Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung von vorzugsweise dreidimensionalen Objekten oder Szenen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine nah am Auge eines Nutzers vorgesehene Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise ein Head-Mounted-Display, wobei ebenfalls auch Head-Up-Displays mit eingeschlossen sein sollen.

Für ein Head-Mounted-Display (HMD) oder ein ähnliches nah am Auge eines Nutzers befindliches (Near to eye) Display oder Anzeigevorrichtung ist es wünschenswert und vorteilhaft, einen kompakten und leichten optischen Aufbau zu schaffen und zu gewährleisten, da diese Art von Displays am Kopf eines Nutzers getragen werden und dem Nutzer ein angenehmes Tragegefühl vermittelt werden soll.

Bei einem AR (Augmented Reality - Erweiterte Realität) - Head-Mounted-Display ist es zudem wünschenswert, dass ein Nutzer einerseits in der Lage ist, seine natürliche Umgebung möglichst ohne Störungen durch das Head-Mounted-Display wahrnehmen zu können, und andererseits die durch das Head-Mounted-Display selbst dargestellten Inhalte gut und ohne Probleme zu erkennen.

Bei Verwendung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und einer optischen Anordnung zur Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung sollte die optische Anordnung jedoch so konzipiert sein, dass sowohl Licht von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als auch Licht von einer natürlichen Umgebung des Nutzers oder Betrachters zu seinem Auge bzw. Augen geführt werden bzw. gelangen können.

Von großer Wichtigkeit für den Nutzerkomfort bei einem Head-Mounted-Display ist auch das Sichtfeld (Field of View, FoV). Ein möglichst großes Sichtfeld ist daher vorteilhaft.

Bekannt sind auch AR - Displays bzw. AR-Anzeigevorrichtungen, die einen Lichtleiter oder einen Wellenleiter verwenden, um Licht von einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zu einem Auge zu richten bzw. zu lenken. Durch den Lichtleiter bzw. Wellenleiter hindurch sieht dann ein Nutzer zusätzlich seine natürliche Umgebung.

Ein derartiger Lichtleiter, der teilreflektierende Spiegel zum Auskoppeln des Lichtes aufweist, um bei geringer Dicke des Lichtleiters ein relativ großes Sichtfeld zu erreichen, wird in der US 6,829,095 B2 beschrieben. Licht, das unter einem bestimmten Winkel in diesen Lichtleiter eigekoppelt wird und im Lichtleiter im Zick-Zack-Modus bzw. über Totalreflexion propagiert, trifft in einem Auskoppelbereich auf teilreflektierende Spiegel. Mittels eines teilreflektierenden Spiegels wird das Licht unter dem gleichen Winkel, unter dem es in den Lichtleiter eingekoppelt wird, aus dem Lichtleiter wieder ausgekoppelt. Hierbei wird das Licht eines sich im Unendlichen befindlichen Szenenbildes in den Lichtleiter eingekoppelt. Wird ein derartiger Lichtleiter, wie in der US 6,829,095 B2 offenbart, in Verbindung mit einem räumlichen Lichtmodulator (SLM) verwendet, wie zum Beispiel ein LCOS (Liquid Crystal on Silicon SLM) oder ein selbstemittierender OLED (Organic Light Emitting Device) SLM, der in das Unendliche abgebildet wird, so breitet sich Licht von einem einzelnen Pixel des räumlichen Lichtmodulators im Wesentlichen parallel zueinander aus. Licht von unterschiedlichen Pixeln des räumlichen Lichtmodulators unterscheidet sich jedoch je nach Lage der Pixel auf dem räumlichen Lichtmodulator durch seinen Ausbreitungswinkel. Wird demnach Licht, das von einem Pixel des räumlichen Lichtmodulators ausgeht und einen festen Ausbreitungswinkel hat, in den Lichtleiter eingekoppelt und an einer anderen Position unter dem gleichen Winkel wieder aus dem Lichtleiter ausgekoppelt, so trifft das Licht auch unter dem gleichen Winkel auf das Auge eines Betrachters des Lichtleiters.

In einem solchen Fall, wenn der räumliche Lichtmodulator ins Unendliche abgebildet wird und ohne Vorhandensein eines Lichtleiters ein Betrachter ein Bild des räumlichen Lichtmodulators im Unendlichen sehen würde, würde die Propagation des Lichts durch den Lichtleiter vorteilhaft die Tiefenposition des Bildes des räumlichen Lichtmodulators unverändert lassen. Die Auskoppelposition und auch der optische Weg, den das Licht durch den Lichtleiter zurücklegt, haben dabei keinen Einfluss auf die Tiefenposition des Bildes des räumlichen Lichtmodulators. Ein Betrachter nimmt somit weiterhin ein Bild des räumlichen Lichtmodulators im Unendlichen wahr. Die Lage eines Pixels auf dem Bild des räumlichen Lichtmodulators ergibt sich durch den Auskoppelwinkel des Lichts von diesem Pixel aus dem Lichtleiter. Das Auge des Betrachters sieht dann das Bild des räumlichen Lichtmodulators durch den Lichtleiter in der gleichen Weise, als wenn das Auge direkt auf das Bild des räumlichen Lichtmodulators blicken würde, in dem Fall, wenn kein Lichtleiter vorhanden wäre.

Eine derartige Anordnung würde jedoch nur funktionieren für ein Bild des räumlichen Lichtmodulators im Unendlichen. Dies lässt sich wie folgt erklären: Licht von demselben Pixel des räumlichen Lichtmodulators, das in den Lichtleiter eingekoppelt und von unterschiedlichen teilreflektierenden Spiegeln ausgekoppelt wird, legt unterschiedlich lange optische Wege im Lichtleiter zurück. Dies ist jedoch nicht von Bedeutung, solange das Bild des Pixels unendlich weit weg vom Auge des Betrachters ist, weil die Wege des Lichts von dem Bild des Pixels durch den Lichtleiter zum Auge dann alle unendlich lang sind. Die unterschiedlichen Wege des Lichts vom Pixel zum Auge des Betrachters würden aber eine wichtige Rolle spielen, wenn durch eine Abbildung im Lichtweg vor der Einkopplung in den Lichtleiter das Bild des räumlichen Lichtmodulators in endlicher Entfernung zum Auge erzeugt wird. Dann würden die unterschiedlichen Wege des Lichts von demselben Pixel des räumlichen Lichtmodulators, das in den Lichtleiter eingekoppelt und von unterschiedlichen teilreflektierenden Spiegeln ausgekoppelt wird, bewirken, dass die für einen Betrachter sichtbare Tiefenposition des Bildes durch unterschiedliche teilreflektierende Spiegel in unterschiedlicher Weise beeinflusst wird. Ein Betrachter würde dann durch einen ersten teilreflektierenden Spiegel ein Bild des Pixels in einer anderen Entfernung sehen als durch einen benachbarten zweiten teilreflektierenden Spiegel.

Zumindest ist es bei Verwendung eines derartigen Lichtleiters gemäß der US 6,829,095 B2 in einer Anzeigevorrichtung notwendig, dass im Lichtweg vor der Einkopplung in den Lichtleiter ein Bild des räumlichen Lichtmodulators im Unendlichen erzeugt wird. Von jedem Pixel des räumlichen Lichtmodulators propagiert somit paralleles Licht durch den Lichtleiter. Es ist dann möglich, im Lichtweg nach der Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter, d.h. zwischen dem Lichtleiter und dem Auge eines Betrachters, eine Linse anzuordnen, die die Bildlage des räumlichen Lichtmodulators verändert. Da die Linse, die die Bildlage verändert, im Lichtweg erst nach der Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter angeordnet ist, hat in diesem Fall der optische Weg des Lichts im Lichtleiter keinen Einfluss auf die Tiefenposition des Bildes des räumlichen Lichtmodulators. Durch diese Linse wird jedoch auch das Licht aus der natürlichen Umgebung des Betrachters, das durch den Lichtleiter hindurchtritt, abgelenkt, so dass dann Objekte aus der natürlichen Umgebung des Betrachters in einer falschen Entfernung zum Betrachter erscheinen. Es sind daher Anordnungen bekannt, die eine Kompensationslinse auf der anderen, dem Auge abgewandten Seite des Lichtleiters vorsehen. Das Licht von der natürlichen Umgebung tritt dann durch beide Linsen hindurch, wobei die Kompensationslinse den Fokuseffekt der Linse zwischen dem Lichtleiter und dem Auge aufhebt. Das vom räumlichen Lichtmodulator ausgehende Licht tritt nur durch eine der beiden Linsen, so dass durch diese Linse das Bild des räumlichen Lichtmodulators in der Tiefe verschoben werden kann. Das Licht von der natürlichen Umgebung des Betrachters tritt jedoch durch beide Linsen, so dass die natürliche Umgebung in einer normalen von der Anzeigevorrichtung nicht veränderten festen Entfernung erscheint.

Durch eine derartige Ausführung einer Lichtleiter-Anordnung entsteht für einen Betrachter ein Bild des räumlichen Lichtmodulators in einer endlichen festen Tiefe. Wie bereits erwähnt, muss jedoch der Lichtweg vom räumlichen Lichtmodulator bis zur Auskopplung des Lichtes aus dem Lichtleiter dem eines Bildes des räumlichen Lichtmodulators im Unendlichen entsprechen.

Ein derartiger Lichtleiter erzeugt somit ein Bild eines räumlichen Lichtmodulators in einer festen Tiefe. Es ist dabei möglich, entweder monoskopische Bilder für ein Auge eines Betrachters oder beispielsweise auch mit einer Kombination von separaten Lichtleitern für das linke und das rechte Auge eines Betrachters stereoskopische Bilder in einer festen Tiefe zu erzeugen. Ein einzelner Lichtleiter ist dabei nur in der Lage, in einer Richtung ein großes Sichtfeld zu erzeugen. Um das Sichtfeld sowohl horizontal als auch vertikal aufzuweiten, kann eine Kombination von zwei Lichtleitern verwendet werden, die senkrecht zueinander angeordnet sind und von denen beispielsweise ein erster Lichtleiter das vertikale Sichtfeld und ein zweiter Lichtleiter das horizontale Sichtfeld bestimmt und erzeugt.

Dünne Lichtleiter, die ein einzelnes Prisma oder einen einzelnen Spiegel verwenden, um Licht einzukoppeln, aber mehrere teilreflektierende Spiegel, um Licht auszukoppeln, weisen eine im Vergleich zu ihrer Auskoppelfläche relativ kleine Einkoppelfläche auf.

Um Licht von einem großen Sichtfeld auf einer begrenzten Fläche in einen Lichtleiter einkoppeln zu können, ist es notwendig, dass das Licht von allen Pixeln des räumlichen Lichtmodulators auf oder nahe der Einkoppelfläche des Lichtleiters auf einen kleinen Bereich konzentriert wird. Mit anderen Worten, eine Projektionsoptik zur Abbildung des räumlichen Lichtmodulators sollte ihre Austrittspupille an oder nahe der Einkoppelfläche des Lichtleiters besitzen, damit das Licht eingekoppelt werden kann.

Ferner sind holographische Head-Mounted-Displays (HMD) mit einem virtuellen Betrachterbereich oder Betrachterfenster bekannt, aus dem heraus eine vorzugsweise dreidimensionale (3D) Szene sichtbar und beobachtbar ist. Holographische Darstellungen weisen den Vorteil auf, dass tatsächlich Tiefe generiert und daher ein Vergenz-Akkommodation-Konflikt vermieden wird. Der Vergenz-Akkommodations-Konflikt tritt insbesondere bei stereoskopischen Anzeigevorrichtungen bzw. Displays auf, wie beispielsweise in der US 6,829,095 B2 offenbart, wenn ein Betrachter auf die Displayfläche bzw. auf die Fläche des räumlichen Lichtmodulators fokussiert, so dass er diese scharf wahrnimmt. Die Disparation der beiden dargestellten stereoskopischen Bilder suggeriert dreidimensionale Objekte, die vor oder hinter der Displayfläche zu sehen sind. Dabei konvergieren die Augen auf den scheinbaren Abstand dieser Objekte von der Displayfläche. Dadurch wird das Objekt fixiert und soll scharf wahrgenommen werden. Jedoch befindet sich das Objekt nicht wirklich in einem Abstand von der Displayfläche, so dass der Betrachter das Objekt, wenn er dieses fixiert, nun nicht mehr scharf sieht. Dadurch kann es sehr häufig bei Betrachtern zu Kopfschmerzen oder anderen Arten von Unwohlsein beim Betrachten von stereoskopischen Szenen oder Objekten kommen.

Diese negativen Einflüsse können jedoch bei der Verwendung von holographischen Anzeigevorrichtungen oder Displays umgangen werden. In der US 8,547,615 B2 wird ein Head-Mounted-Display mit einem virtuellen Betrachterbereich beschrieben, bei dem der Betrachterbereich wahlweise entweder als Fouriertransformierte des räumlichen Lichtmodulators oder als Bild des räumlichen Lichtmodulators erzeugt wird. In der US 9,406,166 B2 ist ein holographisches Head-Mounted-Display mit einem virtuellen Betrachterbereich offenbart, das ein großes Sichtfeld mittels einer Kachelung oder Segmentierung erreicht (Tiling). Dabei werden mit einem räumlichen Lichtmodulator und einem geeigneten optischen System zeitlich nacheinander verschiedene Teile des Sichtfelds erzeugt, die von einem virtuellen Betrachterbereich aus sichtbar sind. In diesem Dokument wird die Kachelung/Segmentierung auch beschrieben als „eine aus Segmenten zusammengesetzte Mehrfachabbildung des räumlichen Lichtmodulators", weil für jedes Segment jeweils der räumliche Lichtmodulator abgebildet wird.

In einer Ausführungsform der US 9,406,166 B2 ist auch der Einsatz eines Wellenleiters offenbart, in den mittels Gitter, insbesondere Volumengitter, Licht eingekoppelt und ausgekoppelt wird. Unter anderem kann die Verwendung von Gittern mit großen Ablenkwinkeln bei einer holographischen Rekonstruktion Aberrationen in der Bildlage des räumlichen Lichtmodulators und der Objektpunkte der dreidimensionalen Szene erzeugen, die aufwendig korrigiert werden müssen. Demgegenüber wäre die Verwendung eines Lichtleiters, bei dem der Lichtweg nur über Prismen umgelenkt und/oder an Spiegeln reflektiert wird oder höchstens Gitter mit kleinen Ablenkwinkeln, wie zum Beispiel Winkel < 15 Grad, aufweist, vorteilhaft, weil dabei im Vergleich zu einer Ablenkung mit Gittern geringere Aberrationen entstehen. In einer derartigen holographischen Anzeigevorrichtung gemäß der US 8,547,615 B2 oder auch der US 9,406,166 B2, wird eine dreidimensionale Szene mit Objektpunkten, die in unterschiedlichen Tiefenebenen liegen, erzeugt. Es wird dabei wenigstens annähernd kohärentes Licht eingesetzt. Durch in den räumlichen Lichtmodulator eingeschriebene bzw. kodierte Subhologramme werden Objektpunkte erzeugt, die sich vor oder hinter dem räumlichen Lichtmodulator befinden. Bei hinreichend kohärenter Beleuchtung des räumlichen Lichtmodulators entstehen diese Objektpunkte als Fokuspunkte im Raum bereits in der Umgebung des räumlichen Lichtmodulators, d.h. im Lichtweg vor einer möglichen Einkopplung des Lichtes in einen Lichtleiter, sofern der Lichtleiter zwischen dem räumlichen Lichtmodulator und einem Auge eines Betrachters einer zu rekonstruierenden Szene angeordnet ist.

Auch wenn der räumliche Lichtmodulator selbst bei einer holographischen Anzeigevorrichtung in eine unendliche Entfernung abgebildet werden würde, so würden die Objektpunkte der zu rekonstruierenden dreidimensionalen Szene in einer endlichen Entfernung zum Auge des Betrachters liegen. Bei Einsatz eines Lichtleiters in einer Anzeigevorrichtung, die auf holographischer Basis dreidimensionale Szenen erzeugt und darstellt, ist es somit notwendig, dass nicht nur Licht von einer einzelnen Ebene, d.h. der Ebene des räumlichen Lichtmodulators, durch den Lichtleiter propagiert, sondern auch Licht von einem dreidimensionalen Volumen von Objektpunkten, und dass diese Objektpunkte für einen Betrachter, der durch den Lichtleiter hindurchschaut, ohne wesentliche Störungen zu sehen sind.

Ein Lichtleiter, der nur für die Propagation von Licht eines Bildes des räumlichen Lichtmodulators im Unendlichen funktionieren würde, wie beispielsweise die Lichtleiteranordnung gemäß der US 6,829,095 B2, erscheint daher so nicht geeignet für die Anwendung in einer holographischen Anzeigevorrichtung.

Zudem ergibt sich der Nachteil, dass die Verwendung von wenigstens annähernd kohärentem Licht, wie es für eine holographische Rekonstruktion erforderlich ist, bei einem Lichtleiter, der auf teilreflektierenden Spiegeln basiert, wie beispielsweise in der US 6,829,095 B2 offenbart, zu störenden Interferenzen von Licht führt, das beispielsweise vom selben Pixel des räumlichen Lichtmodulators ausgeht aber nach unterschiedlich langen Wegen im Lichtleiter von verschiedenen teilreflektierenden Spiegeln teilweise ausgekoppelt wird und dann nach der Auskopplung weiter propagiert und dabei interferiert.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anzeigevorrichtung, insbesondere eine nah am Auge eines Benutzers vorgesehene Anzeigevorrichtung, zu schaffen, die es ermöglicht, einen großen Sichtbarkeitsbereich bzw. Sichtfeld zu erzeugen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, die einen kompakten und leichten Aufbau aufweist.

Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung gemäß der US 6,829,095 B2 derart weiterzuentwickeln, dass ein derartiger Lichtleiter zur Einkopplung und/oder Auskopplung von Licht aus dem Lichtleiter zur holographischen Erzeugung von vorzugsweise dreidimensionalen Szenen eingesetzt werden kann.

Die vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine Anzeigevorrichtung vorgeschlagen, die sich besonders für den Einsatz in Near-to-Eye-Displays und hier insbesondere in Head-Mounted-Displays, eignet, jedoch der Einsatz nicht auf diese Displays beschränkt sein soll, sondern beispielsweise auch in Head- Up-Displays eingesetzt werden können. Eine derartige erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung weist wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung zum Aussenden von hinreichend kohärentem Licht, wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung, wenigstens ein Abbildungselement zum Abbilden von, von der wenigstens einen Lichtmodulationseinrichtung ausgehendem Licht, wenigstens einen Lichtleiter, und wenigstens zwei teilreflektierende Auskoppelelemente, die in dem wenigstens einen Lichtleiter vorgesehen sind, zum Auskoppeln des Lichts aus dem Lichtleiter auf.

Auf diese Weise kann eine Anzeigevorrichtung geschaffen werden, die einen kompakten Aufbau aufweist, somit in ihrem Gewicht leicht ausgeführt ist, und die wenigstens in einer Richtung, zum Beispiel in der horizontalen Richtung, ein vergrößertes Sichtfeld bzw. Sehfeld erzeugen kann. Zudem ist die Lichtleiteranordnung der US 6,829,095 B2 derart weiterentwickelt worden, dass diese nun auch in einer holographischen Anzeigevorrichtung eingesetzt werden kann, um auf holographischem Weg eine dreidimensionale Szene zu rekonstruieren und darzustellen.

Hierbei können die teilreflektierenden Auskoppelelemente vorteilhaft als Spiegelelemente oder Prismenelemente ausgebildet sein.

Durch die Verwendung von Spiegelelementen als Auskoppelelemente können auftretende Aberrationen klein gehalten werden bzw. wesentlich reduziert werden. Zudem kann dadurch ein kompaktes optisches System ermöglicht werden.

Beispielsweise kann der wenigstens eine Lichtleiter zwischen 4 und 10 teilreflektierende Auskoppelelemente aufweisen, die als Spiegelelemente ausgebildet sind. Die Erfindung soll aber nicht auf diese Anzahl beschränkt sein. In anderen Ausführungsformen kann der wenigstens eine Lichtleiter auch weniger oder mehr teilreflektierende Auskoppelelemente aufweisen.

Die teilreflektierenden Auskoppelelemente in dem wenigstens einen Lichtleiter können beispielsweise als eine Art dielektrischer Schichtstapel, der auf einen Substrat aufgebracht wird, hergestellt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die teilreflektierenden Auskoppelelemente parallel zueinander sind. Auf diese Weise können Lichtstrahlen von demselben Pixel der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, die unter einem bestimmten Winkel auf verschiedene teilreflektierende Auskoppelemente auftreffen, aus dem Lichtleiter auch unter dem gleichen Winkel ausgekoppelt werden.

Zudem kann vorteilhaft sein, wenn die teilreflektierenden Auskoppelelemente in einem vordefinierten und vorzugsweise jeweils gleichen Abstand zueinander angeordnet sind,. Wenn der Abstand der Auskoppelelemente beispielsweise zu groß wird, würden unerwünschte Lücken in einem erzeugten Sweet-Spot entstehen.

Wenn es sich bei den teilreflektierenden Auskoppelelementen um Spiegelelemente handelt, sollte deren Abstand zueinander in einer bevorzugten Ausführungsform derart gewählt werden, dass die Projektion der teilreflektierenden Auskoppelelemente auf die Oberfläche des wenigstens einen Lichtleiters eine zusammenhängende Fläche ohne Lücken und ohne Überlappung der projizierten Auskoppelelemente ergibt.

Die teilreflektierenden Auskoppelelemente können dabei derart angeordnet sein, dass diese Auskoppelelemente das in dem wenigstens einen Lichtleiter propagierende Licht in eine vordefinierte Richtung, beispielsweise in Richtung eines Auges eines Betrachters, ablenken.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass eine Lichteinkopplungseinrichtung vorgesehen ist, mit der das auf den wenigstens einen Lichtleiter auftreffende Licht in den Lichtleiter einkoppelbar ist.

Vorzugsweise weist die Lichteinkopplungseinrichtung wenigstens ein Spiegelelement und/oder ein Gitterelement und/oder ein Prismenelement auf.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann vorteilhaft eine holographische Single- Parallaxe-Kodierung aufweisen. Mit anderen Worten, in die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung kann ein eindimensionales Hologramm kodiert sein. Vorzugsweise kann die Kodierungsrichtung des eindimensionalen Hologramms in der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung die vertikale Richtung sein, wobei die Kodierungsrichtung senkrecht zu einer Nicht-Kodierungsrichtung des eindimensionalen Hologramms vorgesehen ist. Die Nicht- Kodierungsrichtung liegt diesbezüglich in der horizontalen Richtung. Die Erfindung soll selbstverständlich nicht auf diese Ausführung der Kodierungsrichtung und Nicht- Kodierungsrichtung beschränkt sein, sondern es kann auch der umgekehrte Fall vorliegen, bei dem die Kodierungsrichtung die horizontale Richtung und die Nicht-Kodierungsrichtung die vertikale Richtung ist. Auch andere zueinander senkrechte Richtungen der Kodierungsrichtung und Nicht-Kodierungsrichtung, wie beispielsweise schräge Richtungen, sind denkbar und möglich.

Insbesondere ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Kodierungsrichtung senkrecht zu der Richtung, in der die teilreflektierenden Auskoppelelemente nacheinander in dem wenigstens einen Lichtleiter angeordnet sind. In einem Lichtleiter, in dem mehrere teilreflektierende Auskoppelelemente horizontal nebeneinander angeordnet sind, wird bevorzugt eine vertikale Kodierungsrichtung eines Hologramms verwendet. In einem Lichtleiter, in dem mehrere teilreflektierende Auskoppelelemente vertikal übereinander angeordnet sind, wird bevorzugt eine horizontale Kodierungsrichtung eines Hologramms verwendet.

Die Erfindung soll jedoch nicht auf eine Single-Parallaxe-Kodierung beschränkt sein. Sondern es ist ebenfalls möglich, die vorliegende Erfindung auch auf eine Voll-Parallaxe-Kodierung eines Hologramms in die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung anzuwenden.

Für die Erfindung wird vorzugsweise angenommen, dass ein Lichtleiter mit teilreflektierenden Auskoppelelementen eine eindimensionale Anordnung darstellt, die in Kombination mit einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung im Wesentlichen auch nur in einer Dimension paralleles bzw. kollimiertes, von den Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgehendes Licht erfordert.

Für eine holographische Single-Parallax-Kodierung liegt andererseits ein Astigmatismus in der Position eines dreidimensionalen Objektpunktes einer darzustellenden Szene vor. Die Szene wird dabei in Objektpunkte unterteilt, wobei jeder Objektpunkt als Subhologramm eines Gesamthologramms in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung kodiert wird. Bei einer Single- Parallax-Kodierung wird jeweils auf der gesamten Fläche der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ein Gesamthologramm kodiert, wobei das Gesamthologramm durch Aufsummieren der Subhologramme der Objektpunkte erzeugt wird. Zur Erzeugung von dreidimensionalen Objektpunkten wird daher erfindungsgemäß bei der bevorzugten Single- Parallax-Kodierung nur in Kodierungsrichtung mittels kodierter Subhologramme Objektpunkte vor der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung oder ein virtuelles Bild eines Objektpunktes hinter der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt, gesehen von der Richtung eines Betrachters der Objektpunkte einer Szene aus. In der dazu senkrechten Nicht- Kodierungsrichtung der Subhologramme bzw. des Hologramms liegt der Fokus des Subhologramms des Objektpunkt in der Ebene des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung. Diese Tatsache kann somit für die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung, die wenigstens einen Lichtleiter aufweist, vorteilhaft genutzt werden.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung weist einen Abbildungsstrahlengang und einen Beleuchtungsstrahlengang auf. Mittels des Abbildungsstrahlengangs wird ein für einen Betrachter sichtbares Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt. Der Beleuchtungsstrahlengang besitzt hingegen einen Einfluss auf die Entstehung eines virtuellen Betrachterbereichs oder eines Sweet-Spots. Ein virtueller Betrachterbereich wird beispielsweise in der Ebene eines Bildes wenigstens einer Lichtquelle der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung erzeugt.

Vorgesehene Abbildungselemente im Lichtweg zwischen der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und einem Betrachter einer zu rekonstruierenden dreidimensionalen Szene können im Allgemeinen beide Strahlengänge, Beleuchtungsstrahlengang und Abbildungsstrahlengang, beeinflussen. In bestimmten Positionen oder an bestimmten Orten im Lichtweg können sie auch nur oder hauptsächlich einen der beiden Strahlengänge beeinflussen. Beispielsweise verändert ein Linsenelement, das unmittelbar bei der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angeordnet ist, nicht den Abbildungsstrahlengang sondern nur den Beleuchtungsstrahlengang.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung weist wenigstens ein Abbildungselement auf, das wenigstens den Abbildungsstrahlengang beeinflusst.

In vorteilhaften Ausführungen der Erfindung kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung wenigstens ein weiteres Abbildungselement aufweisen, das wenigstens den Beleuchtungsstrahlengang beeinflusst.

Das wenigstens eine Abbildungselement kann wenigstens ein Linsenelement, und/oder ein Spiegelelement und/oder ein Gitterelement sein oder aufweisen. Es ist auch möglich, mehrere Abbildungselemente zu verwenden und zu kombinieren, die ein Abbildungssystem bilden.

Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Abbildungselement in Lichtrichtung vor dem wenigstens einen Lichtleiter angeordnet sein, insbesondere zwischen der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und dem wenigstens einen Lichtleiter.

Dabei kann das wenigstens eine Abbildungselement, das wenigstens den Abbildungsstrahlengang beeinflusst, zum Abbilden der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ins Unendliche vorgesehen sein.

Mithilfe des wenigstens einen Abbildungselements kann ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung im Unendlichen erzeugt werden. Hinsichtlich einer bevorzugten Single-Parallaxe-Kodierung gesehen, kann somit senkrecht zur Kodierungsrichtung eines Hologramms durch den Lichtleiter bzw. im Lichtleiter eine Lichtausbreitung im Wesentlichen mit parallelem bzw. kollimiertem Licht erfolgen, beispielsweise von den Pixeln einer Pixelspalte oder Pixelzeile der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung aus. In Kodierungsrichtung des Hologramms wird jedoch das Licht durch die einzelnen Subhologramme auf die jeweiligen Objektpunkte fokussiert. Von den Objektpunkten gehen dann beispielsweise unter einem kleinen Winkel divergente oder konvergente Lichtstrahlen aus.

In Kodierungsrichtung können die divergenten oder konvergenten Lichtstrahlen den Lichtleiter passieren bzw. durchdringen, so dass für einen Betrachter der Szene die Objektpunkte in einer endlichen Entfernung sichtbar sind. Die erfindungsgemäße holographische Anzeigevorrichtung könnte somit Objektpunkte in einer endlichen Entfernung und ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung im Unendlichen aufweisen. Eine Single-Parallaxe-Hologrammkodierung liefert allerdings in der Regel eine bessere sichtbare Auflösung für eine dreidimensionale Szene, deren Objektpunkte näher an der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beziehungsweise einer Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung liegen, und eine etwas weniger gute sichtbare Auflösung für eine dreidimensionale Szene, deren Objektpunkte weiter weg von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung liegen. Ist beispielsweise das Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung 2 Meter von einem Betrachter entfernt, so kann ein Tiefenbereich von ungefähr 1 ,3 Meter bis 6 Meter Entfernung vom Betrachter mit guter Auflösung dargestellt werden. In der Regel ist dabei der Bereich hinter der Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, für den eine gute Auflösung erreichbar ist, größer als der Bereich vor der Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung.

Wenn das Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung im Unendlichen liegt, kann nur der Bereich vor dem Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung für die Darstellung von Objektpunkten genutzt werden. Objektpunkte, für die mit einer Single-Parallaxe- Hologrammkodierung eine gute Auflösung erreichbar ist, weisen dann einen relativ großen Abstand zum Betrachter auf. Der Bereich, der sich in guter Auflösung darstellen lässt, ist für ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung im Unendlichen mehrere Meter vom Betrachter entfernt.

Vorteilhafter kann es daher sein, wenn sich das Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in einer endlichen Entfernung zum Betrachter befindet, weil dann sowohl ein Tiefenbereich vor als auch hinter der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung für die Darstellung von Objektpunkten nah bzw. in der Nähe der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung genutzt werden kann. Eine sinnvolle Entfernung des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung wären zum Beispiel die oben genannten 2 Meter Abstand zum Betrachter oder auch kleinere Abstände oder etwas größere Abstände, zum Beispiel in bevorzugten Ausführungsformen ein Bereich für das Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zwischen 0,7 Meter und 2 Meter oder in weiteren Ausführungsformen auch ein größerer Bereich zwischen 0,5 Meter und 5 Meter. Die Erfindung soll aber nicht auf diese Abstände des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beschränkt sein. Daher kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens ein weiteres Abbildungselement vorgesehen ist, das wiederum wenigstens den Abbildungsstrahlengang beeinflusst und das in Lichtrichtung nach dem wenigstens einen Lichtleiter angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist das wenigstens eine weitere Abbildungselement zur Abbildung eines Zwischenbildes der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, das durch das wenigstens eine Abbildungselement im Unendlichen erzeugbar ist, in eine endliche Entfernung vorgesehen. Mit anderen Worten, dieses wenigstens eine weitere Abbildungselement bildet das Zwischenbild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, das durch das wenigstens eine Abbildungselement im Lichtweg vor der Einkopplung in den wenigstens einen Lichtleiter im Unendlichen erzeugt wurde, in ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in eine endliche Entfernung ab. Auf diese Weise kann ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung für das Auge eines Betrachters in endlicher Entfernung sichtbar erzeugt werden. Bevorzugt wird eine Entfernung in einem Abstand zwischen 0,7 Meter und 2 Meter oder in einer weiteren Ausführungsform von 0,5 Meter bis 5 Meter zum Betrachter verwendet. Durch dieses weitere Abbildungselement, das vorteilhaft in Lichtrichtung nach dem wenigstens einen Lichtleiter angeordnet sein kann, d.h. zwischen dem Lichtleiter und einem Auge eines Betrachters, kann nicht nur das Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung verschoben werden sondern auch die Lage der Objektpunkte im Raum verschoben werden.

Ist das weitere Abbildungselement, das wenigstens den Abbildungsstrahlengang beeinflusst, zum Beispiel ein Linsenelement mit einer negativen Brennweite von -2 Meter, so wird das Zwischenbild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung im Unendlichen weiter auf ein für den Betrachter sichtbares Bild in 2 Meter Entfernung abgebildet.

Die Objektpunkte werden dabei dann als Subhologramme auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in einer bevorzugten Ausgestaltung derart kodiert, als ob sich eine physische bzw. reale räumliche Lichtmodulationseinrichtung in einer endlichen Entfernung nach dem Lichtleiter befindet und das Auge eines Betrachters direkt auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung schaut bzw. blickt.

In einer Ausgestaltung ist das wenigstens eine weitere Abbildungselement, das wenigstes den Abbildungsstrahlengang beeinflusst und im Lichtweg nach der Auskoppelung des Lichts aus dem wenigstens einen Lichtleiter angeordnet ist, statisch ausgebildet, beispielsweise ein Linsenelement mit fester Brennweite, wobei das für den Betrachter sichtbare Bild der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung wird in einer festen Entfernung zum Betrachter erzeugt.

In einer anderen Ausgestaltung ist das wenigstens eine weitere Abbildungselement, das wenigstens den Abbildungsstrahlengang beeinflusst und im Lichtweg nach der Auskoppelung des Lichts aus dem wenigstens einen Lichtleiter angeordnet ist, steuerbar oder schaltbar ausgebildet, beispielsweise ein Linsenelement mit variabler Brennweite oder auch ein ansteuerbares Gitterelement. Bekannt sind auch Methoden, mit denen ein Abbildungselement eine variable Brennweite durch mechanische Verschiebung oder Verdrehung von refraktiven oder diffraktiven optischen Elementen (Alvarez-Linsen oder Moire-Linsen) erhalten werden kann. Das wenigstens eine weitere Abbildungselement könnte auch als eine derartige Alvarez-Linse oder Moire-Linse ausgestaltet sein.

Somit kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine weitere Abbildungselement wenigstens ein Linsenelement und/oder wenigstens ein Abbildungselement mit variabler Brennweite und/oder wenigstens ein schaltbares Abbildungselement aufweist. Auch durch eine Kombination von zwei Linsenelementen im Lichtweg nach der Auskoppelung des Lichts aus dem wenigstens einen Lichtleiter, ein festes Linsenelement und ein schaltbares oder steuerbares Linsenelement, kann beispielsweise zwischen zwei Brennweiten dieses Linsensystems hin und her geschaltet werden. Damit kann ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zeitlich nacheinander in zwei verschiedenen Tiefenebenen erzeugt werden. Die Objektpunkte der dreidimensionalen Szene können in Objektpunkte, die näher an der einen oder der anderen Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung liegen, aufgeteilt werden, um jeweils ein Hologramm in einer kürzeren Berechnungszeit zu berechnen und anzuzeigen. Mit Hilfe dieser Unterteilung bzw. Zuordnung von Objektpunkten zu verschiedenen Tiefenebenen eines Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kann ein insgesamt größerer Tiefenbereich mit Objektpunkten nah bzw. in der Nähe der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt werden. Selbstverständlich soll die Erfindung nicht auf die Verwendung von Bildern der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in zwei verschiedenen Tiefenebenen beschränkt sein. Es ist auch möglich, Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in mehr als zwei Tiefenebenen zu nutzen, um jeweils ein Hologramm zu berechnen und darzustellen. Es ist auch möglich, beispielsweise ein Gaze-Tracking (Blickverfolgung) durchzuführen und eine Verschiebung der Bildebene der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung entsprechend der Tiefe, in die ein Betrachter aktuell fokussiert, durchzuführen. Die bevorzugte Single-Parallaxe-Kodierung eines Hologramms erlaubt jeweils eine dreidimensionale Szene mit großer Tiefe darzustellen. Die höchste räumliche Auflösung wird jedoch in der Tiefe erzeugt, in die der Betrachter mit seinen Augen fokussiert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann wenigstens ein Kompensationselement vorgesehen sein. Das Kompensationselement kann dabei vorzugsweise auf der dem wenigstens einen weiteren Abbildungselement entgegensetzten Seite des wenigstens einen Lichtleiters angeordnet sein.

Es kann somit ein Kompensationselement, beispielsweise eine Kompensationslinse, zwischen dem wenigstens einen Lichtleiter und der natürlichen Umgebung des Betrachters vorgesehen sein, die bewirkt, dass die Wahrnehmung der natürlichen Umgebung vom Betrachter durch das wenigstens eine weitere Abbildungselement zwischen dem Lichtleiter und dem Auge des Betrachters nicht beeinträchtigt wird.

Ist beispielsweise das wenigstens eine weitere Abbildungselement als ein Linsenelement mit einer negativen Brennweite von -2 Meter ausgebildet, so sollte das Kompensationselement ein Linsenelement mit einer positiven Brennweite von +2 Meter sein.

Die erwähnte Unterteilung bzw. Zuordnung von Objektpunkten zu verschiedenen Tiefenebenen eines Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mit Hilfe eines variablen oder schaltbaren weiteren Abbildungselementes kann kombiniert werden mit einem Kompensationselement, das wenigstens ein Linsenelement, wenigstens ein Abbildungselement mit variabler Brennweite und/oder wenigstens ein schaltbares bzw. steuerbares Abbildungselement aufweist. Das Kompensationselement, angeordnet zwischen dem Lichtleiter und der natürlichen Umgebung eines Betrachters, kann ebenfalls ein schaltbares Element aufweisen, so dass für beide oder auch mehrere Bildlagen des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung jeweils die Entfernung der natürlichen Umgebung zum Betrachter korrigiert wird.

Einerseits wird für die Erzeugung einer holographischen Rekonstruktion hinreichend kohärentes Licht benötigt. Wichtig ist jedoch auch bei einer bevorzugten Single-Parallaxe-Kodierung eines Hologramms, störende Interferenzeffekte in einer Sweet-Spot-Richtung bei einer teilweisen Auskoppelung von Licht durch unterschiedliche teilreflektierende Auskoppelelemente zu vermeiden. Die Sweet-Spot-Richtung ist die Nicht-Kodierungsrichtung eines eindimensionalen Hologramms, wenn eine Single-Parallax-Kodierung bezüglich der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung vorliegt. Das heißt, in Nicht-Kodierungsrichtung wird ein Sweet-Spot erzeugt, wobei in Kodierungsrichtung des eindimensionalen Hologramms ein virtueller Betrachterbereich erzeugt wird, durch den ein Betrachter eine rekonstruierte dreidimensionale Szene betrachten kann.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann daherferner vorgesehen sein, dass die Kohärenzlänge des Lichts derart eingestellt ist, dass die Kohärenzlänge kleiner als der kürzeste Abstand zweier teilreflektierender Auskoppelelemente zueinander in dem wenigstens einen Lichtleiter ist. Die Kohärenzlänge des von der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Lichtes kann so angepasst werden, dass Licht, welches vom selben Pixel bzw. derselben Pixelspalte bei einer vertikalen Kodierungsrichtung bzw. Pixelzeile bei einer horizontalen Kodierungsrichtung in Bezug auf eine Single-Parallax-Kodierung ausgeht und vom selben teilreflektieren Auskoppelelement aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird, zueinander kohärent ist, wobei Licht, das zwar von diesem Pixel bzw. dieser Pixelspalte bzw. dieser Pixelzeile ausgeht aber zusätzlich vom benachbarten bzw. einem anderen teilreflektierenden Auskoppelelement aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird, zueinander inkohärent ist.

Um dies zu erreichen, wird vorteilhaft die Kohärenzlänge des Lichts Ικ

derart gewählt, dass die Kohärenzlänge kleiner als der kürzeste Abstand zwischen zwei teilreflektierenden Auskoppelelementen im Lichtleiter ist. λ ist die Wellenlänge des von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Lichts und Δλ die spektrale Breite wenigstens einer Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung. Der kürzeste Abstand zwischen zwei teilreflektierenden Auskoppelelementen im Lichtleiter ist die Verbindungslinie senkrecht zur Oberfläche der teilreflektierenden Auskoppelelemente Am. Die Einstellung der Kohärenzlänge des Lichts erfolgt beispielsweise durch Wählen einer Lichtquelle mit hinreichender spektraler Breite Δλ. Damit die Kohärenzlänge des Lichts kleiner als Am wird, muss somit die spektrale Breite größer sein als ein bestimmtes Δλ:

Ικ < Am; Δλ > A ² /Am .

Beispielsweise ergibt sich für einen Abstand der Auskoppelelemente von ca. 3 mm und eine Licht- Wellenlänge λ von 532 nm, somit grünes Licht, eine spektrale Breite von

Δλ > (532 nm) ² 13 mm.

Die spektrale Breite Δλ der verwendeten Lichtquelle in der Beleuchtungseinrichtung sollte in diesem Fall größer oder gleich ca. 0, 1 nm sein. Es sollte somit eine Lichtquelle, z.B. ein Laser, mit einer ausreichend großen Linienbreite von > 0,1 ausgewählt werden. Dies ist nur als Beispiel zu sehen, wobei selbstverständlich auch andere Abstände der Auskoppelelemente und andere Wellenlängen des verwendeten Lichts möglich sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Anzeigevorrichtung wenigstens eine optische Komponente vorsehen, die insbesondere ein Zylinderelement aufweist. Die wenigstens eine optische Komponente beeinflusst wenigstens den Beleuchtungsstrahlengang. Für eine bevorzugte Single-Parallaxe-Kodierung ist es von Vorteil, wenn die wenigstens eine optische Komponente ein zylindrisches Abbildungselement ist bzw. aufweist oder eine unterschiedliche Brennweite in Kodierungsrichtung und in Nicht-Kodierungsrichtung besitzt. Es ist auch möglich, mehrere optische Komponenten zu verwenden und zu kombinieren, die ein optisches System bilden. Hierbei sollte bei einer Single-Parallaxe-Kodierung wenigstens eine optische Komponente zylindrisch ausgebildet sein oder eine unterschiedliche Brennweite in Kodierungsrichtung und in Nicht-Kodierungsrichtung aufweisen. Diese optische Komponente ist dafür vorgesehen, horizontale Bilder und vertikale Bilder wenigstens einer Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung in verschiedenen Ebenen zu erzeugen.

Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die wenigstens eine optische Komponente im Lichtweg unmittelbar nach der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angeordnet ist, damit diese keinen Einfluss auf die Bildlage der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung hat. Unmittelbar nach der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung soll hier bedeuten, dass der Abstand zwischen der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und der optischen Komponente sehr klein, idealerweise Null, ist. Dieser Abstand sollte sehr viel kleiner als die Brennweite der optischen Komponente sein, bevorzugt kleiner als 10 Prozent der Brennweite. Ist die optische Komponente zum Beispiel ein Linsenelement mit einer Brennweite von 100 mm, so sollte der Abstand zwischen der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und der optischen Komponente bevorzugt weniger als 10 mm betragen.

Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung anstelle von einzelnen Linsenelementen auch ein Projektionssystem, zum Beispiel ein System aus vielen Linsenelementen, zur Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung aufweisen. Das Projektionssystem weist dabei in einer Richtung, zum Beispiel in horizontaler Richtung, seine Austrittspupille an der Einkoppelseite des wenigstens einen Lichtleiters auf. In einer dazu senkrechten Richtung, zum Beispiel der vertikalen Richtung, liegt die Austrittspupille des Projektionssystems im Lichtweg nach der Auskopplung des Lichts aus dem wenigstens einen Lichtleiter. Bei einer kollimierten Beleuchtung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mittels einer hinreichend kohärenten Lichtquelle in Kodierungsrichtung erzeugt dann das Projektionssystem in Lichtrichtung nach der Auskopplung des Lichts aus dem wenigstens einen Lichtleiter in der Ebene der Austrittspupille einen virtuellen Betrachterbereich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens in einer Kodierungsrichtung des Hologramms und in Lichtrichtung nach dem wenigstens einen Lichtleiter ein virtueller Betrachterbereich in einer Fourierebene oder in einer Bildebene der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugbar ist. Bei Vorsehen einer bevorzugten Einzel-Parallaxe-Kodierung bzw. Single-Parallaxe-Kodierung eines Hologramms in die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung ist dann in einer Nicht- Kodierungsrichtung des Hologramms im Lichtweg nach der Auskoppelung aus dem Lichtleiter ein Sweet-Spot erzeugbar.

Vorteilhaft ist somit der virtuelle Betrachterbereich in Kodierungsrichtung des Hologramms in einer Fourierebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung vorgesehen. Diese Ebene, in der die Fouriertransformierte des Hologramms entsteht, entspricht dabei auch der Ebene des Lichtquellenbildes, wenn in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung kein Hologramm eingeschrieben bzw. kodiert ist. Das Bild der Lichtquelle wird dabei nach der Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter in einem definierten Abstand vom Lichtleiter, wie zum Beispiel in einem Abstand von ca. 35 mm, erzeugt. Mit anderen Worten, im Lichtweg kann ein Lichtquellenbild wenigstens einer Lichtquelle der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung nach einer Auskopplung des Lichts aus dem wenigstens einen Lichtleiter an der Position eines virtuellen Betrachterbereichs in Kodierungsrichtung erzeugt werden. Das bedeutet, in einer Ebene des Lichtquellenbildes oder in einer Ebene eines Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kann ein virtueller Betrachterbereich erzeugt werden.

In einer dazu senkrechten Nicht-Kodierungsrichtung, bei Vorsehen einer bevorzugten Einzel- Parallaxe-Kodierung eines Hologramms in die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung, ist im Lichtweg ein Lichtquellenbild wenigstens einer Lichtquelle der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung an oder nahe einer Einkoppelposition des Lichtes in den Lichtleiter erzeugbar. Mit anderen Worten, liegt ein eindimensionales Lichtquellenbild, wenn in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung kein Hologramm eingeschrieben bzw. kodiert ist, an oder nahe der Einkoppelposition des Lichts in den Lichtleiter.

Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine optische Komponente zur Erzeugung eines horizontalen Lichtquellenbilds und eines vertikalen Lichtquellenbilds vorgesehen sein, wobei die Lichtquellenbilder an unterschiedlichen Positionen im Strahlengang entstehen. Zur Veranschaulichung sei hier erläutert, dass die Begriffe „horizontales Lichtquellenbild" und „vertikales Lichtquellenbild" so zu verstehen sind, dass beispielsweise von einer punktförmigen Lichtquelle ein horizontales Bild in Form einer vertikalen Linie beziehungsweise ein vertikales Bild in Form einer horizontalen Linie entstehen würde. Dies trifft zu, wenn eine Single-Parallaxe- Kodierung eines Hologramms in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung vorgenommen wird. Mittels der optischen Komponente, die hierfür eine Zylinderfunktion aufweist, kann daher die Position eines zu erzeugenden horizontalen Lichtquellenbildes verschieden zu der Position eines zu erzeugenden vertikalen Lichtquellenbildes im Strahlengang gewählt und erzeugt werden. In einer, in Lichtrichtung nach dem wenigstens einen Lichtleiter vorgesehenen Ebene eines Lichtquellenbildes oder in einer, in Lichtrichtung nach dem wenigstens einen Lichtleiter vorgesehenen Ebene eines Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kann in wenigstens einer Kodierungsrichtung ein virtueller Betrachterbereich erzeugt werden. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann der virtuelle Betrachterbereich in Kodierungsrichtung als Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt werden. Zwischen einer Fourierebene, die zwischen der physischen bzw. realen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und dem Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung liegt, und diesem Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung wird dabei ein Frustum aufgespannt, in dem eine dreidimensionale Szene rekonstruiert werden kann. In dieser Ausgestaltung befindet sich die optische Komponente nicht unmittelbar bei der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung sondern vielmehr in einer Fourierebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung. Durch die Abbildungselemente wird in dieser Ausgestaltung in Kodierungsrichtung ein Bild der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung nach einer Auskopplung des Lichts aus dem wenigstens einen Lichtleiter an der Position eines virtuellen Betrachterbereichs erzeugt. Das weitere Abbildungselement nach der Auskoppelung aus dem wenigstens einen Lichtleiter würde in dieser Ausgestaltung wenigstens den Beleuchtungsstrahlengang beeinflussen und die vom Betrachter aus sichtbare Position der Foruierebene der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung verschieben. Im Folgenden sollen jedoch nur herkömmliche Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben werden. Bei einer Verwendung einer Single-Parallaxe-Hologrammkodierung wird beispielsweise in einer Richtung, beispielsweise der horizontalen Richtung, ein Sweet-Spot erzeugt, wobei in einer dazu senkrechten Richtung, beispielsweise der vertikalen Richtung, ein virtueller Betrachterbereich erzeugt wird. Mit dem in der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung vorgesehenen Lichtleiter mit teilreflektierenden Auskoppelelementen lässt sich ein vergleichsweise großes Sichtfeld in der Sweet-Spot-Richtung, d.h. in Nicht-Kodierungsrichtung bei Verwendung einer Single-Parallaxe- Kodierung, erreichen.

In Kodierungsrichtung des Hologramms gibt es jedoch einen Zusammenhang zwischen der Größe des virtuellen Betrachterbereichs, der verwendeten Lichtwellenlänge und einer benötigten Anzahl an Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung pro Grad des Sichtfelds. Simulationen haben dabei gezeigt, dass zum Beispiel für einen virtuellen Betrachterbereich von ca. 7 mm ungefähr 250 Pixel pro Grad des Sichtfelds benötigt werden, für einen größeren virtuellen Betrachterbereich liegt die Anzahl an Pixeln höher. Aufgrund der Begrenzung der Pixelanzahl einer herkömmlichen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung lässt sich dann in Kodierungsrichtung nur ein in seiner Größe kleines Sichtfeld von wenigen Grad erzeugen. Beispielsweise würde sich bei Verwendung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mit HDTV (High Definition Television) Auflösung, d.h. 1920 x 1080 Pixeln, wenn diese räumliche Lichtmodulationseinrichtung in Porträt-Anordnung, d.h. mit der längeren Seite in vertikaler Richtung, ausgerichtet ist, ein vertikales Sichtfeld von ungefähr 8 Grad (1920 Pixel / 250 Pixel pro Grad) für einen virtuellen Betrachterbereich von ca. 7 mm erzeugen lassen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann daher vorgesehen sein, dass eine Ablenkeinrichtung zur Vergrößerung eines Sichtfelds in horizontaler und/oder vertikaler Richtung vorgesehen ist. Auf diese Weise kann das horizontale und/oder vertikale Sichtfeld vergrößert werden. Die Vergrößerung des Sichtfelds erfolgt hierbei über eine Kachelung bzw. Segmentierung, vorzugsweise eine zeitsequentielle Kachelung. Das bedeutet, das Sichtfeld wird durch Aneinanderreihen von mehreren Kacheln bzw. Segmenten der abgebildeten räumlichen Lichtmodulationseinrichtung vergrößert.

Hierzu kann vorteilhaft die Ablenkeinrichtung wenigstens zwei Ablenkelemente aufweisen, von denen wenigstens ein Ablenkelement schaltbar ausgebildet ist, wobei die Ablenkelemente vorzugsweise als Gitterelemente oder Spiegelelemente oder Umlenkelemente ausgebildet sind.

Eines der wenigstens zwei Ablenkelemente kann als Umlenkelement, das wenigstens ein Spiegelelement, vorzugsweise einen Drahtgitterpolarisator, und wenigstens einen Polarisationsumschalter aufweist, und ein anderes der wenigstens zwei Ablenkelemente kann als Spiegelelement ausgebildet sein.

Hinsichtlich einer bevorzugten Single-Parallaxe-Kodierung eines Hologramms in der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ist es ausreichend, wenn das Sichtfeld in Kodierungsrichtung vergrößert wird, da in Nicht-Kodierungsrichtung durch die Erzeugung eines Sweet-Spots bereits ein großes Sichtfeld erzeugt werden kann. Das bedeutet, dass in Nicht-Kodierungsrichtung bereits mit einer einzelnen Kachel bzw. Segment ein großes Sichtfeld erreicht werden kann. In Kodierungsrichtung des Hologramms jedoch ist das Sichtfeld durch das Verhältnis der Größe des virtuellen Betrachterbereichs zu dem Sichtfeld einer Kachel bzw. eines Segments beschränkt. Deshalb kann es vorteilhaft sein, das Sichtfeld in Kodierungsrichtung zu vergrößern, um große rekonstruierte Objekte oder Szenen darstellen zu können.

Vorteilhafterweise kann vor einer Einkopplung des Lichts in den wenigstens einen Lichtleiter mittels der wenigstens zwei Ablenkelemente der Ablenkeinrichtung ein vertikaler und/oder horizontaler Versatz, je nachdem welche Richtung(en) die Kodierungsrichtung(en) ist, im optischen Strahlengang geschaffen werden, so dass das Licht der einzelnen Kacheln bzw. Segmente in unterschiedlicher Höhe oder Breite in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Mit anderen Worten, die wenigstens zwei Abbildungselemente der Ablenkeinrichtung können zueinander versetzt in Lichtrichtung vor dem wenigstens einen Lichtleiter angeordnet sein, um den Einkoppelort des Lichts in den wenigstens einen Lichtleiter zu verschieben.

Um einen vertikalen und/oder horizontalen Versatz des Lichts in einer Einkoppelebene des wenigstens einen Lichtleiters, in der das Licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, zu erzeugen, können zum Beispiel schaltbare Ablenkelemente, wie schaltbare Gitterelemente oder andere schaltbare Umlenkelemente, verwendet werden. Beispielsweise lässt sich ein Drahtgitterpolarisator (Wire Grid Polarizer) in Kombination mit einem Polarisationsumschalter als schaltbares Umlenkelement, insbesondere als schaltbarer Umlenkspiegel, konfigurieren, so dass je nach Schaltzustand des Umlenkelements jeweils eine von zwei oder mehreren vertikalen und/oder horizontalen Kacheln bzw. Segmenten erzeugt werden können.

Auf diese Weise kann vorgesehen sein, dass mittels dem wenigstens einen Lichtleiter und der Ablenkeinrichtung eine aus Kacheln oder Segmenten aufgebaute Abbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugbar ist, wobei die Abbildung ein Sichtfeld bestimmt, innerhalb dessen eine in der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kodierte Information oder Hologramm einer Szene zum Betrachten durch den virtuellen Betrachterbereich in der Ebene eines Lichtquellenbildes rekonstruierbar ist.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mittels dem wenigstens einen Lichtleiter und der Ablenkeinrichtung eine aus Kacheln oder Segmenten aufgebaute Abbildung einer Beugungsordnung in einer Fourierebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugbar ist, wobei die Abbildung ein Sichtfeld bestimmt, innerhalb dessen eine in der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kodierte Information oder Hologramm einer Szene zum Betrachten durch einen virtuellen Betrachterbereich in einer Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung rekonstruierbar ist.

Ferner kann vorgesehen sein, dass sich das Licht innerhalb des wenigstens einen Lichtleiters über eine Reflexion an Grenzflächen des Lichtleiters, insbesondere über Totalreflexion, ausbreitet, und wobei die Auskopplung von Lichtbündeln des Lichts aus dem Lichtleiter jeweils an vorher definierten teilreflektierenden Auskoppelelementen vorgesehen ist.

Die räumliche Lichtmodulationseinrichtung kann vorteilhafterweise als phasenmodulierende räumliche Lichtmodulationseinrichtung oder als komplexwertige räumliche Lichtmodulationseinrichtung ausgebildet sein.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann als Head-Mounted-Display oder als Augmented- Reality-Display oder als Virtual-Reality-Display ausgebildet sein.

Hierzu weist die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung jeweils für ein Auge eines Betrachters eine Lichtquelle, eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung, wenigstens ein Abbildungselement und einen Lichtleiter, der wenigstens zwei teilreflektierende Auskoppelelemente aufweist, auf. Bevorzugt sind die gleichen Elemente, d.h. die Lichtquellen, die räumlichen Lichtmodulationseinrichtungen, die Abbildungselemente und die Lichtleiter, spiegelsymmetrisch relativ zur Nase des Betrachters gesehen in der Anzeigevorrichtung angeordnet. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Darstellung einer rekonstruierten Szene, durchgeführt mit einer Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34 gelöst. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und/oder die beschriebenen Ausführungsbeispiele bzw. Ausgestaltungen miteinander zu kombinieren. Dazu ist einerseits auf die den nebengeordneten Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen, in denen auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen der Lehre erläutert werden. Die Erfindung wird dabei anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele prinzipmäßig erläutert, soll jedoch nicht auf diese beschränkt sein.

Die Figuren zeigen: Fig. 1 : eine prinzipmäßige Darstellung eines Lichtleiters nach dem Stand der Technik;

Fig. 2: eine prinzipmäßige Darstellung einer optischen Einrichtung mit einem derartigen

Lichtleiter gemäß Fig. 1 nach dem Stand der Technik;

Fig. 3: eine prinzipmäßige Darstellung einer optischen Einrichtung mit einem Lichtleiter gemäß den Figuren 1 und 2 nach dem Stand der Technik;

Fig. 4a eine prinzipmäßige Darstellung einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung in

Nicht-Kodierungsrichtung bei Vorliegen einer Single-Parallaxe-Kodierung; Fig. 4b die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 4a in einer um 90° gedrehten Ansicht;

Fig. 4c: die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung gemäß der Figuren 4a und 4b in einer zur Fig. 4b um 90° gedrehten Ansicht;

Fig. 4d die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung gemäß der Figuren 4a, 4b und 4c in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 5: eine prinzipmäßige Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen

Anzeigevorrichtung in Nicht-Kodierungsrichtung bei Vorliegen einer Single- Parallaxe-Kodierung; Fig. 6: eine prinzipmäßige Darstellung einer Einstellung einer Kohärenzlänge des verwendeten Lichts;

Fig. 7a: eine prinzipmäßige Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, wobei Gitterelemente zur Vergrößerung eines Sichtfelds vorgesehen sind;

Fig. 7b: eine prinzipmäßige Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, wobei Spiegelelemente zur Vergrößerung eines Sichtfelds vorgesehen sind;

Fig. 7c: eine prinzipmäßige Darstellung der Anzeigevorrichtung gemäß der Fig. 7a, wobei hier das Sichtfeld mittels drei erzeugten Segmenten vergrößert wird;

Fig. 7d: eine prinzipmäßige Darstellung der Anzeigevorrichtung gemäß der Fig. 7b, wobei hier das Sichtfeld mittels drei erzeugten Segmenten vergrößert wird;

Fig. 8a: eine prinzipmäßige Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen

Anzeigevorrichtung in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 8b: die Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 7a in einer Seitenansicht zur Erzeugung eines

Segments;

Fig. 8c: die Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 7a in einer Seitenansicht zur Erzeugung eines weiteren Segments;

Fig. 9: eine schematische Darstellung eines in der erfindungsgemäßen

Anzeigevorrichtung vorgesehenen Lichtleiters in Verbindung mit der Wahl eines geeigneten Abstandes der Auskoppelelemente zueinander;

Fig. 10: eine schematische Darstellung eines Lichtleiters mit einer vorteilhaften Anordnung der Auskoppelelemente; und

Fig. 1 1 : eine schematische Darstellung zur Herstellung eines Lichtleiters für die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung. Es soll kurz erwähnt werden, dass gleiche Elemente/Bauteile/Komponenten auch die gleichen Bezugszeichen in den Figuren aufweisen.

In Fig. 1 ist eine optische Einrichtung mit einem Lichtleiter LG nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Lichtleiter LG weist teilreflektierende Auskoppelelemente, hier in Form von Spiegelelemente S, zur Auskoppelung von im Lichtleiter LG propagierendem Licht auf. Ferner ist ein Einkoppelelement, hier in Form eines Einkoppelspiegels ES vorgesehen, der zur Einkopplung von auftreffendem Licht in den Lichtleiter LG dient. Das von einer nicht dargestellten Lichtquelle ausgesandte Licht L, hier durch schwarze Pfeile dargestellt, trifft auf den Einkoppelspiegel ES und wird durch diesen in den Lichtleiter LG eingekoppelt. Das Licht bzw. die Lichtstrahlen L propagieren im Zickzack bzw. über Totalreflexion durch den Lichtleiter LG, indem sie abwechselnd an dessen beiden inneren Oberflächen bzw. Grenzflächen BS reflektiert werden. Nach einigen Reflexionen des Lichts innerhalb des Lichtleiters LG trifft das Licht auf eine Anordnung von Spiegelelementen S, über welche das Licht aus dem Lichtleiter LG ausgekoppelt wird und in Richtung von Augen eines Betrachters OE gerichtet wird. Je nachdem, ob die propagierenden Lichtstrahlen bzw. das Licht zuletzt an der unteren Oberfläche BS oder der oberen Oberfläche BS des Lichtleiters LG reflektiert wurden, treffen sie unter zwei unterschiedlichen Winkeln auf die teilreflektierenden Spiegelelemente S auf.

Diese Spiegelelemente S sind dabei derart ausgebildet, dass die Spiegelelemente nur für einen bestimmten Bereich von Einfallswinkeln des Lichts teilweise reflektiv wirken, für andere Einfallswinkel des auftreffenden Lichts wirken sie hingegen transmissiv. In Fig. 1 werden nur die Lichtstrahlen L von den Spiegelelementen S teilweise reflektiert, die von der oberen Oberfläche BS des Lichtleiters LG her auf die Spiegelelemente S auftreffen, jedoch nicht diejenigen Lichtstrahlen L, die von der unteren Oberfläche BS des Lichtleiters LG auf die Spiegelelemente S auftreffen.

Durch die Wahl der Winkel von Einkoppelspiegel ES und Spiegelelement S zur Oberfläche BS des Lichtleiters LG sind für die senkrecht zur Oberfläche BS eingekoppelten Lichtstrahlen L die durch die Spiegelelemente S ausgekoppelten Lichtstrahlen parallel zu den einzukoppelnden Lichtstrahlen.

In Fig. 2 ist schematisch eine optische Einrichtung mit einem gemäß Fig. 1 gezeigten Lichtleiter LG dargestellt. In dieser Fig. 2 ist ein Sichtfeld dargestellt, das mit einem derartigen Lichtleiter LG mit teilreflektierenden Spiegelelementen S erzeugt werden kann. Mittels eines Lichtmodulators SLM, einer Optik OS und eines Einkoppelspiegels ES wird ein Winkelspektrum des Lichts für das zu erzeugende Sichtfeld in den Lichtleiter LG eingekoppelt. Die Anordnung von teilreflektierenden Spiegelelementen S koppelt das im Lichtleiter LG propagierende Licht aus. Befindet sich ein Betrachter in einem Abstand vom Lichtleiter LG, so wird ein Sichtfeld durch Licht, das unter verschiedenen Winkeln an den verschiedenen Spiegelelementen S ausgekoppelt wird und ein Auge des Betrachters erreicht, aufgespannt. Zu berücksichtigen ist bei der Größe des Sichtfeldes auch die Ausdehnung des erzeugten Sweet-Spots. In dem Fall von Fig. 2 wird der Sweet-Spot beispielsweise für den ersten Winkel im Sichtfeld erzeugt, indem Licht von den ersten beiden teilreflektierenden Spiegelelementen S ausgekoppelt wird und für den zweiten Winkel im Sichtfeld, indem Licht von den letzten beiden Spiegelelementen S ausgekoppelt wird. Das Sichtfeld wird dann beispielsweise dadurch gebildet, dass das Licht vom, von der linken Seite her gesehen ersten Spiegelelement unter einem ersten Winkel an den linken Rand des Sweet-Spots oder unter einem zweiten Winkel vom vorletzten Spiegelelement an den gleichen linken Rand des Sweet-Spots gelangt.

Für eine holographische Anzeigevorrichtung kann es jedoch problematisch sein, wenn parallele Lichtstrahlen, die von ein und demselben Pixel einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgehen, an unterschiedlichen Spiegelelementen ausgekoppelt werden, nachdem sie unterschiedlich lange Wege im Lichtleiter durchlaufen haben, und wenn diese Lichtstrahlen dann das Auge eines Betrachters erreichen. Im Falle von kohärentem Licht kann es dann zu unerwünschten Interferenzerscheinungen zwischen den einzelnen Lichtstrahlen vom selben Pixel ausgehend kommen. In dem Fall von Fig. 2 würde beispielsweise Licht, das vom selben Pixel unter dem gleichen ersten Winkel am ersten und am zweiten Spiegelelement ausgekoppelt wird, im Sweet-Spot interferieren.

In der Fig. 3 ist ebenfalls eine optische Einrichtung mit einem Lichtleiter gemäß der Fig. 1 dargestellt. Wie bereits erwähnt, weist der Lichtleiter LG teilreflektierende Spiegelelemente S auf, wobei die optische Einrichtung in Fig. 3 nun noch zusätzliche Linsenelemente aufweist. Rechterhand der dargestellten Fig. 3 wird Licht L mittels des Einkoppelspiegels ES in den Lichtleiter LG eingekoppelt. Das Licht propagiert dann unter Totalreflexion im Lichtleiter LG, indem es an dessen Oberflächen BS reflektiert wird.

Linkerhand dieser Fig. 3 ist wiederum die Anordnung von mehreren teilreflektierenden Spiegelelementen S angeordnet, mit denen das im Lichtleiter LG propagierende Licht ausgekoppelt werden kann. Wie ersichtlich ist zwischen dem Lichtleiter LG und dem Auge OE eines Betrachters eine Zerstreuungslinse ZL, die auch als konkave Linse bezeichnet werden kann, angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters LG ist eine Sammellinse SL, die auch als konvexe Linse bezeichnet werden kann, angeordnet.

Die Lichtstrahlen, die aus dem Lichtleiter mittels der teilreflektierenden Spiegelelemente S ausgekoppelt werden, durchlaufen im Lichtweg zum Auge des Betrachters nur die Zerstreuungslinse ZL. Lichtstrahlen, die von der anderen Seite des Lichtleiters LG herkommen, zum Beispiel Lichtstrahlen, die von der natürlichen Umgebung herkommen, durchlaufen im Lichtweg zum Auge des Betrachters die Sammellinse SL und ebenfalls nach Durchtritt durch den Lichtleiter LG die Zerstreuungslinse ZL. In den Fig. 4a bis 4d ist eine Anzeigevorrichtung 1 , insbesondere eine holographische Anzeigevorrichtung dargestellt, die einen Lichtleiter aufweist, der gemäß der Figuren 1 bis 3 beschrieben ist. Dieses Ausführungsbeispiel wird in Bezug auf eine Single-Parallaxe-Kodierung eines Hologramms in einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beschrieben. Dabei ist in Fig. 4a die Anzeigevorrichtung 1 gemäß einem Schnitt in der YZ-Ebene dargestellt. Die Anzeigevorrichtung 1 weist eine Beleuchtungseinrichtung 2, die wenigstens eine Lichtquelle aufweist, eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung 3, die im Nachfolgenden als SLM bezeichnet wird, einen Lichtleiter 4 und wenigstens ein Abbildungselement 5 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 2 ist derart ausgebildet, hinreichend kohärentes Licht auszusenden. In den SLM 3 kann ein Hologramm kodiert werden, um eine vorzugsweise dreidimensionale Szene holographisch zu rekonstruieren. Die Kodierung des Hologramms in den SLM 3 kann als Voll- Parallaxe-Kodierung (Full-Parallax-Encoding) oder als Einzel-Parallaxe-Kodierung (Single- Parallax-Encoding) erfolgen. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung wird im Folgenden für eine Einzel-Parallaxe-Kodierung bzw. Single-Parallaxe-Kodierung eines Hologramms auf dem SLM 3 beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf eine Einzel-Parallaxe-Kodierung beschränkt sein soll, sondern ebenfalls für eine Voll-Parallaxe-Kodierung einsetzbar ist. Im Falle einer Single- Parallaxe-Kodierung wird nur ein eindimensionales Hologramm im SLM 3 kodiert. Dadurch kann Licht in Kodierungsrichtung des Hologramms und in Nicht-Kodierungsrichtung die Anzeigevorrichtung durchlaufen.

Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 2 und dem SLM 3 ist eine Beleuchtungsoptik 6 vorgesehen, mit der der SLM 3 vorzugsweise mit kollimiertem Licht beleuchtet wird. Der Lichtabstrahlwinkel im Lichtweg nach dem SLM 3 ist dann in Kodierungsrichtung durch die Beugung an der Pixelapertur des SLM 3 bestimmt. Senkrecht zur Kodierungsrichtung, d.h. in Nicht-Kodierungsrichtung, wird ein definierter Mindestabstrahlwinkel benötigt, um einen Sweet- Spot 7 in einer Betrachterebene 8 zu erzeugen. Vorzugsweise wird dieser Abstrahlwinkel so gewählt, dass das Licht von jedem Pixel des SLM 3 im Lichtweg in der Nicht-Kodierungsrichtung die Fläche einer Lichteinkopplungseinrichtung 10 ausfüllt. Im Fall von Fig. 4a ist das Licht von drei Pixeln des SLM 3 ausgehend eingezeichnet. Im Lichtweg zwischen dem SLM 3 und dem Abbildungselement 5 ist das Licht von den jeweiligen Pixeln divergent. Im Lichtweg zwischen dem Abbildungselement 5 und der Lichteinkopplungseinrichtung 10 ist es kollimiert. Um die Fläche der Lichteinkopplungseinrichtung 10 auszufüllen, sollte der Durchmesser des Strahlenbündels von den jeweiligen Pixeln auf dem Abbildungselement 5 der Projektion der Lichteinkopplungseinnchtung 10 auf die Unterseite des Lichtleiters 4 entsprechen. Der benötigte Winkel ergibt sich somit aus dem Abstand zwischen dem SLM 3 und dem Abbildungselement 5 sowie der Größe der Lichteinkopplungseinnchtung 10. In dem in Fig. 4a dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Abstrahlwinkel, um die Fläche der Lichteinkopplungseinnchtung 10 auszufüllen, ungefähr ±8 Grad. Nur zur Veranschaulichung, damit die Lichteinkopplungseinnchtung besser zu erkennen ist, ist allerdings in der Fig. 4a ein kleinerer Winkel verwendet worden, das heißt die Lichteinkopplungseinnchtung 10 ist in Fig. 4a nicht ausgefüllt.

Die Erzeugung dieses Abstrahlwinkels kann wie folgt durchgeführt werden: Optional kann dazu auf dem SLM 3 oder in der Nähe des SLM 3 oder allgemein in anderen Ausführungsformen auch in einer Bildebene des SLM 3 ein eindimensionales Streuelement vorgesehen sein, das diesen definierten Abstrahlwinkel erzeugt. Es ist ebenfalls alternativ möglich, dass die Beleuchtung des SLM 3 nur in Kodierungsrichtung mit kollimiertem Licht und in der dazu senkrechten Nicht- Kodierungsrichtung mit einem Winkelspektrum erfolgt, das ungefähr dem Mindestabstrahlwinkel entspricht oder geringfügig größer ist.

Der SLM 3 kann wahlweise als transmissiver SLM oder als reflektiver SLM ausgebildet sein. In der Fig. 4a weist die Anzeigevorrichtung 1 einen transmissiven SLM auf. Bei dem SLM 3 kann es sich bevorzugt um einen phasenmodulierenden SLM oder um einen komplexwertigen SLM handeln, der die Phase und die Amplitude des Lichts moduliert. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Fälle beschränkt, sondern der SLM 3 kann auch ein amplitudenmodulierender SLM sein. In der Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung 1 gemäß Fig. 4a werden Single-Parallaxe- Hologramme in Richtung senkrecht zur Papierebene, d.h. X-Richtung, in den SLM 3 eingeschrieben bzw. kodiert.

Der Lichtleiter 4 weist teilreflektierende Auskoppelelemente 9 zum Auskoppeln von im Lichtleiter 4 propagierenden Lichtstrahlen bzw. Licht auf. Die teilreflektierenden Auskoppelelemente 9 sind parallel zueinander im Lichtleiter 4. Zudem sind die teilreflektierenden Auskoppelelemente 9 in einem definierten Abstand zueinander im Lichtleiter 4 angeordnet. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das im Lichtleiter 4 propagierende Licht auch an den dafür vorgesehenen Auskoppelelementen 9 aus dem Lichtleiter 4 ausgekoppelt wird.

Im Lichtweg zwischen dem SLM 3 und dem Lichtleiter 4 ist das Abbildungselement 5 vorgesehen, das als Linsenelement, Spiegelelement oder auch als Gitterelement ausgebildet sein kann. Im Allgemeinen Fall kann es sich auch um ein Abbildungssystem mit wenigstens zwei oder mehr Abbildungselementen handeln. Die in diesem Dokument vorgenommenen Aussagen zu der Brennweite und gewissen Abständen bezüglich des Abbildungselements 5 gelten dann für die Gesamtbrennweiten und die Hauptebenen des Abbildungssystems.

Wie aus Fig. 4a ersichtlich ist, wird das Licht von verschiedenen Pixeln des SLM 3, hier in diesem Ausführungsbeispiel aus Anschaulichkeitsgründen nur von drei verschiedenen Pixeln des SLM 3, ausgesendet, wobei der SLM 3 das von der Beleuchtungseinrichtung 2 ausgesandte Licht entsprechend der Information des zu rekonstruierenden und darzustellenden Objekts bzw. Szene moduliert. Das Abbildungselement 5 ist im Abstand seiner Brennweite zum SLM 3 in der Anzeigevorrichtung 1 angeordnet. Auf diese Weise kann das Abbildungselement 5 ein Bild des SLM 3 im Unendlichen erzeugen. Das bedeutet, dass Lichtstrahlen, die von ein und demselben Pixel des SLM 3 ausgehen, im Lichtweg nach dem Abbildungselement 5 kollimiert sind bzw. parallel zueinander verlaufen. Die Lichtstrahlen jedoch, die von unterschiedlichen Pixeln des SLM ausgehen, weisen In Lichtrichtung nach dem Abbildungselement 5 unterschiedliche Winkel zueinander auf. Ferner weist die Anzeigevorrichtung 1 die Lichteinkopplungseinrichtung 10 auf, mit der auf den Lichtleiter 4 auftreffendes Licht in den Lichtleiter 4 eingekoppelt werden kann. Diese Lichteinkopplungseinrichtung 10 weist wenigstens ein Spiegelelement und/oder wenigstens ein Gitterelement und/oder wenigstens ein Prismenelement zum Einkoppeln des Lichts in den Lichtleiter 4 auf. In Fig. 4a weist die Lichteinkopplungseinrichtung 10 ein Spiegelement zum Einkoppeln des Lichts in den Lichtleiter 4 auf. Das Abbildungselement 5 bildet zudem die Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung 2 in der dargestellten YZ-Ebene der Fig. 4a auf das Spiegelelement der Lichteinkopplungseinrichtung 10 oder im allgemeinen Fall in die Nähe der Lichteinkopplungseinrichtung 10 des Lichtleiters 4 ab. Dadurch sind die Lichtstrahlen, die von verschiedenen Pixeln des SLM 3 ausgehen, auf dem Spiegelelement der Lichteinkopplungseinrichtung 10 vollständig oder zumindest weitgehend einander überlagert.

Durch die Lichtstrahlen, die von den Randpixeln des SLM 3 in senkrechter Richtung ausgehen, das Abbildungselement 5 passieren bzw. durchlaufen und auf das Spiegelelement der Lichteinkopplungseinrichtung 10 auftreffen, wird das eingekoppelte Winkelspektrum des Lichts bestimmt, das im Wesentlichem dem Sichtfeld in der Y- Richtung entspricht, wobei die Y-Richtung hier der horizontalen Richtung entspricht.

Beispielsweise wäre es auch möglich, dass die Anzeigevorrichtung 1 ein Projektionssystem zur Abbildung des SLM aufweist, wobei das Projektionssystem in einer Richtung seine Austrittspupille an der Lichteinkoppelseite des Lichtleiters 4 hat und in einer dazu senkrechten Richtung die Austrittspupille des Projektionssystems im Lichtweg nach der Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter 4 liegt. Bei einer Beleuchtung des SLM mit kollimierten Lichtstrahlen mittels einer hinreichend kohärenten Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung wird zudem in Kodierungsrichtung bei einer Single-Parallaxe-Kodierung in der Ebene der Austrittspupille des Projektionssystems ein virtueller Betrachterbereich erzeugt. Nach dem Auftreffen der Lichtstrahlen auf die Lichteinkopplungseinrichtung 10 werden diese mittels des Spiegelelements der Lichteinkopplungseinrichtung 10 in den Lichtleiter 4 eingekoppelt. Die Lichtstrahlen propagieren dann im Lichtleiter 4 über Totalreflexion bzw. werden an den Grenzflächen oder Oberflächen des Lichtleiters 4 reflektiert und mittels der Anordnung von teilreflektierenden Auskoppelelementen 9 aus dem Lichtleiter 4 ausgekoppelt. In der Regel erfolgt die Auskopplung von Licht, das vom selben Pixel ausgeht, an mehreren unterschiedlichen Auskoppelelementen. Das Licht, das von unterschiedlichen Pixeln des SLM 3 ausgeht, wird mit unterschiedlichen Winkeln aus dem Lichtleiter 4 ausgekoppelt. Dies erfolgt jeweils parallel zu den Einkoppelwinkeln der Lichtstrahlen. Der Einkoppelwinkel des Lichts entspricht somit dem Auskoppelwinkel des Lichts. Das Licht, das von verschiedenen Pixeln des SLM 3 ausgeht, passiert danach im Lichtweg den Sweet-Spot 7. Es wird somit in Nicht-Kodierungsrichtung des Hologramms ein Sweet-Spot 7 in der Betrachterebene 8 erzeugt, wodurch in der Nicht- Kodierungsrichtung, hier der Y-Richtung, ein großes Sichtfeld erreicht werden kann.

Die Anzeigevorrichtung 1 weist zudem ein weiteres Abbildungselement 1 1 auf. Das weitere Abbildungselement 1 1 kann hierbei wenigstens ein Linsenelement, wenigstens ein Abbildungselement mit variabler Brennweite und/oder wenigstens ein schaltbares Abbildungselement aufweisen. Das weitere Abbildungselement 1 1 ist in Lichtrichtung nach dem Lichtleiter 4 bzw. zwischen dem Lichtleiter 4 und der Betrachterebene 8, in der sich ein Betrachter befinden kann, um ein rekonstruiertes dreidimensionales Objekt bzw. Szene zu beobachten, angeordnet. Dieses weitere Abbildungselement 1 1 ist als konkaves Abbildungselement oder konkaves Abbildungssystem, das wenigstens zwei Abbildungselemente aufweist, ausgebildet. Mit diesem weiteren Abbildungselement 1 1 zwischen der Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter 4 und dem Sweet-Spot 7 in Nicht-Kodierungsrichtung bzw. einem virtuellen Betrachterbereich in Kodierungsrichtung des Hologramms kann das Bild des SLM 3, das sich im Unendlichen befindet, wieder in eine endliche Entfernung zu einem Betrachter verschoben bzw. gebracht werden.

Das zwischen dem Lichtleiter 4 und einem Betrachter vorgesehene weitere, konkave Abbildungselement 1 1 kann somit dazu verwendet werden, die Bildlage des SLM 3, wie sie vom Auge gesehen wird, einzustellen. Wird durch das optische System bzw. das Abbildungselement 5 im Lichtweg vor der Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter 4 ein Bild des SLM 3 im Unendlichen erzeugt, so verschiebt das weitere, konkave Abbildungselement 1 1 im Lichtweg zwischen dem Lichtleiter 4 und dem Betrachter die Lage des Bildes des SLM 3 in eine endliche Entfernung zum Betrachter. Beispielsweise würde ein weiteres Abbildungselement mit einer Brennweite von f = -2m das Bild des SLM von einer unendlichen Entfernung auf eine endliche Entfernung von 2m zum Betrachter heranholen bzw. verschieben. Mittels einem Kompensationselement 12, das auf der dem weiteren Abbildungselement 1 1 entgegensetzten Seite des Lichtleiters 4 angeordnet ist, kann der Effekt dieses weiteren, konkaven Abbildungselements 1 1 auf das Umgebungslicht, d.h. das Licht, das aus der Umgebung der Anzeigevorrichtung 1 bei einer Ausführung der Anzeigevorrichtung als ein Augmented-Reality-Display in den Lichtleiter 4 im Bereich des Kompensationselements 12 eintritt und durch diesen und dem weiteren Abbildungselement 1 1 durchtritt, kompensiert werden. Bei einer Verwendung der Anzeigevorrichtung 1 als reines Head-Mounted-Display bzw. als Virtual- Reality-Display ist ein derartiges Kompensationselement in der Anzeigevorrichtung nicht notwendig und kann somit weggelassen werden. Hierzu wird auf die Fig. 5 verwiesen, in der dieser Fall dargestellt ist.

Das Licht aus der natürlichen Umgebung der Anzeigevorrichtung 1 , das sowohl das Kompensationselement 12 wie auch das weitere Abbildungselement 1 1 durchläuft, soll in der Entfernung zum Betrachter nicht verändert werden. Wenn das Kompensationselement 12 eine Brennweite von f = +2m besitzt, d.h. vom gleichen Betrag aber mit entgegengesetztem Vorzeichen wie das weitere Abbildungselement 1 1 in dem zuvor genannten Zahlenbeispiel, wirken das Kompensationselement 12 und das weitere Abbildungselement 1 1 zusammen wie ein Abbildungselement mit unendlicher Brennweite, wenn ihr Abstand zueinander klein ist. Beide Elemente 1 1 und 12 lassen somit die für das Auge eines Betrachters sichtbare Entfernung von Objekten in der natürlichen Umgebung der Anzeigevorrichtung 1 unverändert. Optional kann das Kompensationselement auch auf eine Korrektur der Sehfehler bzw. Sehschwäche des jeweiligen Betrachters angepasst sein, sofern die Funktion einer Brille in das Augmented-Reality-Display bzw. in die Anzeigevorrichtung der Fig. 5 integriert ist.

In der Fig. 4a ist ebenfalls gezeigt, dass die Anzeigevorrichtung 1 eine optische Komponente 13 aufweist, die hier als Zylinderelement ausgebildet ist. D optische Komponente 13 ist nah am oder in der Nähe des SLM 3 angeordnet. Diese optische Komponente 13 besitzt keine fokussierende Wirkung in der dargestellten YZ-Ebene. Jedoch besitzt diese optische Komponente 13 eine fokussierende Wirkung in der Ebene senkrecht zur YZ-Ebene. Aufgrund ihrer Position nah am oder in der Nähe des SLM 3 hat die optische Komponente 13 soweit keinen Einfluss auf die Bildlage des SLM 3.

In dem gezeigten Beispiel sind die Neigungswinkel der Lichteinkopplungseinrichtung und der Auskopplungselemente relativ zu den Oberflächen des Lichtleiters so gewählt, dass ein Lichtstrahl, der unter einem bestimmten Winkel eingekoppelt wird, auch unter dem gleichen Winkel wieder ausgekoppelt wird.

Es wäre auch möglich, einen Lichtleiter in der Anzeigevorrichtung zu verwenden, bei dem die ausgekoppelten Lichtstrahlen nicht parallel zu den eingekoppelten Lichtstrahlen sind, beispielsweise durch eine andere Orientierung des Neigungswinkel der Auskoppelelemente. Bedingung ist jedoch, dass es eine eindeutige Zuordnung von einem Einkoppelwinkel des Lichts zu einem Auskoppelwinkel des Lichts gibt. Es darf beispielsweise nicht dergleiche Einkoppelwinkel des Lichts zu zwei verschiedenen Auskoppelwinkeln des Lichts führen. Und es dürfen auch nicht zwei verschiedene Einkoppelwinkel des Lichts zum gleichen Auskoppelwinkel des Lichts führen.

In Fig. 4b ist eine um 90 Grad gedrehte Ansicht der in Fig. 4a gezeigten Anzeigevorrichtung 1 dargestellt. Diese um 90 Grad gedrehte Ansicht in der XZ-Ebene verdeutlicht die Wirkungsweise der optischen Komponente 13. Es sind wieder Lichtstrahlen dargestellt, die von drei verschiedenen Pixeln des SLM 3 ausgehen, nach dem der SLM 3 von der Beleuchtungseinrichtung 2 mit hinreichend kohärentem Licht beleuchtet wird. Die beiden äußeren dargestellten Pixel bzw. Lichtstrahlen, die vom SLM 3 in Richtung des Lichtleiters 4 ausgehen, sind jedoch andere Pixel bzw. Lichtstrahlen als die Pixel bzw. Lichtstrahlen gemäß der Fig. 4a, wobei das mittlere Pixel bzw. der mittlere Lichtstrahl dem mittleren Pixel bzw. Lichtstrahl in Fig. 4a entspricht, wie eindeutig aus der perspektivischen Darstellung der Anzeigevorrichtung 1 gemäß Fig. 4d zu erkennen ist. Die optische Komponente 13 besitzt eine aufweitende Wirkung, so dass in Lichtrichtung nach der optischen Komponente 13 der Abstand von Lichtstrahlen, die von den äußeren Pixeln bzw. von Pixeln im Randbereich des SLM 3 ausgehen, zueinander zunächst vergrößert wird, ehe sich dieser Abstand der Lichtstrahlen nach dem Durchlaufen des Abbildungselements 5, das hier eine sphärische Wirkung aufweist, für die Abbildung des SLM 3 wieder verringert. Das Licht trifft dann auf die Lichteinkopplungseinnchtung 10 auf und wird durch diese in den Lichtleiter 4 eingekoppelt. Das eingekoppelte Licht propagiert im Lichtleiter 4 und wird durch die teilreflektierenden Auskoppelelemente 9 wieder aus dem Lichtleiter 4 ausgekoppelt, wie zu Fig. 4a beschrieben ist.

In der Fig. 4c ist die Anzeigevorrichtung 1 in einem Schnitt durch die XY-Ebene dargestellt. Hierbei sind die gleichen drei Pixel des SLM 3 dargestellt wie in Fig. 4b. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist nur die Propagation des Lichts im Lichtleiter 4 dargestellt, wohingegen die Propagation des Lichts nach der Auskoppelung aus dem Lichtleiter 4 nicht gezeigt ist. Hierbei ist die Kombination der Brennweiten aus streuender optischer Komponente 13 und dem sphärischen Abbildungselement 5 derart gewählt, dass sich ein Bild der Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung 2 und damit eine Überlagerung der Lichtstrahlen von den verschiedenen Pixeln des SLM 3 in X-Richtung, d.h. gemäß der Single-Parallaxe-Kodierung in Kodierungsrichtung, welche hier der X-Richtung bzw. der vertikalen Richtung entspricht, erst nach der Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter 4 an der Position eines Sweet-Spots in horizontaler Richtung, die hier der Nicht-Kodierungsrichtung des Hologramms entspricht, und an der Position eines Betrachterbereichs in vertikaler Richtung ergibt. In Fig. 4d ist die Anzeigevorrichtung 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Hier ist gezeigt, dass mit Information eines Objekts bzw. einer Szene modulierte Lichtstrahlen von fünf Pixeln des SLM 3 ausgehen. In dieser Fig. 4d ist noch einmal genau zu erkennen, dass in horizontaler Richtung, d.h. hier in Nicht-Kodierungsrichtung bzw. in Y-Richtung, das Licht von verschiedenen Pixeln des SLM 3 an der Lichteinkopplungseinrichtung 10 in den Lichtleiter 4 überlagert wird. In vertikaler Richtung, somit der Kodierungsrichtung bzw. der X-Richtung, wird das Licht verschiedener Pixel des SLM 3 jedoch in einer größeren Entfernung zum SLM 3 erst nach der Auskopplung aus dem Lichtleiter 4 überlagert. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind jedoch nur für eines der Pixel des SLM 3 aus dem Lichtleiter 4 ausgekoppelte Lichtstrahlen dargestellt.

Die Anzeigevorrichtung 1 der Figuren 4a bis 4d ist als ein Augmented-Reality-Display (AR- Display) ausgebildet.

In der Fig. 5 ist eine Anzeigevorrichtung dargestellt, die als Virtual-Reality-Display (VR-Display) ausgebildet ist. Diese Anzeigevorrichtung ist ähnlich der in den Fig. 4a bis 4d dargestellten Anzeigevorrichtung 1 ausgebildet und weist ebenfalls einen Lichtleiter 4 auf, der gemäß der Figuren 1 bis 3 beschrieben ist. Auch dieses Ausführungsbeispiel wird in Bezug auf eine Single- Parallaxe-Kodierung eines Hologramms in einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beschrieben.

Auch hier ist die Anzeigevorrichtung gemäß einem Schnitt in der YZ-Ebene dargestellt. Die Anzeigevorrichtung weist dieselben Elemente wie die Anzeigevorrichtung 1 der Figuren 4a bis 4d auf. Mit anderen Worten, die Anzeigevorrichtung weist die Beleuchtungseinrichtung 2, die wenigstens eine Lichtquelle aufweist, den SLM 3, den Lichtleiter 4 und wenigstens ein Abbildungselement 5 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 2 ist wiederum derart ausgebildet, hinreichend kohärentes Licht auszusenden. In den SLM 3 kann ein Hologramm kodiert werden, um eine vorzugsweise dreidimensionale Szene holographisch zu rekonstruieren. Die Kodierung des Hologramms in den SLM 3 kann als Voll-Parallaxe-Kodierung (Full-Parallax-Encoding) oder als Einzel-Parallaxe-Kodierung (Single-Parallax-Encoding) erfolgen. Auch dieses Ausführungsbeispiel wird anhand einer Single-Parallaxe-Kodierung eines Hologramms auf dem SLM 3 beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf eine Einzel-Parallaxe-Kodierung beschränkt sein soll, sondern ebenfalls für eine Voll-Parallaxe-Kodierung einsetzbar ist.

Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 2 und dem SLM 3 ist die Beleuchtungsoptik 6 vorgesehen, mit der der SLM 3 vorzugsweise mit kollimiertem Licht beleuchtet wird. Der Lichtabstrahlwinkel im Lichtweg nach dem SLM 3 ist dann in Kodierungsrichtung durch die Beugung an der Pixelapertur des SLM 3 bestimmt. Senkrecht zur Kodierungsrichtung, d.h. in Nicht- Kodierungsrichtung, wird ein definierter Mindestabstrahlwinkel benötigt, um einen Sweet-Spot 7 in einer Betrachterebene 8 zu erzeugen. Vorzugsweise wird dieser Abstrahlwinkel so gewählt, dass das Licht von jedem Pixel des SLM 3 im Lichtweg in der Nicht-Kodierungsrichtung die Fläche einer Lichteinkopplungseinnchtung 10 ausfüllt. Im Fall von Fig. 5 ist das Licht von drei Pixeln des SLM 3 ausgehend eingezeichnet. Im Lichtweg zwischen dem SLM 3 und dem Abbildungselement 5 ist das Licht von den jeweiligen Pixeln divergent. Im Lichtweg zwischen dem Abbildungselement 5 und der Lichteinkopplungseinnchtung 10 ist es kollimiert. Um die Fläche der Lichteinkopplungseinnchtung 10 auszufüllen, sollte der Durchmesser des Strahlenbündels von den jeweiligen Pixeln auf dem Abbildungselement 5 der Projektion der Lichteinkopplungseinnchtung 10 auf die Unterseite des Lichtleiters 4 entsprechen. Der benötigte Winkel ergibt sich somit aus dem Abstand zwischen dem SLM 3 und dem Abbildungselement 5 sowie der Größe der Lichteinkopplungseinnchtung 10. In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Abstrahlwinkel, um die Fläche der Lichteinkopplungseinnchtung 10 auszufüllen, ungefähr ±8 Grad. Nur zur Veranschaulichung, damit die Lichteinkopplungseinnchtung besser zu erkennen ist, ist allerdings in der Fig. 5 ein kleinerer Winkel verwendet worden, das heißt die Lichteinkopplungseinnchtung 10 ist in Fig. 5 nicht ausgefüllt.

Die Erzeugung dieses Abstrahlwinkels kann wie folgt durchgeführt werden: Optional kann dazu auf dem SLM 3 oder in der Nähe des SLM 3 oder allgemein in anderen Ausführungsformen auch in einer Bildebene des SLM 3 ein eindimensionales Streuelement vorgesehen sein, das diesen definierten Abstrahlwinkel erzeugt. Es ist ebenfalls alternativ möglich, dass die Beleuchtung des SLM 3 nur in Kodierungsrichtung mit kollimiertem Licht und in der dazu senkrechten Nicht- Kodierungsrichtung mit einem Winkelspektrum erfolgt, das ungefähr dem Mindestabstrahlwinkel entspricht oder geringfügig größer ist.

Der SLM 3 kann auch hier wahlweise als transmissiver SLM oder als reflektiver SLM ausgebildet sein. In der Fig. 5 weist die Anzeigevorrichtung einen transmissiven SLM auf. Bei dem SLM 3 kann es sich bevorzugt um einen phasenmodulierenden SLM oder um einen komplexwertigen SLM handeln, der die Phase und die Amplitude des Lichts moduliert. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Fälle beschränkt, sondern der SLM 3 kann auch ein amplitudenmodulierender SLM sein. In dieser Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung werden Single-Parallaxe-Hologramme in Richtung senkrecht zur Papierebene, d.h. X-Richtung, in den SLM 3 eingeschrieben bzw. kodiert.

Der Lichtleiter 4 weist die teilreflektierenden Auskoppelelemente 9 zum Auskoppeln von im Lichtleiter 4 propagierenden Lichtstrahlen bzw. Licht auf. Die teilreflektierenden Auskoppelelemente 9 sind parallel zueinander im Lichtleiter 4. Zudem sind die teilreflektierenden Auskoppelelemente 9 in einem definierten Abstand zueinander im Lichtleiter 4 angeordnet. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das im Lichtleiter 4 propagierende Licht auch an den dafür vorgesehenen Auskoppelelementen 9 aus dem Lichtleiter 4 ausgekoppelt wird.

Im Lichtweg zwischen dem SLM 3 und dem Lichtleiter 4 ist das Abbildungselement 5 vorgesehen, das als Linsenelement, Spiegelelement oder auch als Gitterelement ausgebildet sein kann. Im Allgemeinen Fall kann es sich auch um ein Abbildungssystem mit wenigstens zwei oder mehr Abbildungselementen handeln. Die in diesem Dokument vorgenommenen Aussagen zu der Brennweite und gewissen Abständen bezüglich des Abbildungselements 5 gelten dann für die Gesamtbrennweiten und die Hauptebenen des Abbildungssystems.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, wird das Licht von verschiedenen Pixeln des SLM 3, hier in diesem Ausführungsbeispiel aus Anschaulichkeitsgründen nur von drei verschiedenen Pixeln des SLM 3, ausgesendet, wobei der SLM 3 das von der Beleuchtungseinrichtung 2 ausgesandte Licht entsprechend der Information des zu rekonstruierenden und darzustellenden Objekts bzw. Szene moduliert. Das Abbildungselement 5 ist im Abstand seiner Brennweite zum SLM 3 in der Anzeigevorrichtung angeordnet. Auf diese Weise kann das Abbildungselement 5 ein Bild des SLM 3 im Unendlichen erzeugen. Das bedeutet, dass Lichtstrahlen, die von ein und demselben Pixel des SLM 3 ausgehen, im Lichtweg nach dem Abbildungselement 5 kollimiert sind bzw. parallel zueinander verlaufen. Die Lichtstrahlen jedoch, die von unterschiedlichen Pixeln des SLM ausgehen, weisen In Lichtrichtung nach dem Abbildungselement 5 unterschiedliche Winkel zueinander auf.

Ferner weist die Anzeigevorrichtung die Lichteinkopplungseinnchtung 10 auf, mit der auf den Lichtleiter 4 auftreffendes Licht in den Lichtleiter 4 eingekoppelt werden kann. Diese Lichteinkopplungseinnchtung 10 weist wenigstens ein Spiegelelement und/oder wenigstens ein Gitterelement und/oder wenigstens ein Prismenelement zum Einkoppeln des Lichts in den Lichtleiter 4 auf. In Fig. 5 weist die Lichteinkopplungseinnchtung 10 ein Spiegelelement zum Einkoppeln des Lichts in den Lichtleiter 4 auf. Das Abbildungselement 5 bildet zudem die Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung 2 in der dargestellten YZ-Ebene der Fig. 5 auf das Spiegelelement der Lichteinkopplungseinnchtung 10 oder im allgemeinen Fall in die Nähe der Lichteinkopplungseinnchtung 10 des Lichtleiters 4 ab. Dadurch sind die Lichtstrahlen, die von verschiedenen Pixeln des SLM 3 ausgehen, auf dem Spiegelelement der Lichteinkopplungseinrichtung 10 vollständig oder zumindest weitgehend einander überlagert.

Durch die Lichtstrahlen, die von den Randpixeln des SLM 3 in senkrechter Richtung ausgehen, das Abbildungselement 5 passieren bzw. durchlaufen und auf das Spiegelelement der Lichteinkopplungseinrichtung 10 auftreffen, wird das eingekoppelte Winkelspektrum des Lichts bestimmt, das im Wesentlichem dem Sichtfeld in der Y- Richtung entspricht, wobei die Y-Richtung hier der horizontalen Richtung entspricht. Wie in den Figuren 4a bis 4d erwähnt, wäre es beispielsweise auch möglich, dass die Anzeigevorrichtung der Fig. 5 ein Projektionssystem zur Abbildung des SLM aufweist, wobei das dort offenbarte auch für die Fig. 5 gelten soll.

Nach dem Auftreffen der Lichtstrahlen auf die Lichteinkopplungseinrichtung 10 werden diese mittels des Spiegelelements der Lichteinkopplungseinrichtung 10 in den Lichtleiter 4 eingekoppelt. Die Lichtstrahlen propagieren dann im Lichtleiter 4 über Totalreflexion bzw. werden an den Grenzflächen oder Oberflächen des Lichtleiters 4 reflektiert und mittels der Anordnung von teilreflektierenden Auskoppelelementen 9 aus dem Lichtleiter 4 ausgekoppelt. Das Licht, das von unterschiedlichen Pixeln des SLM 3 ausgeht, wird mit unterschiedlichen Winkeln aus dem Lichtleiter 4 ausgekoppelt. Dies erfolgt jeweils parallel zu den Einkoppelwinkeln der Lichtstrahlen. Das Licht, das von verschiedenen Pixeln des SLM 3 ausgeht, passiert danach im Lichtweg den Sweet-Spot 7. Es wird somit in Nicht-Kodierungsrichtung des Hologramms ein Sweet-Spot 7 in der Betrachterebene 8 erzeugt, wodurch in der Nicht-Kodierungsrichtung, hier der Y-Richtung, ein großes Sichtfeld erreicht werden kann.

Die Anzeigevorrichtung weist zudem das weitere Abbildungselement 1 1 auf. Das weitere Abbildungselement 1 1 kann hierbei wenigstens ein Linsenelement, wenigstens ein Abbildungselement mit variabler Brennweite und/oder wenigstens ein schaltbares Abbildungselement aufweisen. Das weitere Abbildungselement 1 1 ist in Lichtrichtung nach dem Lichtleiter 4 bzw. zwischen dem Lichtleiter 4 und der Betrachterebene 8, in der sich ein Betrachter befinden kann, um ein rekonstruiertes dreidimensionales Objekt bzw. Szene zu beobachten, angeordnet. Dieses weitere Abbildungselement 1 1 ist als konkaves Abbildungselement oder konkaves Abbildungssystem, das wenigstens zwei Abbildungselemente aufweist, ausgebildet. Mit diesem weiteren Abbildungselement 1 1 zwischen der Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter 4 und dem Sweet-Spot 7 in Nicht-Kodierungsrichtung bzw. einem virtuellen Betrachterbereich in Kodierungsrichtung des Hologramms kann das Bild des SLM 3, das sich im Unendlichen befindet, wieder in eine endliche Entfernung zu einem Betrachter verschoben bzw. gebracht werden.

Das zwischen dem Lichtleiter 4 und einem Betrachter vorgesehene weitere, konkave Abbildungselement 1 1 kann somit dazu verwendet werden, die Bildlage des SLM 3, wie sie vom Auge gesehen wird, einzustellen. Wird durch das optische System bzw. das Abbildungselement 5 im Lichtweg vor der Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter 4 ein Bild des SLM 3 im Unendlichen erzeugt, so verschiebt das weitere, konkave Abbildungselement 1 1 im Lichtweg zwischen dem Lichtleiter 4 und dem Betrachter die Lage des Bildes des SLM 3 in eine endliche Entfernung zum Betrachter. Beispielsweise würde ein weiteres Abbildungselement mit einer Brennweite von f = -2m das Bild des SLM von einer unendlichen Entfernung auf eine endliche Entfernung von 2m zum Betrachter heranholen bzw. verschieben.

In der Fig. 5 ist ebenfalls gezeigt, dass die Anzeigevorrichtung die optische Komponente 13 aufweist, die hier als Zylinderelement ausgebildet ist. Die optische Komponente 13 ist nah am oder in der Nähe des SLM 3 angeordnet. Diese optische Komponente 13 besitzt keine fokussierende Wirkung in der dargestellten YZ-Ebene. Jedoch besitzt diese optische Komponente 13 eine fokussierende Wirkung in der Ebene senkrecht zur YZ-Ebene. Aufgrund ihrer Position nah am oder in der Nähe des SLM 3 hat die optische Komponente 13 soweit keinen Einfluss auf die Bildlage des SLM 3.

Diese Anzeigevorrichtung gemäß der Fig. 5 unterscheidet sich jedoch von der Anzeigevorrichtung 1 gemäß den Figuren 4a bis 4d grundsätzlich dadurch, dass diese hier dargestellte Anzeigevorrichtung als ein VR (Virtual Reality - Erweiterte Realität) -Display ausgebildet ist und somit kein Kompensationselement 12 benötigt. Um das Auge eines Betrachters einer rekonstruierten dreidimensionalen Szene jedoch vor unerwünschtem Licht, das aus der natürlichen Umgebung der Anzeigevorrichtung durch den Lichtleiter 4 hindurchdringen kann und die erzeugte Szene in ihrer Qualität wesentlich beeinträchtigen kann, zu schützen, weist diese Anzeigevorrichtung gemäß der Fig. 5 auf der vom Betrachter abgewandten Seite des Lichtleiters 4 ein Absorptionselement 14 auf. Das Absorptionselement 14 dient hierbei zum Abschatten des von dieser Seite aus der natürlichen Umgebung auf den Lichtleiter 4 auftreffenden Lichts und verhindert somit, dass unerwünschtes Umgebungslicht auf das Auge des Betrachters auftrifft. Das Absorptionselement 14 kann hierbei bevorzugt als ein einzelnes Element in der Nähe des Lichtleiters 4 angeordnet sein. Als Alternative zu einem einzelnen Absorptionselement 14 kann beispielsweise die dem Betrachter abgewandte Oberfläche des Lichtleiters 4 auch verspiegelt werden. Mit Bezug auf Fig. 6 wird die Einstellung der Kohärenzlänge des Lichts der verwendeten Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung erläutert. Das Licht, das vom selben Pixel des SLM ausgeht bzw. ausgesandt wird und im Lichtleiter 4 propagiert, kann teilweise von verschiedenen Auskoppelelementen 9 und dadurch mit unterschiedlichen optischen Wegen aus dem Lichtleiter 4 ausgekoppelt werden. In der Fig. 6 wird ein im Lichtleiter 4 propagierender Lichtstrahl Sin mit jeweils einem Teil seiner Intensität von drei verschiedenen Auskoppelelementen 9i , 92 und 93 ausgekoppelt, so dass drei zueinander parallele Lichtstrahlen S1 , S2 und S3 aus dem Lichtleiter 4 austreten, die im Lichtleiter 4 unterschiedliche optische Wege zurückgelegt haben. Bei der Verwendung von inkohärentem Licht hier würde dieser Wegunterschied der einzelnen Lichtstrahlen keine Rolle spielen. In einer holographischen Anzeigevorrichtung mit einer hinreichend kohärenten Beleuchtung des SLM könnten jedoch diese Lichtstrahlen zu ungewünschten Interferenzerscheinungen führen, wenn mehrere Lichtstrahlen davon in eine Augenpupille eines Betrachters fallen. Ein rekonstruierter Objektpunkt einer dreidimensionalen Szene könnte in seiner Intensität in ungewünschter Weise verstärkt oder abgeschwächt werden. Da ein Winkelspektrum des Lichts durch den Lichtleiter propagiert, kann sich der Wegunterschied des Lichts zwischen benachbarten Auskoppelelementen beispielsweise für Licht von verschiedenen Pixelspalten des SLM unterscheiden.

Um jedoch auftretende störende Interferenzerscheinungen zu vermeiden, sollte die Kohärenzlänge des Lichts der Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung so angepasst werden, dass die Kohärenzlänge kleiner ist als die kürzeste Verbindungsstrecke zwischen zwei Auskoppelelementen Am. Diese kürzeste Verbindungsstrecke Am ergibt sich wiederum aus dem horizontalen Abstand der Auskoppelelemente Δχ und dem Neigungswinkel α der Auskoppelelemente gegenüber der Oberflächennormalen N:

Am= sin(90°- α) Δχ.

In den Figuren 7a bis 7d sind jeweils zwei Ausführungsbeispiele einer Anzeigevorrichtung dargestellt, mit der jeweils über eine Kachelung bzw. Segmentierung das Sichtfeld in Kodierungsrichtung eines Hologramms vergrößert werden kann. Um das Prinzip der Anzeigevorrichtungen 100 und 200 in Betrieb einfacher erläutern zu können, sind jeweils zwei Anzeigevorrichtungen 100 und 200 nebeneinander dargestellt.

In Fig. 7a ist ein Teil einer Anzeigevorrichtung 100 dargestellt, die zur Vergrößerung eines Sichtfelds in Kodierungsrichtung eines Hologramms, d.h. in vertikaler und/oder horizontaler Richtung, eine Ablenkeinrichtung 150 aufweist. Die Ablenkeinrichtung 150 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Ablenkelemente 151 und 152 auf, wobei die Ablenkeinrichtung auch weitere bzw. mehrere Ablenkelemente aufweisen kann. Wenigstens eines der Ablenkelemente ist schaltbar ausgebildet. Die zwei Abbildungselemente 151 und 152 sind zueinander versetzt in Lichtrichtung vor dem Lichtleiter 140 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Ablenkelemente 151 und 152 als Gitterelemente ausgebildet. Zwischen einem SLM 103 und der Einkopplung des von einer Lichtquelle 102 einer Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Lichts in einen Lichtleiter 140 über eine Lichteinkopplungseinnchtung (hier nicht dargestellt) sind somit zwei Ablenkelemente in Form von Gitterelementen 151 und 152 vorgesehen, von denen das Gitterelement 152 schaltbar bzw. steuerbar ausgebildet ist. Allgemein kann der Ablenkwinkel der Gitterelemente auch mit der Position auf dem Gitterelement variieren, so dass die Gitterelemente beispielsweise fokussierende Anteile aufweisen können. Es liegt dann somit eine Kombination aus Ablenkgitter und diffraktiver Linse vor.

Das Prinzip der Vergrößerung des Sichtfelds mittels einer Kachelung bzw. Segmentierung erfolgt beispielsweise: Das von der Lichtquelle 102 ausgesandte Licht trifft über eine Beleuchtungsoptik 106 auf den SLM 103, wird von diesem entsprechend der Information eines zu rekonstruierenden Objekts oder Szene moduliert, passiert eine optische Komponente 130 und ein Abbildungselement 105 und trifft im Lichtweg dann auf das Gitterelement 151 der Ablenkeinrichtung 150. Dieses Gitterelement 151 ist schaltbar ausgeführt. Ist das Gitterelement 151 in einem ausgeschalteten Zustand, wie im linken Teil der Fig. 7a dargestellt, so passiert das vom SLM 103 modulierte Licht das Gitterelement 151 unabgelenkt, wie durch die Pfeile dargestellt, so dass es ohne Ablenkung auf den Lichtleiter 140 auftrifft. Das unabgelenkte Licht trifft dann auf die Lichteinkopplungseinnchtung und wird an einer ersten Position in den Lichtleiter 140 eingekoppelt. Befindet sich jedoch das Gitterelement 151 in einem eingeschalteten Zustand, wie im rechten Teil der Fig. 7a dargestellt, so wird das vom SLM 103 modulierte Licht von diesem Gitterelement 151 entsprechend abgelenkt. Das abgelenkte Licht proagiert in Richtung des Gitterelements 152 und trifft auf dieses auf. Dieses Gitterelement 152 ist kein schaltbares Ablenkelement. Das auf das Gitterelement 152 auftreffende Licht wird durch dieses ebenfalls abgelenkt, so dass das Licht dann auf die Oberfläche des Lichtleiters 140 auftrifft und mittels der Lichteinkopplungseinnchtung in den Lichtleiter 140 eigekoppelt wird. Durch die Ablenkwirkung beider Gitterelemente 151 und 152 wird das Licht versetzt zu einer Einkoppelposition eines zuvor eingekoppelten Lichts in den Lichtleiter 140 eingekoppelt. Das bedeutet, mittels der Ablenkeinrichtung 150 kann die Einkoppelposition des Lichts am Lichtleiter 140 gewählt und festgelegt werden. Auf diese Weise kann mittels dem Lichtleiter 140 und der Ablenkeinrichtung 150 eine aus Segmenten oder Kacheln aufgebaute Abbildung des SLM 103 oder Abbildung einer Beugungsordnung in einer Fourierebene des SLM 103 erzeugt werden. Diese segmentierte Abbildung des SLM 103 bestimmt dabei ein Sichtfeld, innerhalb dessen eine im SLM 103 kodierte Information einer Szene zum Betrachten durch einen virtuellen Betrachterbereich in der Ebene eines Lichtquellenbildes oder in einer Bildebene des SLM 103 rekonstruierbar ist. Das heißt, der SLM 103 wird mehrmals mittels der Abbildungselemente abgebildet. Die einzelnen Abbildungen des SLM 103 stellen Segmente oder Kacheln dar, die vertikal und/oder horizontal mittels der Ablenkeinrichtung 150 aneinandergereiht werden, um ein großes Sichtfeld zu erzeugen. Hierzu werden zeitlich nacheinander in den SLM 103 verschiedene Inhalte für die jeweiligen Segmente eingeschrieben.

Durch die Hinzunahme weiterer Gitterelemente, wie in Fig. 7c dargestellt, in die Ablenkeinrichtung können mehr als zwei Segmente oder Kacheln einer Abbildung oder einer Beugungsordnung des SLM erzeugt werden. Somit kann durch eine Vielzahl von Ablenkelementen ein noch größeres Sichtfeld erzeugt werden. In bevorzugten Ausführungsformen liegt die Anzahl der Segmente zwischen 2 und 4, beispielsweise für eine vertikale Kodierungsrichtung eines Hologramms in einen SLM. In weiteren Ausführungsformen, beispielsweise für eine horizontale Kodierungsrichtung eines Hologramms in einen SLM, kann die Anzahl der Segmente jedoch auch größer als 4, beispielsweise zwischen 2 und 10 Segmenten, sein. Die Fig. 7b zeigt schematisch eine Anzeigevorrichtung 200, wobei hier ebenfalls wie in Fig. 7a nur der Teil der Anzeigevorrichtung 200 von einer Lichtquelle 202 einer Beleuchtungseinrichtung zu einem Lichtleiter 240 dargestellt ist. Diese Anzeigevorrichtung 200 weist die gleichen Komponenten wie die Anzeigevorrichtung 100 gemäß der Fig. 7a auf, wobei hier jedoch eine Ablenkeinrichtung 250 vorgesehen ist, die anstatt Gitterelemente wie in Fig. 7a Spiegelelemente 256 und 257 als Ablenkelemente aufweist. Ein erstes Spiegelelement 256 ist hier in Form eines Drahtgitterpolarisators (Wire Grid Polarizer (WGP)) ausgebildet. Dieses Siegelelement 256 wird mit einem Polarisationsumschalter 255 kombiniert, um es schaltbar auszuführen. Somit ist zumindest ein Spiegelelement der Ablenkeinrichtung 250 schaltbar ausgebildet. Das Spiegelelement 256 wirkt für eine Polarisationsrichtung des von der Lichtquelle 202 ausgesandten Lichts transmissiv, für eine dazu senkrechte Polarisationsrichtung des Lichts wirkt das Spiegelelement 256 jedoch reflektiv. Der Polarisationsumschalter 255 kann beispielsweise als ein flüssigkristallbasiertes Element ausgebildet sein.

Das Prinzip der Vergrößerung des Sichtfelds mittels einer Kachelung bzw. Segmentierung über Spiegelelemente in der Ablenkeinrichtung 200 erfolgt beispielsweise: Das von der Lichtquelle 202 ausgesandte Licht trifft über eine Beleuchtungsoptik 206 auf den SLM 203, wird von diesem entsprechend der Information eines zu rekonstruierenden Objekts oder Szene moduliert, passiert eine optische Komponente 213 und ein Abbildungselement 205 und trifft im Lichtweg dann auf die Ablenkeinrichtung 250. Im linken Teil der Fig. 7b ist der Fall gezeigt, bei dem die Polarisation des auf die Ablenkeinrichtung 250 auftreffenden Lichts derart geschaltet ist, dass das Spiegelelement 256 das Licht, das vom SLM 203 ausgesandt wird, transmittiert, so dass es ohne Ablenkung auf den Lichtleiter 240 auftrifft. Das unabgelenkte Licht trifft dann auf die Lichteinkopplungseinrichtung (hier nicht dargestellt) und wird an einer ersten Position in den Lichtleiter 240 eingekoppelt.

Im rechten Teil der Fig. 7b ist jedoch die Polarisation des auf die Lichtablenkeinrichtung 250 auftreffenden Lichts derart geschaltet, dass das Spiegelelement 256 das Licht, das vom SLM 203 ausgesandt wird, reflektiert. Das so reflektierte Licht trifft auf das Spiegelelement 257. Mittels des Spiegelelements 257 kann dann das Licht so umgelenkt werden, dass es somit an einer anderen Position in den Lichtleiter 240 eingekoppelt wird als das unabgelenkte Licht. Das bedeutet auch hier, dass mittels der Ablenkeinrichtung 250 die Einkoppelposition des Lichts am Lichtleiter 240 gewählt und festgelegt werden kann. Auf diese Weise kann mittels des Lichtleiters 240 und der Ablenkeinrichtung 250 eine aus Segmenten oder Kacheln aufgebaute Abbildung des SLM 203 oder alternativ eine Abbildung einer Beugungsordnung in einer Fourierebene des SLM 203 erzeugt werden. Diese segmentierte Abbildung des SLM 203 bestimmt dabei ein Sichtfeld, innerhalb dessen eine im SLM 203 kodierte Information einer Szene zum Betrachten durch einen virtuellen Betrachterbereich in der Ebene eines Lichtquellenbildes oder in einer Bildebene des SLM 203 rekonstruierbar ist. Das heißt, der SLM 203 wird mehrmals mittels der Abbildungselemente abgebildet, wobei aber jeweils unterschiedliche Inhalte in den SLM 203 eingeschrieben werden. Die einzelnen Abbildungen des SLM 203 stellen Segmente oder Kacheln dar, die vertikal und/oder horizontal mittels der Ablenkeinrichtung 250 aneinandergereiht werden, um ein großes Sichtfeld zu erzeugen.

Im allgemeinen Fall müssen die Spiegelelemente 256 und 257 nicht flach bzw. eben ausgeführt sein, sondern können beispielsweise auch eine Krümmung aufweisen bzw. fokussierende Funktionen enthalten.

Durch eine Anordnung mit zusätzlichen Polarisationsumschaltern und zusätzlichen Spiegelelementen 256 ist die Ablenkeinrichtung auch auf die Erzeugung von mehr als zwei Segmenten oder Kacheln erweiterbar, wie in Fig. 7d dargestellt. Somit kann durch eine Vielzahl von Ablenkelementen ein noch größeres Sichtfeld erzeugt werden.

In der Fig. 7c ist die Anzeigevorrichtung 100 gemäß der Fig. 7a dargestellt, wobei die Anzeigevorrichtung 100 nun für den Fall ausgebildet ist, mit der Ablenkeinrichtung 150 eine aus drei Segmenten oder Kacheln aufgebaute Abbildung des SLM 103 zu erzeugen. Das schaltbare Gitterelement 151 weist in diesem Ausführungsbeispiel wenigstens drei Schaltzustände auf. In einem Aus-Zustand gemäß der mittleren Abbildung der Fig. 7c lässt das Gitterelement 151 das vom SLM 103 modulierte und nun auftreffende Licht unabgelenkt hindurch. In einem ersten An- Zustand des Gitterelements 151 gemäß der linken Abbildung in der Fig. 7c lenkt dieses Gitterelement 151 das Licht nach links bzw. in die Richtung eines Gitterelements 153 ab. In einem zweiten An-Zustand des Gitterelements 151 gemäß der rechten Abbildung in der Fig. 7c lenkt dieses Gitterelement 151 das Licht nach rechts bzw. in Richtung des Gitterelements 152 ab.

Die beiden Gitterelemente 152 und 153 sind als passive Gitterelemente ausgebildet und sind dabei derart in der Anzeigevorrichtung 100 angeordnet, dass das nach links abgelenkte Licht vom Gitterelement 151 das Gitterelement 153 trifft bzw. das nach rechts abgelenkte Licht vom Gitterelement 151 das Gitterelement 152 trifft.

In der linken, mittleren und rechten Abbildung der Fig. 7c ist jeweils folgendes gezeigt: In der linken Abbildung ist die Erzeugung eines linken Segments einer Abbildung des SLM 103 mit Hilfe der Gitterelemente 151 und 153 dargestellt. In der mittleren Abbildung ist die Erzeugung eines mittleren Segments dargestellt, wobei hier das Gitterelement 151 in einem ausgeschalteten Zustand ist und das Licht unabgelenkt auf den Lichtleiter 140 auftrifft. In der rechten Abbildung ist die Erzeugung eines rechten Segments mit Hilfe der Gitterelemente 151 und 152 dargestellt. Die Erzeugung der einzelnen Segmente erfolgt nach der Vorgehensweise, die zu Fig. 7a beschrieben ist.

Vorteilhaft wird hier nur ein einziges schaltbares Gitterelement benötigt, das jedoch wenigstens drei Schaltzustände aufweisen muss. Handelt es sich beispielsweise bei dem Gitterelement 151 um ein Gitterelement mit variabel einschreibbarer Gitterperiode, so können zusätzlich weitere Ablenkwinkel und damit weitere Segmente realisiert werden. Handelt es sich beispielsweise bei dem Gitterelement 151 um ein ansteuerbares Polarisationsgitter, so kann durch Änderung des Drehsinns des Gitterelements bei gleicher Periode eine Ablenkung wahlweise nach links oder rechts realisiert werden.

In der Fig. 7d ist die Anzeigevorrichtung 200 gemäß der Fig. 7b dargestellt, wobei die Anzeigevorrichtung 200 nun für den Fall ausgebildet ist, mit der Ablenkeinrichtung 250 eine aus drei Segmenten oder Kacheln aufgebaute Abbildung des SLM 203 zu erzeugen.

In diesem Ausführungsbeispiel werden zur Erzeugung der drei Segmente zwei Umlenkelemente vorgesehen, die Spiegelelemente 256 und 258 in Form von Drahtgitterpolarisatoren aufweisen, die mit zwei Polarisationsumschaltern 255 und 259 kombiniert werden.

Die Erzeugung der drei Segmente der Abbildung des SLM 203 erfolgt dabei folgendermaßen: Wie in der linken Abbildung der Fig. 7d zu sehen ist, ist zur Erzeugung eines ersten Segments gemäß Fig. 7b der Polarisationsumschalter 255 in einem ausgeschalteten Zustand, so dass das auftreffende Licht unabgelenkt durch das Spiegelelement 256 hindurchtreten und auf den Lichtleiter 240 auftreffen kann. Das einfallende linear polarisierte vom SLM 203 modulierte Licht passiert somit den Polarisationsumschalter 255 und das Spiegelelement 256 und trifft auf den Lichtleiter 240. In der mittleren Abbildung der Fig. 7d ist dargestellt wie ein zweites Segment erzeugt werden kann. Zur Erzeugung des zweiten Segments wird der Polarisationsumschalter 255 in einen angeschalteten Zustand gebracht. Die Polarisation des vom SLM 203 ausgesandten Lichtes wird dann mittels des Polarisationsumschalters 255 derart gedreht, dass das Licht vom Spiegelelement 256 reflektiert und in Richtung des Spiegelelements 258 gerichtet wird. Der weitere Polarisationsumschalter 259 befindet sich dabei in einem ausgeschalteten Zustand. Zwischen dem Spiegelelement 256 und dem Spiegelelement 258 bleibt dann die Polarisation des Lichtes unverändert, so dass das Licht auch am Spiegelelement 258 reflektiert und dann in Richtung des Lichtleiters 240 gelenkt wird und in diesen Lichtleiter 240 eingekoppelt wird.

Gemäß der rechten Abbildung der Fig. 7d wird nun ein drittes Segment der Abbildung des SLM

203 erzeugt. Hierbei sind beide Polarisationsumschalter 255 und 259 in einem angeschalteten Zustand. Das vom SLM 203 modulierte Licht wird nun vom Spiegelelement 256 reflektiert. Da die Polarisation des Lichts jedoch zwischen beiden Spiegelelementen 256 und 258 mittels des Polarisationsumschalters 259 noch einmal gedreht wird, passiert das Licht das Spiegelelement 258 unabgelenkt. Dieses Licht trifft dann auf das Spiegelelement 257 und wird dort an diesem in Richtung des Lichtleiters 240 reflektiert und in den Lichtleiter 240 eingekoppelt.

Auf diese Weise wird der Einkoppelort bzw. die Einkoppelposition des Lichts in den Lichtleiter

204 entsprechend verändert, so dass drei Segmente der Abbildung des SLM 203 erzeugt werden können.

Es ist selbstverständlich möglich, dass diese Anzeigevorrichtungen 100 und 200 auch durch weitere Gitterelemente oder weitere Umlenkelemente, die Spiegelelemente in Verbindung mit Polarisationsumschaltern aufweisen, erweitert werden kann, um zusätzliche Segmente bzw. Kacheln zu erzeugen. Es nimmt jedoch mit der Zahl der Segmente auch die Zahl der benötigen schaltbaren Elemente zu.

Eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung, die ein komplexeres optisches System aus mehreren Abbildungselementen zwischen einem SLM und einer Einkopplung von Licht in einen Lichtleiter verwendet, und die auch eine Kachelung bzw. Segmentierung zur Vergrößerung des Sichtfelds in Kodierungsrichtung vorsehen kann und ebenfalls vorzugsweise eine Single- Parallaxe-Kodierung vorsieht, ist in den Figuren 8a bis 8c dargestellt. Der optische Aufbau der Anzeigevorrichtung 300 der Figuren 8a bis 8c entspricht dabei grundlegend dem optischen Aufbau der Anzeigevorrichtung 1 gemäß der Figuren 4a bis 4d. Auch hier soll wieder eine Single- Parallaxe-Kodierung eines Hologramms auf dem SLM angenommen werden.

Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel der Anzeigevorrichtung 1 gemäß der Figuren 4a bis 4d, die ein Abbildungselement 5 in Form eines einzelnen sphärischen Abbildungselements, z.B. einer Linse, und eine optische Komponente 13 in Form eines einzelnen zylindrischen Abbildungselements, z.B. einer Zylinderlinse, aufweist, sind in den dargestellten Figuren 8a bis 8c allerdings zwischen einem SLM 330 und einem Lichtleiter 340 eine Vielzahl an Abbildungselementen vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt zehn Abbildungselemente in Form von Linsen in der Anzeigevorrichtung 300 vorgesehen, wobei anstatt von Linsen auch Spiegelelemente oder Gitterelemente vorgesehen sein können und auch die Anzahl an Abbildungselementen variieren kann. Ein Abbildungselement 305, das hier mehrere Elemente aufweist, und ein Abbildungssystem 360, das ebenfalls mehrere Elemente aufweist, sind zumindest teilweise sphärisch ausgebildet, wobei eine optische Komponente 313 zylindrisch ausgebildet ist. Ein Element 314 des Abbildungssystems 360 ist zwar nicht zylindrisch ausgebildet, weist jedoch beispielsweise ebenfalls unterschiedliche Krümmungsradien und somit auch unterschiedliche Brennweiten in horizontaler und vertikaler Richtung auf. Dies soll beispielhaft verdeutlichen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung von einigen wenigen, wie zwei oder drei, Abbildungselementen beschränkt sein soll. Auch die Funktion eines sphärischen Abbildungselements, wie das Abbildungselement 305, und einer zylindrischen optischen Komponente, wie die optische Komponente 313, bezüglich der Reihenfolge ihrer Anordnung in der Anzeigevorrichtung 300 kann vertauscht werden und/oder verschachtelt sein. Die Reihenfolge der Abbildungselemente, sphärisch oder annähernd zylindrisch, und von einer eventuell vorgesehenen Ablenkeinrichtung 350, die wenigstens ein schaltbares Gitterelement oder Spiegelelement oder Umlenkelement aufweist, zur Erzeugung von einzelnen Segmenten oder Kacheln des SLM 330 kann vertauscht oder verschachtelt sein.

Das dargestellte optische System aus dem Abbildungssystem 360, dem Abbildungselement 305 und der optischen Komponente 313 bewirkt, dass im Lichtweg in Kodierungsrichtung ein eindimensionales Lichtquellenbild wenigstens einer Lichtquelle einer nicht dargestellten Beleuchtungseinrichtung nach einer Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter 340 an der Position eines Betrachterbereichs 307 erzeugt werden kann, und dass im Lichtweg in Nicht- Kodierungsrichtung des Hologramms ein eindimensionales Lichtquellenbild der Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung an der oder in der Nähe der Einkoppelposition des Lichtes in den Lichtleiter 340 erzeugt werden kann.

In dem dargestellten optischen System wird mit dem Abbildungssystem 360 ein Zwischenbild des SLM 330 erzeugt. Die optische Komponente 313 ist in diesem Fall in der Bildebene des SLM angeordnet. Somit entsteht ein Zwischenbild des SLM 330 im Bereich der optischen Komponente, so dass auch in diesem Ausführungsbeispiel die optische Komponente keinen Einfluss auf die weitere Bildlage der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung hat. Zwischen dem ersten Paar von sphärischen Abbildungselementen des Abbildungssystems 360, die im Strahlengang sofort nach dem SLM 330 folgen, ist die Ablenkeinrichtung 350 vorgesehen. Die Ablenkeinrichtung 350 weist ein schaltbares Gitterelement auf. In den Figuren 8b und 8c sind schematisch die jeweiligen Lichtwege zur Erzeugung von jeweils einem Segment einer Abbildung des SLM 330 für einen ersten Schaltzustand des Gitterelements (Fig. 8b) und einen zweiten Schaltzustand des Gitterelements (Fig. 8c) der Ablenkeinrichtung 350 dargestellt. Je nach Schaltzustand des Gitterelements der Ablenkeinrichtung 350 trifft das vom SLM 330 modulierte Licht die nachfolgenden Elemente des Abbildungssystems 360, die optische Komponente und das Abbildungselement 305 an unterschiedlichen Positionen und erzeugt in Kodierungsrichtung zwei unterschiedliche Segmente bzw. Kacheln. Die Segmente sind jeweils eine Abbildung des SLM 330 und werden so erzeugt, dass ein großes Sichtfeld erreicht werden kann. Das bedeutet, die Segmente werden vertikal und/oder horizontal überlappend oder ohne einen Spalt aneinander gereiht, um ein großes Sichtfeld zu erzeugen. Diese Segmente als Abbildungen des SLM entstehen in der Ebene, in der sich auch die optische Komponente 313 befindet, hier vertikal zueinander versetzt. Die Fig. 8b zeigt somit das erste Segment und die Fig. 8c zeigt das zweite Segment. Im Unterschied zur der in den Figuren 7a bis 7d gezeigten Ausführungsformen einer Anzeigevorrichtung mit einer Kachelung bzw. Segmentierung mit jeweils zwei oder mehreren Gitterelementen oder Spiegelelementen wird in der hier gezeigten Ausführungsform gemäß der Figuren 8a bis 8c nur ein einzelnes schaltbares Gitterelement in der Ablenkeinrichtung 350 verwendet. Anstatt eines zweiten Gitterelements ist die Größe der in Lichtrichtung nachfolgenden Abbildungselemente derart ausgelegt, dass das vom Gitterelement aus propagierende Licht je nach Schaltzustand des Gitterelements im Wesentlichen entweder den oberen Bereich der nachfolgenden Abbildungselemente, wie in Fig. 8b gezeigt, oder im Wesentlichen den unteren Bereich der nachfolgenden Abbildungselemente, wie in Fig. 8c gezeigt, passiert. Das einzelne schaltbare Gitterelement der Ablenkeinrichtung 350 in Kombination mit den im Strahlengang vorgesehenen Abbildungselementen und optischen Komponenten ist somit für eine Erzeugung von einzelnen Segmenten in einer geeigneten Weise vorgesehen.

Die Möglichkeiten zur Kachelung bzw. Segmentierung des vertikalen und/oder horizontalen Sichtfeldes sollen nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sein.

Anhand der Fig. 9 soll verdeutlicht werden, wie der Abstand der teilreflektierenden Auskoppelelemente S im Lichtleiter 4 gewählt werden sollte. Wie zu erkennen ist, sind die teilreflektierenden Auskoppelelemente S1 , S2 und S3 jeweils unter einem Winkel α zur Normalen N im Lichtleiter 4 angeordnet. Wird dabei eine Projektion der teilreflektierenden Auskoppelelemente S1 , S2 und S3 auf die Oberfläche des Lichtleiters 4 betrachtet, wobei hier nur die Projektion für die Auskoppelelemente S1 und S2 vorgenommen wurde, so sollte diese Projektion für benachbarte Auskoppelelemente S1 , S2, S3, ... möglichst keine Lücken aufweisen. In der Abbildung (a) der Fig. 9 ist der Fall dargestellt, bei dem die teilreflektierenden Auskoppelelemente S1 , S2 und S3 in einem zu großen Abstand zueinander angeordnet sind. Wie ersichtlich wird durch eine derartige Anordnung der Auskoppelelemente S1 , S2 und S3 im Lichtleiter eine Lücke zwischen einer Projektion P1 des Auskoppelelements S1 und einer Projektion P2 des Auskoppelelements S2 gebildet. Dadurch können Lücken im erzeugten Sweet- Spot in Nicht-Kodierungsrichtung eines Hologramms bei einer Single-Parallaxe-Kodierung vorliegen. Ist ein Hologramm mittels einer Voll-Parallaxe-Kodierung in den SLM kodiert, dann können auch Lücken im virtuellen Betrachterbereich vorliegen. Diese Lücken würden die Wahrnehmung einer dreidimensionalen Szene durch einen Betrachter erheblich stören.

Die Projektionen der teilreflektierenden Auskoppelelemente S1 , S2 und S3 auf die Oberfläche bzw. Grenzfläche des Lichtleiters 4 sollten möglichst auch keine großen Überlappungen aufweisen. Die Projektionen sollen entweder ohne Überlappung aneinandergrenzen oder nur eine sehr kleine Überlappung aufweisen, beispielsweise von maximal 10 Prozent.

In der Abbildung (b) der Fig. 9 ist ein derartiger Fall dargestellt, bei dem eine kleine Überlappung der Projektionen P1 und P2 der Auskoppelelemente S1 und S2 auf der Oberfläche bzw.

Grenzfläche des Lichtleiters 4 vorliegt. Eine derartige Anordnung der teilreflektierenden Auskoppelelemente im Lichtleiter 4 ist vorzuziehen, da auf diese Weise im Sweet-Spot bzw. virtuellen Betrachterbereich keine Lücken entstehen.

Es sollte möglichst ein dünner und leichter Lichtleiter in der Anzeigevorrichtung verwendet werden. Um den Aufwand für die Herstellung des Lichtleiters zu begrenzen, sollten außerdem möglichst wenige teilreflektierende Auskoppelelemente im Lichtleiter vorgesehen werden.

Zur Erzeugung eines großen Sichtfelds mit wenigen teilreflektierenden Auskoppelelementen in einem dünnen Lichtleiter sollten bevorzugt die Auskoppelelemente unter einem großen Winkel α zur Normalen N geneigt und angeordnet sein.

In der Fig. 10 ist eine Ausführungsform eines dünnen Lichtleiters 4 dargestellt, der in den in der Zeichnung dargestellten Anzeigevorrichtungen eingesetzt werden kann. In diesem Lichtleiter 4 sind die teilreflektierenden Auskoppelelemente S1 und S2 unter einem Neigungswinkel α von 72,5 Grad relativ zur Normalen N angeordnet. Der Lichtleiter 4 hat hier eine Dicke von d = 1 ,6 mm. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt dann der Abstand der Auskoppelelemente zueinander x = d tan α = 5,1 mm. In Fig. 10 sind nur zwei Auskoppelelemente dargestellt. Bei einer derartigen Anordnung der Auskoppelelemente im Lichtleiter kann beispielsweise mit sechs Auskoppelelementen ein Sichtfeld von ungefähr 35 Grad realisiert werden. Die Grenzflächen des Lichtleiters 4 können mit einer reflektierenden Schicht versehen sein, um die Reflektivität dieser Grenzflächen für das auftreffende Licht zu erhöhen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn bei der Propagation des Lichts im Lichtleiter keine Totalreflexion an den Grenzflächen auftreten würde.

Die Einkopplung von Licht, das hier durch den gestrichelten Pfeil dargestellt sein soll, in den Lichtleiter 4 erfolgt in Fig. 10 nicht über ein Spiegelelement als Lichteinkopplungseinrichtung sondern über ein Prismenelement 20. Der Prismenwinkel γ des Prismenelements 20 beträgt hier 35 Grad. Dadurch wird gewährleistet, dass Licht, das senkrecht zur Oberfläche des Prismenelements 20 eingekoppelt wird, dann auch senkrecht zur Oberfläche des Lichtleiters 4 ausgekoppelt wird. Dies resultiert daher, dass der Winkel der Auskoppelelemente 17,5 Grad zur Horizontalen und der Prismenwinkel γ diesem doppelten Winkel, d.h. 2 x 17,5 Grad = 35 Grad, entspricht.

Die teilreflektierenden Auskoppelelemente S1 und S2 sind in diesem Ausführungsbeispiel so angepasst bzw. ausgebildet, dass sie Licht, das unter kleinen Winkeln zur Normalen N auf die Oberfläche der Auskoppelelemente S1 und S2 auftrifft, teilweise reflektieren und Licht, das unter großen Winkeln zur Normalen N auf die Oberfläche der Auskoppelelemente S1 und S2 auftrifft, durchlassen. Der Beleuchtungswinkel des hier nicht dargestellten SLM oder ein Streuelement kann dabei derart angepasst bzw. eingestellt werden, dass in Nicht-Kodierungsrichtung die Fläche der einen Seite des Prismenelements 20, durch die das Licht hindurchtritt, vollständig beleuchtet ist.

Die Erfindung soll selbstverständlich nicht auf die in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 genannten Zahlenbeispiele beschränkt sein. Der Neigungswinkel α der teilreflektierenden Auskoppelelemente im Lichtleiter kann vorzugsweise zwischen 55 Grad und 75 Grad zur Normalen N liegen. Der Neigungswinkelbereich kann jedoch auch größer gewählt werden.

Die Fig. 1 1 zeigt grob schematisch eine Möglichkeit der Herstellung eines Lichtleiters mit teilreflektierenden Auskoppelelementen.

Das Material des Lichtleiters, vorzugsweise ein optischer Kunststoff oder Glas, wird zunächst gemäß der Abbildung (a) in einzelne Abschnitte A unterteilt. Der Winkel der Schnittflächen der einzelnen Abschnitte A entspricht vorzugsweise dabei dem gewünschten Neigungswinkel α der auf diese Weise zu erzeugenden Auskoppelelemente.

Gemäß der Abbildung (b) werden dann teilreflektierende Schichten TS, beispielsweise in Form eines dielektrischen Schichtstapels, d.h. eines Coatings, auf die Schnittflächen der einzelnen Abschnitte A so aufgebracht, dass zwischen jeweils zwei Abschnitten A eine teilreflektierende Schicht TS vorgesehen ist. Wird ein dielektrischer Schichtstapel als teilreflektierende Schicht TS vorgesehen, dann sollten der Brechungsindex, die Reihenfolge und die Dicke der einzelnen Schichten des dielektrischen Schichtstapels derart angepasst werden, dass in einem bestimmten Bereich von Lichteinfallswinkeln eine teilweise Reflexion des einfallenden Lichts auftritt. Anschließend werden gemäß der Abbildung (c) der Fig. 1 1 die einzelnen Abschnitte A mit den teilreflektierenden Schichten TS wieder zu einem Lichtleiter zusammengefügt, beispielsweise über Verklebung. Auf diese Weise können beispielhaft Auskoppelelemente im Lichtleiter erzeugt werden.

Dieses Verfahren der Herstellung eines Lichtleiters ist lediglich ein Ausführungsbeispiel. Ein Lichtleiter, der in der Anzeigevorrichtung eingesetzt werden kann, kann selbstverständlich auch auf eine andere Art und Weise hergestellt werden. Deshalb soll die Erfindung nicht auf die Verwendung eines auf diese Art hergestellten Lichtleiters beschränkt sein.

Zum Beispiel, in einer einfachen Ausführung eines Lichtleiters besitzen alle teilreflektierenden Auskoppelelemente die gleiche Reflektivität. Daraus würde allerdings ein Gradient der Helligkeit resultieren. Da bei den ersten Auskoppelelementen des Lichtleiters, auf die das im Lichtleiter propagierende Licht zuerst auftrifft, bereits ein Teil des Lichts ausgekoppelt wird, trifft auf die nachfolgenden Auskoppelelemente nur noch ein geringerer Anteil des in den Lichtleiter eintretenden Gesamtlichts auf. Wenn immer der gleiche Prozentsatz des auftreffenden Lichts über die Auskoppelelemente ausgekoppelt wird, nimmt die absolute Intensität des ausgekoppelten Lichts mit jedem zusätzlichen Auskoppelelement im Lichtleiter ab.

Dies könnte beispielsweise durch die Beleuchtung des SLM oder durch das Einschreiben von Inhalten in den SLM ausgeglichen werden. Hierfür könnte zum Beispiel dem linken Teil der darzustellenden Szene eine geringere Amplitude der Subhologramme zugeordnet werden als dem rechten Teil der darzustellenden Szene.

Alternativ könnte beispielsweise der Lichtleiter Auskoppelelemente aufweisen, die individuell unterschiedliche Reflektivitäten besitzen. Auf diese Weise könnte erreicht werden, dass bei den im Lichtweg zuletzt vorgesehenen Auskoppelelementen bzw. bei den Auskoppelelementen, die im Lichtweg nach den ersten Auskoppelelementen angeordnet sind, immer noch ein relativ großer Anteil des in den Lichtleiter einfallenden Lichts ausgekoppelt wird. Dadurch kann erzielt werden, dass die absolute ausgekoppelte Intensität des Lichts für alle Auskoppelelemente im Lichtleiter nahezu gleich ist.

Wenn die Auskoppelelemente jeweils als dielektrischer Schichtstapel ausgebildet sind, kann beispielsweise der Schichtstapel für jedes Auskoppelelement individuell angepasst werden, um die gewünschte Reflektivität zu erreichen. Es sind zudem Kombinationen der Ausführungsformen bzw. Ausführungsbeispiele möglich. Abschließend sei noch ganz besonders darauf hingewiesen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, sich diese Lehre jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränken soll.