参照图1说明投射装置的工作原理。光源1发出的波由准直镜 L转换成平面波7。从光源1发出的波7，通过准直镜L成为平面波， 其以直角撞击带有排列成规则图案的像素的透射空间光调制器 (SLM)8，上述SLM表现编码的动态全息图2，例如CGH，其中在SLM8 的等距位置调制平面波7的波阵面，以便形成需要的波阵面。空间光 调制器8的尺寸很小，这就是下面将其称为微SLM的原因。
从光传播的方向看，微SLM8的后面是第三投射装置9。此处为 透镜的第三投射装置9在透射的微SLM8的情况下也可以置于其前 面，在受到平米波7照射时，在第三投射装置的成像侧焦平面10产 生微SLM8编码的信息的空间频谱，由傅立叶变换表示。空间频谱也 称为傅立叶谱。如果用非平面波、会聚波或渐散波照射微SLM8，则 焦平面10沿光轴11移位。
如果微SLM8受到平面波照射并且投射装置中没有第三投射装 置9，则只有衍生角足够大的光才能到达第二投射装置5。
第一投射装置4置于第三投射装置9的焦平面10附近。第一投 射装置4将微SLM以放大的方式投射到平面12(或其附近)和第二 投射装置5上。此处，第二投射装置5是比其他投射装置4和9大很 多的透镜，使得再现空间(锥台)14中再现的场景13的尺寸尽量大。 微SLM8投射到平面12的同时，其空间频谱由第二投射装置5投射 到观察者平面6。这样就形成实际上不存在的虚拟观测窗15，其范围 对应于空间频谱的周期的投射。观察者可以通过观测窗15看到再现 的场景13。场景13的再现在观测窗15边缘与第二投射装置5之间 伸展的锥台形再现空间14内产生。再现空间14也可以向后延伸直到 超出第二投射装置5的任何范围。
由于通过微SLM8的信息是等距扫描的，排列在矩阵中，所以该 微SLM在第三投射装置9的焦平面10的周期延续中产生多个衍射 级。该周期延续在焦平面10具有一个周期间隔，其大小与微SLM8 的间距成反比。该间距与微SLM8中的扫描位置之间的距离一致。因 此第二投射装置5将焦平面10中的周期分布投射到观察者平面6。 观察者平面6的衍射级中的观察者可以用他的一只眼睛看到无干扰 的重现场景13，但他的另一只眼睛可以同时感觉到干扰的高衍射级。
对于排列在矩阵中的低分辨率的光调制器，即像素间距＞＞λ(再 现波长)，周期角可以用适当的近似值(λ/间距)表示。假定波长λ ＝500nm，微SLM8的间距为10μm，衍射角可以达到1/20 rad(弧 度)。如果第三投射装置9的焦距是20mm，则上述角度对应的周期 间隔的横向范围约为1mm。
为了抑制周期性，将光阀16置于第一投射装置4后面的焦平面 10中，上述光阀仅允许一个周期间隔或需要的衍射级通过。在该实 例中，光阀用作低通、高通或带通滤波器。光阀16由第二投射元件 5投射到观察者平面6，在此处形成观测窗15。投射装置中的光阀16 的优点在于在防止其他周期对另一只眼睛或其他观察者的眼睛的串 扰。但是微SLM8的有限带宽的空间频谱是它的一个必要条件。
在焦平面10中不显示周期性的空间光调制器，例如光可寻址光 调制器(OASLM)，不需要光阀16。
空间光调制器通常排列在矩阵中。因而焦平面10中的空间频谱 是周期连续的。另一方面，三维场景通常需要全息图2在微SLM8中 编码，其空间频谱超过焦平面10的周期间隔。这导致个别衍射级的 重叠。该焦平面10中的光阀16在这种情况下一方面切断使用的衍射 级的信息运载部分，另一方面允许高衍射级通过。为了抑制上述结果， 通过在先滤波使三维场景限于焦平面10的空间频谱。在计算全息图 时已经考虑过在先滤波或带宽限制。带宽受限的衍射级因而互相分 开。焦平面10中的光阀16将限制高衍射级而不会限制选定的衍射级。 这避免了观察者的另一只眼睛或其他观察者的眼睛的串扰。
可以将光阀16扩展以形成空间频率滤波器。空间频率滤波器是 改变入射波幅度和/或相位的复调制元件。空间频率滤波器因而除提 供分离衍射级功能以外还提供其他功能，例如抑制第三投射装置9的 像差。
为了能够根据观察者眼睛的移动追踪观测窗15，投射装置设有 位置探测系统17，在观看再现的场景13时探测观察者眼睛的当前位 置。上述信息用于采用适当的方式追踪观测窗15。因而可以使微 SLM8上的全息图2的编码适用于当前眼睛的位置。再编码再现的场 景13，使其根据观察者的位置呈现给水平和/或垂直移动和/或转动的 观察者。特别是提供了透视图实际变化的固定场景的图像和透视图放 大变化的图像。后者意味着目标的角度和位置的改变大于观察者的角 度和位置的改变。投射装置包括图5中详细表示的用于追踪观测窗 15的偏转元件(图1中未示)。
如果微SLM8具有低分辨率，则观测窗15不允许双眼同时观看 再现的场景13。可以继续在另一观测窗或同时利用第二光通路对观 察者的另一只眼睛寻址。如果微SLM8具有足够高的分辨率，则可以 在一个微SLM上编码用于右眼和左眼全息图，并应用空间多路方法。
如果采用一维空间光调制器，则只能一维再现。如果一维空间调 制器垂直排列，则再现也只是垂直的。利用上述垂直编码的全息图， 空间光调制器的空间频谱表示焦平面10中的周期延续仅出现在垂直 方向。因而离开一维空间光调制器的光波在水平方向传播。如果采用 一维空间光调制器，则必须使用其他聚焦光学元件例如柱面透镜在垂 直于再现方向聚焦。
图2表示图1所示的投射装置的细节。明确地说，该细节表示具 有投射装置4和9以及光阀16的微SLM8。在该实施例中不是使平 面波7如图1所示的以直角撞击微SLM8，而是采用倾斜的平面波阵 面18。如果将迂回相位编码(detour phase encoding)方法用于编码 全息图2，则特别有好处。迂回相位编码时，如果使用纯幅度全息图， 则倾斜波以需要的相位撞击相邻的像素。如果据此选择入射角，则例 如每隔两个像素的相位相同(Burckhardt编码)。根据上述方法，三 个像素编码一个复值。采用迂回相位编码方法时，除衍射1级或衍射 -1级以外，阻挡所有的衍射级。
在这种情况下，衍射0级的中心与焦平面10中的光轴线11成直 角，如虚线所示。设置第一投射装置4和光阀16使得衍射1级或衍 射-1级可以通过，如实线所示。
图3也表示图1的投射装置的细节。代替以直角装置全息图的平 面波的是，会聚波19用于再现。从图中可以看出，如果调整会聚波 19使得第一投射元件4位于会聚波19的焦点，且微SLM8中编码的 编码全息图2的空间频谱生成于焦平面10中，则在会聚照明的情况 下可以省略第三投射装置9。如果撞击波的会聚改变，则会聚点沿光 轴线11移位。
图4表示根据本发明的投射装置的另一实施例，其具有反射的微 SLM8和分光元件20。分光元件20置于第三投射装置9和第一投射 装置4之间，目的在于引导入射平面波7。分光元件20可以是单色 或二色分光立方体、半透镜或其它任何波束耦合装置。
由于该实施例中的微SLM8是反射微SLM8，而且因反射光要覆 盖两倍的距离，所以全息图2的编码必须因此而调整。如果以三原色 RGB(红-绿-蓝)连续再现场景13，则通过二色分光镜入射的光波7 特别有益。该实施例中没有表示各个原色的三个光源。与图1结合说 明再现的场景。连续再现的特殊优点在于采用相同的光通路。仅编码 必须调整以便以不同的波长λ再现。
本实施例可以改进，其中为三原色RGB中的每一个提供单独的 通道，上述通道包含发射一个原色光的光源、微SLM8、投射装置4 和9以及光阀16或空间频率滤波器。另外，如果利用会聚波照射全 息图，则又可以省略第三投射装置9。此外，分光元件可以用于结合 三个通道。为了对场景13进行同时的色彩再现，可以提供分光元件， 其由置于一起的四个独立棱镜构成，具有不同的波长相关的透射率和 反射率值的二色介面层。三个侧面用于入射一个原色的通道的光，而 以层叠方式通过第四个侧面离开分光元件。上述由三原色组成的光随 后进入第二投射装置5再现彩色场景。
上述三个通道也可以平行方式排列。第二投射装置5通常可以由 全部三个通道使用。这种方法下，以全部三种色彩同时再现场景。
此外，可以为观察者的每只眼睛提供单独的通道。另外，每个通 道包含一个原色的单色光源和微SLM8、投射装置4和9，以及光阀 16。第二投射装置5因此通常可以由全部三个通道使用。因而两个通 道将其观测窗投射到观察者的眼睛。
此外，可以为观察者的眼睛提供独立的通道，其中每个通道包括 三原色RGB的三个子通道。
对于前述任何可能的色彩再现，必须确保各个原色中的三个独立 再现是适合的。
上面的实施例也允许根据观察者眼睛的位置追踪观测窗15，如 果观察者移动的话。图5表示一种追踪观测窗15的方法的工作原理。 为了追踪在图中用箭头表示的观察者平面6中的观测窗15，光束利 用偏光元件(deflection elements)21在焦平面10后偏转，此处偏光元 件由多面镜表示。这样就使观测窗15追踪到观察者。可以将诸如多 边镜，检电镜和棱镜的机械偏光元件或诸如可控栅极的光学偏光元件 用作偏光元件21。
如图6所示，可以用一种特别好的方法追踪观测窗15。此时偏 光元件21用作可控棱镜。偏光元件21置于第二投射装置5的附近， 也就是从光传播的方向看去在第二投射装置的前面或后面，或者集成 到第二投射装置5本身。这样偏光元件21就起到棱镜的作用，可选 择地，起到透镜的作用。这为横向、可选地为轴向追踪观测窗15作 准备。
上述具有棱镜功能的偏光元件21可以例如通过在一种透明材料 制成的基材中嵌入充满双折射液晶的棱镜状元件制造，或通过将上述 元件用与该元件的折射率不同的一个基材包围制造。透过上述多个元 件中的一个偏光的光束的角度由基底材料的折射率和液晶材料的折 射率之比决定。因此，偏光角度可以依靠电场控制，以便追踪到达观 察者的观测窗15。
还可以通过移置垂直于光轴线11的移动光源1追踪观测窗15。 必须根据焦平面10上的焦点的新位置移置第一投射装置4和光阀16。 微SLM8的衍射0级又将位于焦平面10上的焦点周围。
图7表示根据本发明的投射装置的另一实施例，其将凹面镜22 用作第二投射装置5，而不是图1所示的透镜。场景如结合图1说明 地再现。但是第一投射装置4不将微SLM8投射到平面12，而是将 其投射到凹面镜22的平面23或其周围。因为波由凹面镜22反射， 所以依照上述反射形成观测窗15。因此，可以观察到再现场景13的 再现空间14在观测窗15和凹面镜22之间形成。如上所述，再现空 间14还可以继续向后直到超出凹面镜22的任何范围。因此，可以提 供更紧凑的投射装置。与透镜相比，采用凹面镜22的其他优点是其 更容易制成无像差，制造简便，重量轻。
采用平焦镜(flat focusing mirror)作为投射装置5是非常有益的。 上述投射装置5可以是全息光学元件(HOE)或者衍射光学元件(DOE)。 投射装置5具有使再现波反射后在观测窗15会聚的相位图样。HOE 或DOE形式的投射装置5与凹面镜22的作用相同。HOE或DOE的 优点为平板设计且制造便宜。上述镜可以利用公知方法制造，例如干 涉测量法，平板印刷，凸浮法，模压固化，挤压或其他方法。它们由 光阻材料，聚合物，金属，玻璃或其他基材制成。它们也可以在外表 有反射涂层。
图8表示观察场景13的再现点24时根据图1的投射装置。与两 个投射装置4和9相比大很多的投射装置5必须仅在小面积无像差。 现在为了便于理解，仅讨论场景13的一个再现点24，尽管场景由多 个点组成。点24仅在观测窗15中可见。观测窗15是选定的衍射级 从平面10的投射。将它用作窗，观察者可以通过该窗看到再现的场 景13。全息图2的带宽受限的编码如上所述。必须采用上述方法以 防止高衍射级重叠。确保衍射级不会在平面10中重叠。对于向观察 者平面6的投射也是这样。再现场景13的每个点都仅由第二投射装 置5上的微SLM8的一部分产生。观测窗15的边缘光通过点24投射 到第二投射装置5，说明了为再现点24起作用的投射装置5上的一 个小面积。这意味着投射装置5上用于再现场景中的一个点的面积是 有限的。上述面积比大的第二投射装置5小。因此相干需求仅与上述 小面积有关，特别是涉及对充分小的波阵面失真＜＜λ/10的需求时。 在上述小面积中投射必须有很高的相干质量，必须考虑到场景13的 所有点。因而跨过整个投射装置5的极低的波阵面失真并非必要。对 第二投射装置5的要求因而大部减少为几何形状的稳定性。
此外，投射装置不仅仅采用微SLM8再现很大的二维和三维场景 13，该场景在再现空间14内再现并可以通过观测窗15观察，但最好 同时矫正光学投射装置4、5和9。应当将无像差投射装置用于全息 再现。现在说明矫正像差的实例。第三投射装置9的像差的形式为相 位误差，该误差使波阵面偏离理想波。在无编码信息的全息图中，平 面波离开微SLM8，该波应该是衍射受限的并聚焦于平面10，其中放 置有第一投射装置4和空间频率滤波器16，后者形成光阀，用以抑 制不希望的衍射级并达到其他例如校正像差的功能。
像差会偏移上述聚焦，从而导致空间频谱的干扰，其对再现质量 有负面影响。相位误差可以由附加相位偏移容易地补偿。用于矫正第 三投射装置9的其他装置已结合空间频率滤波器的功能进行了说明。
第一投射装置4对微SLM8的放大投射在第二投射装置5典型地 显示出像差。投射装置4是一个放大光学元件，例如是用于背投电视 机且商业上可行的投射系统。主要需要的是图像的锐度，以便在上述 光学元件中很大程度地抑制主球面像差以及彗形像差和散光像差。虽 然使用上述装置的观察者忍受剩余的失真和场曲，但是用于目前的全 息图投射装置时上述像差导致十分大偏移的再现。第一投射装置4的 失真导致投射装置5上的微SLM8的放大投射产生横向几何偏差。第 二投射装置5发出的波将不在再现目标点的位置会聚，而是产生移 位。
将微SLM8投射到第二投射装置5时，像差的主要类型是场曲。 场曲意味着需要的相位值在透射装置5上被歪曲，影响三维失真，也 就是横向偏移和轴向偏移。利用设计合理、制造公差较小的第一投射 装置4可以将场曲和失真以及彗形像差和散光的两种影响保持足够 小，但代价较为昂贵。投射装置中通过场曲的相位误差最好可以由微 SLM8补偿。上述相位误差可以由附加的相位偏移补偿。也可通过在 编码过程中处理它们而减小彗形像差和散光像差。可以例如通过选择 微SLM8的像素补偿失真，使全息值在被确定为考量失真的像素的位 置编码。可以以类似方式利用微SLM8补偿第二投射装置5的像差， 如为第一投影装置4中所述的。第二投射装置发出的波的偏移必须典 型地远小于λ/10。这就要求光学元件只有通过较大的努力才能满足。 充分利用上述矫正方法，也可以通过在编码过程中考虑第二投射装置 5的像差将其简便地矫正。
通常微SLM8允许减小或补偿投射装置4、5和9的任何像差。 在再现前以合适的方式发现像差。从而通过微SLM8的附加相位偏移 补偿计算出的相位误差。
该投射装置允许将小的空间光调制器用于再现和观察大的二维 或三维场景。观看再现场景时，观察者可以在观察者平面6内移动。 二维和三维场景可以同时出现或一个接一个地出现。此外，投射装置 由市售的光学元件组成，其对制造精度的要求很低并且没有像差。首 先，可以用微SLM8矫正投射装置4和5，其次，它们仅在跨过大投 射装置5的小面积需要极少的波阵面失真，而不是跨过整个元件。
在仅二维显示的特定情况下，如目前的电视图像，图像投射到投 射装置5附近或其上。计算全息图2，使二维场景在第二投射装置5 的平面12(或平面23)中再现。此外，通过计算全息图2观看场景 时，观察者可以轴向移动再现二维场景的平面。因而可以将再现朝向 或远离观察者移动。此外，可以放大细节使观察者能够看到特写。上 述动作可以由观察者直接或交互地完成。
全息投射装置的可能应用包括在例如计算机显示器、电视屏幕、 电子游戏的私人或工作环境中，显示信息的自动化行业中，娱乐业中， 医学工程中-此处特别是微创外科手术应用或断层X射线扫描确立的 信息的空间再现，以及再现表面轮廓的军事工程中进行一维，二维或 三维再现的显示器。所属技术领域的技术人员应当明白投射装置也可 以用于以上未提到的其他领域。