Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Objekten oder Szenen. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Erzeugung eines großen Sichtfelds mittels einer derartigen Anzeigevorrichtung.

Lichtleiteinrichtungen mit einem Lichtleiter finden insbesondere auf dem optischen Gebiet vielfältige Anwendungen. Insbesondere werden sie im Bereich der Laser eingesetzt. Lichtleiter weisen im Allgemeinen im Inneren einen Kern auf, der von einem Mantel oder einer Mantelschicht umgeben ist. Das in den Lichtleiter eintretende Licht wird in diesem meist über Totalreflexion weitergeleitet. Diese lichtführende Wirkung aufgrund der Totalreflexion entsteht durch den höheren Brechungsindex des Kernmaterials zum Brechungsindex des Mantelmaterials oder falls keine Mantelschicht vorliegt durch den höheren Brechungsindex des Lichtleitermaterials zum Brechungsindex der Umgebung, wie zum Beispiel Luft.

Lichtleiteinrichtungen können jedoch auch in anderen Gebieten eingesetzt werden, wie beispielsweise in Vorrichtungen zur Darstellung von rekonstruierten Szenen, insbesondere in Vorrichtungen zur Darstellung von rekonstruierten, vorzugsweise dreidimensionalen, Szenen oder Objektpunkten. Derartige Vorrichtungen können beispielsweise nah am Auge eines Betrachters einer Szene befindliche Displays oder Anzeigevorrichtungen, sogenannte Near- to-Eye-Displays, sein. Ein Near-to-Eye-Display ist zum Beispiel ein Head-Mounted-Display (HMD).

Für ein Head-Mounted-Display (HMD) oder ein ähnliches nah am Auge befindliches Display oder Anzeigevorrichtung ist es wünschenswert, einen kompakten und leichten optischen Aufbau zu verwenden. Da eine derartige Anzeigevorrichtung in der Regel am Kopf eines Benutzers befestigt wird, würde eine voluminöse und schwere Anordnung den Benutzerkomfort in nachteiliger Weise beeinträchtigen.

Wichtig für den Benutzerkomfort bei einem HMD ist auch der Sichtbarkeitsbereich bzw. das Sichtfeld (Field of View). Ein möglichst großes Sichtfeld ist hierbei von Vorteil. Im Allgemeinen erfordert die Darstellung eines großen Sichtfelds in Kombination mit einer hohen Auflösung jedoch eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung mit einer sehr hohen Anzahl an Pixeln. In der US 2013/0222384 A1 ist ein holographisches Head-Mounted-Display (HMD) mit einem virtuellen Betrachterfenster offenbart. Ein derartiges Head-Mounted-Display kann ein großes Sichtfeld durch Segmentierung des Sichtfelds erreichen. Dabei werden mit einem räumlichen Lichtmodulator und einem geeigneten optischen System zeitlich nacheinander verschiedene Teile des Sichtfelds erzeugt, die von einem virtuellen Betrachterfenster aus sichtbar sind. Ein Vorteil dieser Vorrichtung ist, dass durch die sequentielle Darstellung ein großes Sichtfeld erreicht wird, ohne dass eine hohe Anzahl an Pixel des räumlichen Lichtmodulators erforderlich ist.

In der US 2013/0222384 A1 werden verschiedene Ausführungsformen beschrieben, um mittels einer derartigen aus Segmenten zusammengesetzten Mehrfachabbildung des räumlichen Lichtmodulators oder einer Kachelung eine Vergrößerung des Sichtfelds zu erreichen.

In der US 2013/0222384 A1 werden auch Ausführungsformen mit Wellenleiter (Waveguides) beschrieben. Eine Ausführungsform weist jeweils einen Wellenleiter für das linke Betrachterauge und einen Wellenleiter für das rechte Betrachterauge auf. Es sind dabei je ein räumlicher Lichtmodulator und eine Optik seitlich neben dem Kopf eines Betrachters angeordnet, wobei für jedes Auge jeweils mittels eines Gitters Licht in den Wellenleiter eingekoppelt wird. Mittels der Einkoppelgitter wird Licht in den Wellenleiter unter einem flachen Winkel eingekoppelt, so dass sich das Licht aller Einkoppelwinkel über Totalreflexion an den beiden Grenzflächen des Wellenleiters, die parallel zueinander angeordnet sind, in Richtung des Wellenleiters ausbreitet. Eine Lichtablenkeinrichtung erzeugt zeitsequentiell verschiedene Winkelspektren, die in den Wellenleiter eingekoppelt werden. Um eine segmentierte Mehrfachabbildung zu erzeugen, wird für jedes Segment der Mehrfachabbildung ein anderes Winkelspektrum in den Wellenleiter eingekoppelt. Über mehrere Auskoppelgitter, die jeweils bezüglich ihrer Winkelselektivität für einen unterschiedlichen Winkelbereich ausgelegt und nebeneinander angeordnet sind, wird jeweils an einer unterschiedlichen Position das Licht eines der durch die Lichtablenkeinrichtung erzeugten Winkelspektren in Richtung des Betrachterauges aus dem Wellenleiter ausgekoppelt.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber anderen in der US 2013/0222384 A1 beschriebenen Ausführungsformen ist, dass der Wellenleiter leicht und kompakt ist.

Zur Lichtausbreitung in optischen Leitern (optical guides) soll hier das Buch von Keigo lizuka, Elements of Photonics, Volume II Kapitel 9 „Planar Optical Guides for Integrated Optics" zitiert werden: "The foundation of integrated optics is the planar optical guide. The light is guided by a medium whose index of refraction is higher than that of surrounding layers ... . According to geometrical optics, light will propagate by successive total internal reflections with very little loss provided that certain conditions are met. These conditions are that the layer supporting the propagation must have a higher refractive index than the surrounding media, and the light must be launched within an angle that satisfies total internal reflection at the upper and lower boundaries. This simple geometrical optics theory fails when the dimensions of the guiding medium are comparable to the wavelength of the light. In this regime, the guide supports propagation only for a discrete number of angles, called modes of propagation." In dem letzteren Fall wird die Lichtausbreitung durch einen wellenoptischen Ansatz beschrieben. Üblicherweise wird dann der Begriff „Wellenleiter (waveguide)" verwendet. Es liegt kein definierter geometrischer Strahlverlauf in einem solchen Wellenleiter vor.

In Unterscheidung hiervon wird in der vorliegenden Anmeldung der Begriff „Lichtleiter" so verwendet, dass er sich auf eine hinreichend dicke Anordnung bezieht, für die die Lichtausbreitung durch geometrische Optik beschreibbar ist. Ein derartiger Lichtleiter kann beispielsweise eine Dicke von wenigen Millimetern, beispielsweise 2 mm oder 3 mm, aufweisen.

Eine holographische Anzeigevorrichtung oder Display beruht zwar unter anderem auf dem Effekt der Beugung an den Aperturen der Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und der Interferenz von kohärentem Licht, das von einer Lichtquelle abgegeben wird. Trotzdem lassen sich einige wichtige Bedingungen für eine holographische Anzeigevorrichtung, die ein virtuelles Betrachterfenster erzeugt, mit geometrischer Optik formulieren und definieren.

Von Bedeutung ist hierbei zum einen der Beleuchtungsstrahlengang in der Anzeigevorrichtung. Dieser dient unter anderem zur Erzeugung eines virtuellen Betrachterfensters. Eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung wird mittels einer Beleuchtungseinrichtung, die wenigstens eine reelle oder virtuelle Lichtquelle aufweist, beleuchtet. Das Licht kommend von den unterschiedlichen Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung muss dann jeweils ins virtuelle Betrachterfenster gerichtet werden. Meist wird dazu die wenigstens eine Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung, die die räumliche Lichtmodulationseinrichtung beleuchtet, in eine, das virtuelle Betrachterfenster aufweisende Betrachterebene abgebildet. Diese Abbildung der Lichtquelle erfolgt beispielsweise in das Zentrum des virtuellen Betrachterfensters. Bei Beleuchtung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mit einer ebenen Welle, die einer Lichtquelle im Unendlichen entspricht, wird dann zum Beispiel Licht von unterschiedlichen Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, das senkrecht aus diesen Pixeln austritt, in die Mitte des virtuellen Betrachterfensters fokussiert. Licht, das nicht senkrecht aber jeweils unter dem gleichen Beugungswinkel von verschiedenen Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgeht, wird dann ebenfalls an eine jeweils gleiche Position im virtuellen Betrachterfenster fokussiert. Im Allgemeinen kann das virtuelle Betrachterfenster aber auch relativ zum Bild der wenigstens einen Lichtquelle seitlich verschoben sein, zum Beispiel kann die Position des Bildes der wenigstens einen Lichtquelle mit dem linken oder rechten Rand des Betrachterfensters zusammenfallen.

Zum anderen ist in dem holographischen Display oder Anzeigevorrichtung, außer in einem Direktsicht-Display, der Abbildungsstrahlengang von Bedeutung. In einem HMD wird in der Regel eine vergrößerte Abbildung einer in ihrer Ausdehnung kleinen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt. Häufig ist dies ein virtuelles Bild, das der Betrachter in größerer Entfernung sieht als der Entfernung, in der sich die räumliche Lichtmodulationseinrichtung selbst befindet. Die einzelnen Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung werden meist vergrößert abgebildet.

Ein holographisches Direktsichtdisplay, das ein virtuelles Betrachterfenster erzeugt, weist einen Beleuchtungsstrahlengang auf. Das Display weist eine Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle auf. Beispielsweise ist die Beleuchtungseinrichtung als Backlight ausgebildet, das eine kollimierte, ebene Wellenfront erzeugt, die die räumliche Lichtmodulationseinrichtung beleuchtet. Die kollimierte Wellenfront entspricht einer virtuellen Lichtquelle, die die räumliche Lichtmodulationseinrichtung aus unendlicher Entfernung beleuchtet. Die räumliche Lichtmodulationseinrichtung kann aber auch mit einer divergenten oder einer konvergenten Wellenfront beleuchtet werden, was einer reellen oder virtuellen Lichtquelle in einer endlichen Entfernung vor oder hinter der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung entspricht. Eine Feldlinse fokussiert das von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kommende Licht auf die Position eines virtuellen Betrachterfensters. Wird in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung kein Hologramm eingeschrieben, so entstehen in der Betrachterebene ein Bild der Lichtquelle und die periodischen Wiederholungen dieses Bildes als höhere Beugungsordnungen. Wenn in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung ein geeignetes Hologramm eingeschrieben wird, entsteht nahe der nullten Beugungsordnung ein virtuelles Betrachterfenster. Dies wird im Folgenden so bezeichnet, dass sich das virtuelle Betrachterfenster in einer Ebene des Lichtquellenbildes befindet. Bei einem holographischen Direktsichtdisplay befindet sich die Feldlinse, die ein Bild der Lichtquelle erzeugt, meist nah bei der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung. Ein Betrachter sieht die räumliche Lichtmodulationseinrichtung in seiner tatsächlichen Entfernung, ohne dass eine Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung vorliegt. Es liegt dann kein Abbildungsstrahlengang vor. Bei anderen holographischen Anzeigevorrichtungen, wie beispielsweise Head-Mounted- Displays (HMD), Head-Up-Displays (HUD) oder anderen Projektionsdisplays kann es zusätzlich einen Abbildungsstrahlengang geben, wie bereits kurz erwähnt. Es wird in diesen Anzeigevorrichtungen ein reelles oder virtuelles Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt, das der Betrachter sieht, wobei weiterhin der Beleuchtungsstrahlengang für die Erzeugung eines virtuellen Betrachterfensters von Bedeutung ist. Somit sind hier beide Strahlengänge, Beleuchtungsstrahlengang und Abbildungsstrahlengang, wichtig.

Auch bei anderen Anzeigevorrichtungen, wie beispielsweise stereoskopische Anzeigevorrichtungen, kann der Fall auftreten, dass ein Abbildungsstrahlengang und ein Beleuchtungsstrahlengang vorliegen. Eine stereoskopische Anzeigevorrichtung zur Erzeugung eines Sweet-Spots kann beispielsweise eine ähnliche optische Anordnung aufweisen wie die der genannten holographischen Anzeigevorrichtungen, d.h. eine kollimierte Beleuchtung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und eine Feldlinse, jedoch auch zusätzliche Komponenten wie zum Beispiel ein Streuelement mit einem definierten Streuwinkel. Würde das Streuelement aus der Anzeigevorrichtung herausgenommen, so würde die Feldlinse in der Ebene des Sweet-Spots ein Lichtquellenbild erzeugen. Durch Verwendung des Streuelements wird das Licht stattdessen über einen ausgedehnten Sweet-Spot verteilt, der schmaler ist als der Augenabstand eines Betrachters. Der Beleuchtungsstrahlengang ist jedoch wichtig, um das stereoskopische Bild ohne Vignettierungseffekte vollständig sehen zu können. Eine dreidimensionale Stereo- Anzeigevorrichtung kann dabei ebenfalls einen Abbildungsstrahlengang aufweisen, mit dem eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung in eine bestimmte Entfernung zum Betrachter abgebildet wird.

Bei holographischen Anzeigevorrichtungen ist die typische Größe von Subhologrammen bei der Berechnung eines Hologramms aus einer dreidimensionalen Szene abhängig von der Lage der dreidimensionalen Szene im Raum relativ zur Ebene oder Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung. In ihrer Ausdehnung große Subhologramme entstehen zum Beispiel dann, wenn eine Szene zum Betrachter hin weit vor der Ebene oder Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung liegt. Große Subhologramme erhöhen jedoch den Rechenaufwand bei der Hologrammberechnung. In der WO 2016/156287 A1 der Anmelderin ist ein Verfahren offenbart, das durch rechnerische Einführung einer virtuellen Ebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung den Rechenaufwand reduziert. Wünschenswert wäre aber alternativ auch die Möglichkeit, ein optisches System so zu wählen, dass die Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung an einer günstigen Position entsteht, so dass das Hologramm mit in ihrer Ausdehnung kleinen Subhologrammen berechnet werden kann.

Durch Einschränkungen im optischen System bzw. im Abbildungssystem ist es nicht in allen Fällen möglich, ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung an einer für die Subhologrammberechnung günstigen Stelle zu erzeugen. Beispielsweise könnte die Anforderung, ein großes Sichtfeld in einem Head-Mounted-Display zu erzeugen, dazu führen, dass eine Linse mit kurzer Brennweite nah vor dem Auge eines Betrachters verwendet werden müsste. Dies kann es andererseits erschweren, eine Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in einer für die Hologrammberechnung vorteilhaften Lage zu erzeugen, wenn es nicht möglich ist, die räumliche Lichtmodulationseinrichtung nah genug bei der Linse zu platzieren.

In einer alternativen Ausgestaltung einer holographischen Anzeigevorrichtung, die ein virtuelles Betrachterfenster erzeugt, kann auch eine Abbildung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in das virtuelle Betrachterfenster stattfinden. Eine Art Schirm oder auch eine Referenzebene, wenn kein physischer Schirm vorhanden ist, für eine holographische Darstellung einer dreidimensionalen Szene ist in einer Fourierebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, somit der Bildebene einer Lichtquelle, vorgesehen. Es liegen somit in einer derartigen Anzeigevorrichtung ebenfalls Abbildungsstrahlengang und Beleuchtungsstrahlengang vor. Allerdings ist deren Bedeutung für die Hologrammebene und die Betrachterebene vertauscht. Das virtuelle Betrachterfenster befindet sich dann in einer Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, hat daher Bezug zum Abbildungsstrahlengang. Das Hologramm oder die Referenzebene für die Berechnung des Hologramms aus der dreidimensionalen Szene befindet sich in einer Fourierebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, hat daher Bezug zum Beleuchtungsstrahlengang. Gemäß der WO 2016/156287 A1 kann für die Berechnung von Hologrammen für eine derartige Anzeigevorrichtung eine virtuelle Ebene in die Fourierebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung gelegt werden. In dieser virtuellen Ebene werden dann Subhologramme berechnet und aufsummiert. Durch eine Fouriertransformation wird dann aus dem Summenhologramm dasjenige Hologramm ermittelt, das in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung eingeschrieben werden kann.

Auch eine derartige Anzeigevorrichtung mit einem Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in einer Betrachterebene kann in einer abgewandelten Version dazu verwendet werden, um eine Ausgestaltung einer stereoskopischen dreidimensionalen Anzeigevorrichtung mit zwei flachen Ansichten für linkes Auge und rechtes Auge zu erzeugen. Wird in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung ein geeignet berechnetes Hologramm eingeschrieben und weist die Anzeigevorrichtung eine Beleuchtungseinrichtung, die hinreichend kohärentes Licht erzeugt, auf, so wird in einer Fourierebene der räumlichen Lichtmodulationseinnchtung als Fouriertransformierte des Hologramms ein zweidimensionales Bild erzeugt. In dieser Ebene kann sich ein zusätzliches Streuelement befinden. Würde ohne das Streuelement ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinnchtung in der Betrachterebene erzeugt werden, so würde mit dem Streuelement stattdessen ein Sweet-Spot entstehen. Die Größe des Sweet-Spots hängt dabei vom Streuwinkel des Streuelementes ab. Eine derartige Anordnung kann beispielsweise in einem Head-Up- Display (HUD) eingesetzt werden.

Die folgenden Darlegungen sollen sich hauptsächlich auf den Fall beziehen, bei dem das virtuelle Betrachterfenster oder ein Sweet-Spot in der Ebene des Lichtquellenbildes vorliegt. Die gemachten Aussagen sind aber durch jeweilige Vertauschung von Abbildungsstrahlengang und Beleuchtungsstrahlengang oder Ebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und Fourierebene sinngemäß auch anwendbar auf Ausführungsformen mit einer Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in das virtuelle Betrachterfenster. Die vorliegende Erfindung soll daher nicht auf den Fall mit virtuellem Betrachterfenster oder Sweet-Spot in der Ebene des Lichtquellenbildes beschränkt sein.

Die Erzeugung einer Vielzahl von holographischen Segmenten einer Mehrfachabbildung einer Lichtmodulationseinrichtung, um ein großes Sichtfeld zu erzeugen, kann unter Umständen einen hohen Berechnungsaufwand und Zeitaufwand erfordern.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anzeigevorrichtung, insbesondere eine nah am Auge eines Benutzers vorgesehene Anzeigevorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, mit einfachen Mitteln und ohne einen hohen Berechnungs- und Zeitaufwand, einen großen Sichtbarkeitsbereich bzw. Sichtfeld zu erzeugen. Dies soll bevorzugt in Kombination mit einer segmentierten Abbildung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung realisierbar sein. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, die einen kompakten und leichten Aufbau aufweist, und mit der jeweils ein virtuelles Betrachterfenster für alle Segmente einer Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung an einer gleichen Position erzeugbar ist. Die vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine Anzeigevorrichtung vorgesehen, 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 bzw. Anzeigevorrichtungen beschränkt sein soll. Die Anzeigevorrichtung könnte beispielsweise auch in Head-Up-Displays eingesetzt werden. Eine derartige erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung zur Darstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Objekten oder Szenen weist wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung mit Pixeln, wenigstens ein optisches System und wenigstens eine Lichtleiteinrichtung auf. Die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung dient zum Modulieren von auftreffendem Licht. Das optische System ist derart ausgebildet, dass von den einzelnen Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgehende Lichtstrahlen unter im Mittel unterschiedlichen Winkeln relativ zur Oberfläche der Lichtleiteinrichtung gesehen auf die Lichtleiteinrichtung auftreffen und einkoppelbar sind. Dadurch ist ein Einkoppelwinkelspektrum des Lichts definierbar. Das in der Lichtleiteinrichtung propagierende Licht, welches von den einzelnen Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgeht, ist unter im Mittel unterschiedlichen Winkeln relativ zu einem Betrachterbereich, der beispielsweise als ein virtuelles Betrachterfenster oder ein Sweet-Spot ausgebildet sein kann, aus der Lichtleiteinrichtung auskoppelbar, wodurch ein Auskoppelwinkelspektrum definierbar ist. Das Auskoppelwinkelspektrum im Vergleich zum Einkoppelwinkelspektrum ist dabei vergrößert.

Mittels der Lichtleiteinrichtung, die vorteilhafterweise einen Lichtleiter, wenigstens eine Lichteinkopplungseinrichtung und wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung aufweist, wird das von unterschiedlichen Pixeln der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgesandte Licht bzw. Lichtstrahlen unter im Mittel unterschiedlichen Winkeln in die Lichtleiteinrichtung eingekoppelt. Aufgrund der unterschiedlichen Winkel der einzelnen Lichtstrahlen des Lichts zueinander, die von den einzelnen Pixeln der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgehen und unter unterschiedlichen Winkeln auf die Lichtleiteinrichtung auftreffen, wird ein Einkoppelwinkelspektrum oder ein Einkoppelwinkelbereich des Lichts definiert. Das Licht, das von den einzelnen unterschiedlichen Pixeln ausgesandt wird und im Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung unter verschiedenen Winkeln propagiert, wird auch unter im Mittel unterschiedlichen Winkeln relativ zu einem Betrachterbereich aus der Lichtleiteinrichtung ausgekoppelt. Auf diese Weise wird ein Auskoppelwinkelspektrum oder ein Auskoppelwinkelbereich des Lichts erzeugt und definiert. Dieses Auskoppelwinkelspektrum ist dabei vergrößert gegenüber dem Einkoppelwinkelspektrum.

Im Falle eines ebenen ausgeführten Lichtleiters in der Lichtleiteinrichtung wird das Licht, das von den einzelnen unterschiedlichen Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgesandt wird, auch unter unterschiedlichen Winkeln relativ zur Oberfläche der Lichtleiteinrichtung oder auch relativ zu einem Betrachterbereich gesehen aus der Lichtleiteinrichtung ausgekoppelt. Bei einem gekrümmten Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung kann beispielsweise der Fall auftreten, dass das Licht jeweils senkrecht zur Oberfläche der Lichtleiteinrichtung ausgekoppelt wird, aber dann unter unterschiedlichen Winkeln zu einem Betrachterbereich propagiert.

Die Angabe„im Mittel" bezüglich der unterschiedlichen Winkel soll sich auf den Winkel eines mittleren Lichtstrahls von Lichtstrahlen, die von jedem Pixel der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgehen, beziehen. Diese einzelnen Winkel der mittleren Lichtstrahlen aller Pixel sollen, wenn sie auf die Lichteinkopplungseinrichtung der Lichtleiteinrichtung auftreffen, für jeden Pixel verschieden sein. Dieser Winkel, mit dem die mittleren Lichtstrahlen aller Pixel auf die Lichteinkopplungseinrichtung der Lichtleiteinrichtung auftreffen, kann beispielsweise durch ein optisches System zwischen der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und der Lichtleiteinrichtung eingestellt werden, wahlweise jedoch auch durch ein optisches System im Lichtweg vor der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung. Es gibt jedoch Ausgestaltungen der Erfindung, bei denen die einzelnen Lichtstrahlen, die von einem einzigen Pixel ausgehen, zueinander keine eindeutige Parallelität aufweisen, d.h. dass nicht alle Lichtstrahlen zueinander parallel sind. Daher könnten auch Lichtstrahlen von einem einzigen Pixel vorliegen, deren Winkel mit Winkeln von anderen Lichtstrahlen von einem anderen Pixel übereinstimmen könnten. Beispielsweise kann aufgrund von Beugung an den Pixelaperturen für jedes Pixel ein Winkelspektrum der von den Pixeln ausgehenden Lichtstrahlen entstehen. Oder es kann beispielsweise durch Verwendung eines Streuelements die räumliche Lichtmodulationseinrichtung bereits mit einem Winkelspektrum beleuchtet werden. In diesen Fällen ist jedoch ein mittlerer Winkel aus diesem Winkelspektrum eindeutig bestimmbar. Im Mittel jedoch gesehen, werden die Lichtstrahlen aller Pixel der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung unter verschiedenen Winkeln relativ zur Oberfläche der Lichtleiteinrichtung oder der Lichteinkopplungseinrichtung in die Lichtleiteinrichtung eingekoppelt und auch unter verschiedenen Winkel relativ zu einem Betrachterbereich aus der Lichtleiteinrichtung ausgekoppelt. Mittels der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung wird auf diese Weise ein großes Sichtfeld (Field of View) erzeugt, innerhalb dessen ein zweidimensionales oder ein dreidimensionales Objekt oder auch eine Szene dargestellt werden kann. Es können hierbei auch zweidimensionale Objekte mit dreidimensionalen Objekten kombiniert sein. Die Kombination von dargestellten zweidimensionalen und dreidimensionalen Objekten ist dahingehend von Vorteil, da sich der Berechnungs- und Zeitaufwand gegenüber der Darstellung einer beispielsweise rein holographisch rekonstruierten dreidimensionalen Szene erheblich reduzieren lässt, da nur die dreidimensionalen Objekte einen höheren Berechnungs- und Zeitaufwand erfordern und die zweidimensionalen Objekte sich ohne hohen Aufwand darstellen lassen. Der Hintergrund und der enorme Vorteil einer derart kombinierten Darstellung sind der Folgende. Eine Person oder ein Mensch kann innerhalb seiner natürlichen Umwelt bzw. Umgebung nur einen begrenzten Raumwinkel mit einer hohen Auflösung und einem stark wahrnehmbarem dreidimensionalen Eindruck erfassen. Steht dieser Person ein sehr großer Raumwinkel zur Verfügung, so liegen die Merkmale „hohe Auflösung und stark wahrnehmbarer dreidimensionaler Eindruck" nur in einem Teilbereich dieses gesamten Raumwinkels vor. Dies ist der Bereich, auf den sich die Person besonders konzentrieren kann bzw. auf den diese Person ihren Fokus legt. Da dieser Bereich mit der Augenbewegung der Person im Raum wandern kann, ist es vorteilhaft, den mit den starken Fokusmerkmalen und dreidimensionalen Merkmalen dargestellten Raumbereich ebenso wandern zu lassen. Um diesen Raumbereich wandern lassen zu können ist es zweckmäßig die Augenpositionen und/oder die Blickrichtung der Person zu erfassen.

Für einen Lichtleiter in einer Anzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik wird in der Regel ein bestimmtes Winkelspektrum des Lichts in den Lichtleiter eingekoppelt. Dieses Licht mit dem bestimmten Winkelspektrum propagiert dann im Lichtleiter und wird in einem Auskoppelbereich aus dem Lichtleiter wieder ausgekoppelt. Dabei wird jedoch das Winkelspektrum des Lichts und somit das Sichtfeld durch den Lichtleiter selbst nicht verändert. Das ausgekoppelte Winkelspektrum des Lichts und somit das für einen, ein Objekt oder Szene betrachtenden Betrachter sichtbare Sichtfeld entspricht folglich dem eingekoppelten Winkelspektrum.

Auch bei den Anzeigevorrichtungen der Anmelderin gemäß der PCT/EP2018/053496, die hier vollumfänglich mit aufgenommen sein soll, oder der US 2013/0222384 A1 , in denen jeweils die Anzeigevorrichtung eine Lichtleiteinrichtung aufweist, mit der holographische Segmente einer Abbildung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugbar sind, kann zwar durch sequentielle Darstellung mehrerer Segmente das Sichtfeld insgesamt vergrößert werden. Dies erfolgt dabei durch Aneinanderreihen von Segmenten des Sichtfelds, wobei die einzelnen Segmente der Abbildung jeweils ein Segment des Sichtfelds darstellen. Für das einzelne Segment der Abbildung gilt aber auch in dieser Anzeigevorrichtung, dass das ausgekoppelte Winkelspektrum und somit das zugehörige Sichtfeld des Segmentes dem eingekoppelten Winkelspektrum des Lichts entspricht.

Dies ist jedoch mit der vorliegenden erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung nicht der Fall, denn hier ist das aus der Lichtleiteinrichtung ausgekoppelte Winkelspektrum des Lichts und somit das dadurch erzeugte Sichtfeld vergrößert im Vergleich zu dem in die Lichtleiteinrichtung eingekoppelten Winkelspektrum des Lichts. Auf diese Weise kann beispielsweise für eine stereoskopische Darstellung eines Objekts oder einer Szene ein sehr großes Sichtfeld erzeugt bzw. erreicht werden. Ein derartiges Sichtfeld kann beispielsweise einen Winkelbereich von ca. 60 Grad aufspannen. Dieser Winkelbereich könnte dabei mit nur einem einzelnen Segment bzw. einer einzigen Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt werden.

Im Dokument der Anmelderin PCT/EP2018/053496 wird eine Lichtleiteinrichtung zur Erzeugung eines holographischen Segments offenbart. Dabei erfolgt die Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung derart, dass, abgesehen vom Beugungswinkel der Pixel einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, das Licht von allen Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung jeweils senkrecht auf die Oberfläche des Lichtleiters und auf ein Einkoppelelement auftrifft. Das im Lichtleiter propagierende Licht wird dann nach einer festen Anzahl an Reflexionen ebenfalls senkrecht zur Oberfläche des Lichtleiters wieder ausgekoppelt.

Bei anderen Lichtleitern nach dem Stand der Technik wird ein Winkelspektrum des Lichts an einer Einkoppelfläche in den Lichtleiter eingekoppelt und das gleiche, somit nicht vergrößerte, Winkelspektrum nach einer für die einzelnen Winkel unterschiedlichen Anzahl an Reflexionen im Lichtleiter an einer Auskoppelfläche des Lichtleiters in einem bestimmten Abstand von der Einkoppelfläche wieder ausgekoppelt. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann vorteilhaft mit dem Merkmal einer festen Anzahl an Reflexionen im Lichtleiter kombiniert werden. Daher kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass sich das Licht innerhalb des Lichtleiters über eine Reflexion an Grenzflächen des Lichtleiters ausbreitet, und wobei die Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter mittels einer Lichtauskopplungseinrichtung nach einer definierten Anzahl an Reflexionen des Lichts an den Grenzflächen des Lichtleiters vorgesehen ist. Vorzugsweise kann zur Variation der definierten Anzahl an Reflexionen des Lichts an den Grenzflächen des Lichtleiters ein steuerbares Element vorgesehen sein. Auf diese Weise kann die Anzahl an Reflexionen definiert verändert werden.

Auf diese Weise wird durch das optische System in Verbindung mit der Lichtleiteinrichtung zur Erzeugung eines großen Sichtfelds die Einkopplung eines definierten Winkelspektrums des Lichts mit einer fest definierten Anzahl an Reflexionen im Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung für jeden Winkel kombiniert.

Das bedeutet, mittels der Lichtleiteinrichtung erfolgt die Auskopplung des Lichts aus dieser an unterschiedlichen Positionen im Lichtleiter nach einer jeweils vorher festgelegten bzw. festdefinierten Anzahl an Reflexionen des Lichtes an den Grenzflächen des Lichtleiters.

Das Licht von unterschiedlichen Pixeln der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, das unter unterschiedlichen Winkeln zueinander in die Lichtleiteinrichtung bzw. in den Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung eingekoppelt wird, legt nach einer vorher definierten Anzahl an Reflexionen unterschiedlich lange Propagationswege im Lichtleiter zurück und wird dann mittels der wenigstens einen Lichtauskopplungseinrichtung aus der Lichtleiteinrichtung ausgekoppelt. Durch die unterschiedlich langen Propagationswege des Lichts in der Lichtleiteinrichtung ist es möglich, definiert eine Vergrößerung des Auskoppelwinkelspektrums gegenüber dem Einkoppelwinkelspektrum zu erreichen.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass, wenn das auf die wenigstens eine Lichtleiteinrichtung auftreffende Licht als Lichtbündel oder Lichtfeld ausgebildet ist, das mehrere oder eine Vielzahl von Lichtstrahlen aufweist, für die Lichtstrahlen nach einer für alle Lichtstrahlen des Lichtbündels oder Lichtfelds jeweils gleichen Anzahl an Reflexionen an den Grenzflächen des Lichtleiters der Lichtleiteinrichtung eine Auskopplung aus dem Lichtleiter vorgesehen ist.

Ein Lichtfeld soll gemäß der Erfindung durch eine Anzahl von Lichtstrahlen innerhalb eines spezifischen Bereichs definiert sein. Ein Lichtfeld ist somit die Gesamtheit aller ankommenden Lichtstrahlen.

Insbesondere bei der Erzeugung eines stereoskopischen Objekts bzw. Szene ist es von Vorteil, dass das Licht von verschiedenen Pixeln der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung nach einer gleichen Anzahl an Reflexionen aber an unterschiedlichen Positionen aus der Lichtleiteinrichtung ausgekoppelt wird, damit ein einheitliches stereoskopisches Bild ohne Lücken dargestellt wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

In einem Lichtleiter liegt ein definierter geometrischer Weg vor. Insbesondere sind daher bei der Ausbreitung des Lichtes in einem Lichtleiter der optische Weg im Lichtleiter und die Zahl von Reflexionen an dessen Grenzflächen bestimmbar. Auf diese Weise wird somit vorher festgelegt, nach welcher vorher bestimmten Anzahl an Reflexion an den Grenzflächen des Lichtleiters das Licht aus diesem ausgekoppelt werden soll.

Erfindungsgemäß kann daher vorgesehen sein, dass aus geometrischen Eigenschaften und optischen Eigenschaften des Lichtleiters sowie optischen Eigenschaften der Lichteinkopplungseinnchtung für jedes Pixel der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung jeweils ein Lichtauftreffort auf einer der Grenzflächen des Lichtleiters, den das Licht von diesem Pixel nach einer definierten Anzahl an Reflexionen erreicht, ermittelbar ist. Vorzugsweise kann dabei eine Dicke und/oder eine eventuelle Krümmung der Grenzflächen des Lichtleiters als geometrische Eigenschaften des Lichtleiters zur Ermittlung des Lichtauftrefforts heranziehbar sein, wobei ein Brechungsindex des Lichtleitermaterials als optische Eigenschaft des Lichtleiters heranziehbar sein kann.

Die Berechnung eines Lichtauftrefforts bzw. eine Lichtauskoppelposition auf einer der Grenzflächen des Lichtleiters kann nach der in der PCT/EP2018/053496, die hier vollumfänglich mit aufgenommen sein soll, beschriebenen Vorgehensweise erfolgen.

Unter der Geometrie des Lichtleiters soll hier die Dicke und eine eventuelle Krümmung des Lichtleiters verstanden werden, die je nach Ausführung des Lichtleiters unterschiedlich sein können. Die optischen Eigenschaften der Lichteinkopplungseinnchtung beziehen sich hier auf wenigstens ein in der Lichteinkopplungseinnchtung vorgesehenes Element, wie beispielsweise ein Gitterelement. Ist das Lichteinkoppelelement ein Gitterelement, dann ist die optische Eigenschaft, die die Anzahl an Reflexionen des Lichts im Lichtleiter beeinflusst, die Gitterperiode des Gitterelements. Um die gewünschte Anzahl an Reflexionen innerhalb des Lichtleiters zu ermitteln, wird folglich die Dicke und eine eventuell vorliegende Krümmung des Lichtleiters und die optische Eigenschaft des Einkoppelelements, im vorliegenden Beispiel die Gitterperiode des Gitterelements, herangezogen und berücksichtigt. Aus diesen Werten wird dann eine geforderte oder gewünschte Anzahl an Reflexionen des Lichts im Lichtleiter ermittelt und bestimmt. Die Gittergleichung ist üblicherweise als sinß _ou t = λ/g + sinßm bekannt, wobei g die Gitterperiode, λ die Wellenlänge des Lichtes, β, _η der Einfallswinkel des Lichts und ß _ou t der Ausfallswinkel des Lichts ist. In dieser Form gilt die Gleichung jedoch nur dann, wenn der Brechungsindex des Mediums im Lichtweg vor und nach dem Gitterelement gleich ist. Wird ein Einkoppelelement für die Einkopplung von Licht von Luft in das Medium eines Lichtleiters verwendet, dann ist der Brechungsindex des Lichtleiters nnchtieiter zusätzlich zu berücksichtigen:

niichtleiter Sinßout = λ/g + n luft sinßin.

Trifft beispielsweise ein mittlerer Lichtstrahl eines Lichtbündels der Wellenlänge λ = 532nm aus Luft senkrecht auf das Einkoppelelement und hat das Einkoppelelement die Gitterperiode g = 400nm und das Lichtleitermaterial den Brechungsindex nnchtieiter = 1 ,6, so lässt sich ein Winkel ß _ou t von 56,2° berechnen, mit dem der Lichtstrahl nach der Einkopplung in den Lichtleiter propagiert. In einem flachen Lichtleiter der Dicke d = 3mm erreicht der Lichtstrahl beispielsweise nach einer Reflexion an der gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters nach der Strecke 2dtanß _ou t von in diesem Fall 8,96 mm erneut die Oberfläche des Lichtleiters an der Seite, an der er eingekoppelt wurde. Nach fünf Reflexionen könnte demnach der Lichtstrahl in einer Entfernung von 5 x 8,96 = 44,8mm vom Einkoppelort wieder aus dem Lichtleiter ausgekoppelt werden.

Trifft nun beispielsweise ein mittlerer Lichtstrahl eines Lichtbündels von einem anderen Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgehend mit der gleichen Wellenlänge λ = 532nm aber nicht senkrecht sondern unter einem Winkel von 10° aus Luft auf das Einkoppelelement und hat das Einkoppelelement wiederum die Gitterperiode g = 400nm und das Lichtleitermaterial wiederum den Brechungsindex nnchtieiter = 1 ,6, so lässt sich mit nnchtieiter sinßout = λ/g + n i _u ft sinßin ein Winkel ßout von 70,0° berechnen, mit dem der Lichtstrahl nach der Einkopplung in den Lichtleiter propagiert. In einem flachen Lichtleiter der Dicke d = 3mm erreicht der Lichtstrahl beispielsweise nach einer Reflexion an der gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters nach der Strecke 2dtanß _ou t von in diesem Fall 16,48 mm erneut die Oberfläche des Lichtleiters an der Seite, an der er eingekoppelt wurde. Nach fünf Reflexionen könnte demnach der Lichtstrahl in einer Entfernung von 5 x16,48 = 82,42 mm vom Einkoppelort wieder aus dem Lichtleiter ausgekoppelt werden.

Befindet sich ein Betrachterbereich beispielsweise im Abstand von 30 mm von der Lichtleiteinrichtung und wird der senkrecht einfallende Lichtstrahl auch senkrecht aus der Lichtleiteinrichtung ausgekoppelt, und wird der unter 10° aus Luft eingekoppelte Lichtstrahl so ausgekoppelt, dass er ebenfalls in Richtung Betrachterbereich weiter läuft, so entsteht ein Auskoppelwinkelspektrum von atan ((82, 42-44, 8)/30) = 51 °, was eine Vergrößerung um ungefähr einen Faktor 5 gegenüber dem Einkoppelwinkelspektrum von 10° darstellt.

Die ermittelten Werte können vorzugsweise in einer Wertetabelle (Look-Up-Table) abgelegt bzw. gespeichert werden. Das Ablegen bzw. Abspeichern der so ermittelten Werte für die Anzahl an Reflexionen des Licht in einer Wertetabelle kann dahingehend von Vorteil sein, dass auf diese Weise ein nochmaliges Ermitteln dieser Werte nicht notwendig ist und dadurch der Rechenaufwand reduziert werden kann. Die Werte können dann einfach aus der Wertetabelle entnommen und entsprechend verwendet werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Abbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mittels der wenigstens einen Lichtleiteinrichtung und dem wenigstens einen optischen System vorgesehen ist.

Dabei kann die Abbildung ein Sichtfeld bestimmen, innerhalb dessen eine in der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kodierte Information einer Szene darstellbar ist.

Insbesondere für eine stereoskopische Darstellung eines Objekts oder Szene kann das Sichtfeld derart ermittelt werden, dass durch unterschiedlich lange Propagationswege von Licht von Randpixeln der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung im Lichtleiter und damit unterschiedliche Auskoppelpositionen für Licht dieser Randpixel aus dem Lichtleiter sowie durch einen Abstand des Lichtleiters zu einer vorgesehenen Betrachterposition ein Sichtfeld bestimmbar ist, innerhalb dessen eine in der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kodierte Information bzw. angezeigte Information einer Szene darstellbar ist.

Zur Erläuterung dieser bzw. der nachfolgenden Beschreibung der Merkmale der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung soll hier zuerst darauf verwiesen werden, dass bei einem großen Sichtfeld typischerweise die Augenpupillen eines Betrachters einer mit der Anzeigevorrichtung erzeugten Szene unterschiedlich gedreht werden, wenn der Betrachter verschiedene Teile des Sichtfelds betrachtet. Eine Anzeigevorrichtung oder ein Display mit einem großen Sichtfeld und einem virtuellen Betrachterfenster als Betrachterbereich ist im Sinne dieser Anmeldung allgemein auch so zu verstehen, dass das virtuelle Betrachterfenster, durch das der Betrachter die erzeugte Szene betrachten kann, um seinen Mittelpunkt mitgedreht wird, wenn sich die Augenpupille eines Auges des Betrachters dreht. Die Anforderung, dass ein virtuelles Betrachterfenster für alle Segmente einer Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung an der gleichen Position erzeugt wird, ist allgemein so zu verstehen, dass das virtuelle Betrachterfenster jeweils für verschiedene Segmente einer Abbildung auch relativ zueinander verkippt sein kann, aber einen gemeinsamen Mittelpunkt aufweist. Der Ausdruck „Segmente einer Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung" soll im Sinne der Erfindung so verstanden werden, dass die räumliche Lichtmodulationseinrichtung mehrfach abgebildet wird und auf diese Weise einzelne Segmente erzeugt werden, die zusammen eine Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ergeben bzw. bilden.

Wenn ein Betrachter verschiedene Teile eines großen Sichtfelds betrachtet und dabei sein Auge dreht, so erfolgt die Drehung um den Mittelpunkt der Augenlinse der ungefähr 12 mm hinter der Pupille liegt. Daher kommt es bei einer Drehung der Augenlinse auch automatisch zu einer seitlichen Verschiebung der Pupillenposition. Eine Drehung um 15 Grad entspricht beispielsweise einer Verschiebung der Pupille um ca. 3,2mm. Für eine Anzeigevorrichtung mit großem Sichtfeld, das beispielsweise mit einer segmentierten Abbildung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt wird, kann daher eine alternative Ausführungsform auch gezielt diese Änderung der Pupillenposition bei Drehung der Augenlinse derart berücksichtigen, dass die virtuellen Betrachterfenster der einzelnen Segmente der Abbildung entsprechend zueinander verschoben sind. Für Segmente, die im Sichtfeld einen Abstand von 15 Grad aufweisen, wäre beispielsweise der Mittelpunkt des virtuellen Betrachterfensters dann auch um 3,2 mm zueinander verschoben, so dass er mit dem Pupillenmittelpunkt bei Augendrehung übereinstimmt. In diesem Fall hat also jedes Segment gezielt eine leicht verschobene Position und gegebenenfalls zusätzlich eine verkippte Ausrichtung eines virtuellen Betrachterfensters.

Die Krümmung eines Lichtleiters kann beispielsweise so angepasst werden, dass sich für eine relativ zur Oberfläche der Lichtleiteinrichtung senkrechte Auskopplung von Licht aus dem Lichtleiter in einem Betrachterabstand von der Lichtleiteroberfläche diese Verschiebung ergibt.

In der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung erfolgt die Auskopplung von Licht an unterschiedlichen Positionen in der Lichtleiteinrichtung nach einer jeweils vorher festgelegten Anzahl an Reflexionen des Lichts an den Grenzflächen des Lichtleiters.

Wie bereits erwähnt, liegt in einem Lichtleiter ein definierter geometrischer Weg vor. Daher können bei der Ausbreitung des Lichtes in einem Lichtleiter der optische Weg im Lichtleiter und die Zahl von Reflexionen an den Grenzflächen des Lichtleiters bestimmt werden. Somit können die Länge eines verwendeten Lichtleiters vorher bestimmt, die Brennweiten von Abbildungselementen des optischen Systems und die Abstände einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und eines virtuellen Betrachterfensters oder Sweet-Spots von der Lichtleiteinrichtung derart eingestellt werden, dass ein bestimmter Abbildungsstrahlengang und/oder Beleuchtungsstrahlengang einstellbar ist. Der verwendete Begriff „Betrachterbereich" soll beides beinhalten, ein virtuelles Betrachterfenster oder ein Sweet-Spot, je nachdem, ob die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung als holographische und/oder stereoskopische Anzeigevorrichtung ausgebildet ist. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Lichtquellenbild wenigstens einer in einer Beleuchtungseinrichtung vorgesehenen Lichtquelle oder ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mittels des optischen Systems im Lichtweg vor einer Einkopplung des Lichts in die Lichtleiteinrichtung vorgesehen ist.

Dabei kann bevorzugt die Lichteinkopplungseinrichtung an oder in einem Bereich einer Position eines Lichtquellenbildes vorgesehen sein.

Die Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung erfolgt erfindungsgemäß an oder nahe der Position eines Lichtquellenbildes. Das Licht, das von der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung moduliert und ausgesandt wird, wird mittels des optischen Systems, beispielsweise mittels wenigstens einem Abbildungselement, auf die Lichteinkopplungseinrichtung der Lichtleiteinrichtung, die mit dem Lichtleiter kombiniert ist, gerichtet und fokussiert bzw. abgebildet, so dass das Licht von den einzelnen Pixeln der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung unter verschiedenen Winkeln auf die Lichteinkopplungseinrichtung auftrifft. Nach der Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter mittels der Lichteinkopplungseinrichtung wird das unter verschiedenen Winkeln auftreffende Licht derart abgelenkt, dass dieses Licht unter verschiedenen Winkeln im Lichtleiter propagiert. Nach einer vorher fest definierten Anzahl an Reflexionen legt das unter verschiedenen Winkeln propagierende Licht auch unterschiedlich lange Lichtwege bzw. Propagationswege im Lichtleiter zurück. Mit einer zunehmenden Anzahl an Reflexionen des Lichts im Lichtleiter vergrößert sich der Wegunterschied zwischen Lichtstrahlen mit zwei unterschiedlichen Propagationswinkeln. Erfindungsgemäß wird dann nach einer vorgegebenen bzw. vorher definierten Anzahl an Reflexionen das Licht mittels der Lichtauskopplungseinrichtung wieder aus dem Lichtleiter und somit aus der Lichtleiteinrichtung ausgekoppelt. Dies kann im Falle eines gekrümmt ausgebildeten Lichtleiters bevorzugt senkrecht relativ zur Oberfläche des Lichtleiters erfolgen. In diesem Fall würden sich die einzelnen ausgekoppelten Lichtstrahlen im Zentrum des Kreisbogens, den der gekrümmte Lichtleiter bildet, treffen bzw. kreuzen. Durch die unterschiedlichen Winkel, mit denen das Licht zum Zentrum des Kreisbogens läuft, wird in diesem Fall das Auskoppelwinkelspektrum definiert. Aufgrund der unterschiedlich langen Wege der Lichtstrahlen mit verschiedenen Propagationswinkeln im Lichtleiter und entsprechend zueinander verschiedenen Auskoppelpositionen der Lichtstrahlen am Lichtleiter ergibt sich vom Mittelpunkt oder Zentrum des Kreisbogens zur Lichtleiteinrichtung für das Auge eines Betrachters ein Sichtfeld, das im Vergleich zu dem eingekoppelten Winkelspektrum bzw. Einkoppelwinkelspektrum des Lichts vergrößert ist. Die Lichteinkopplungseinrichtung kann wenigstens ein Spiegelelement oder wenigstens ein Gitterelement, welches als passives oder steuerbares Gitterelement ausgebildet ist, aufweisen.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Lichteinkopplungseinrichtung wenigstens ein Spiegelelement zur Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter aufweisen. Das Spiegelelement kann als eine angeschrägte und verspiegelte Fläche ausgebildet sein, die an einer Innenseite bzw. an einer Grenzfläche des Lichtleiters vorgesehen ist.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Lichteinkopplungseinrichtung wenigstens ein Gitterelement zur Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter aufweisen. Insbesondere sollten bei der Verwendung von Gitterelementen zum Einkoppeln von Licht in den Lichtleiter diese Gitterelemente in der Lage sein, das gesamte Winkelspektrum des Lichts, das von den einzelnen Pixeln der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgeht, mit einer hohen Effizienz einzukoppeln. Vorteilhaft kann eine Gitterkonstante des Gitterelements oder ein Neigungswinkel des Spiegelelements relativ zur Oberfläche des Lichtleiters als optische Eigenschaft der Lichteinkopplungseinrichtung für die Ermittlung des Lichtauftrefforts, den das Licht nach einer definierten Anzahl an Reflexionen erreicht, heranziehbar sein. Ferner kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung derart in der wenigstens einen Lichtleiteinrichtung vorgesehen ist, dass die Ausdehnung und die Position bzw. die Lage der Lichtauskopplungseinrichtung alle Lichtauftrefforte, die das Licht von unterschiedlichen Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung auf einer der Grenzflächen des Lichtleiters nach einer definierten Anzahl an Reflexionen erreicht, umfasst.

Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Licht auch am vorher festgelegten Ort des Lichtleiters aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird. Die Ausdehnung der Lichtauskopplungseinrichtung sollte dabei die Ausdehnung aller Lichtauftrefforte, auf die das von den einzelnen Pixeln der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgesandte Licht auftrifft, umfassen, so dass immer gewährleistet ist, dass das komplette Licht bzw. das gesamte eingekoppelte Winkelspektrum des Lichts ausgekoppelt wird.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lichtauskopplungseinrichtung wenigstens ein Gitterelement, insbesondere ein Ablenkgitterelement, vorzugsweise ein winkelselektives Ablenkgitterelement, bevorzugt ein Volumengitter, oder wenigstens ein Spiegelelement aufweist. Die Auskopplung des Lichtes aus dem Lichtleiter bzw. aus der Lichtleiteinrichtung kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit wenigstens einem Gitterelement, vorzugsweise einem Ablenkgitterelement, erfolgen. Dieses Ablenkgitterelement kann winkelselektiv ausgebildet sein, beispielsweise ein Volumengitter. Anstelle von wenigstens einem Gitterelement kann auch wenigstens ein Spiegelelement in der Lichtauskopplungseinrichtung für eine Auskoppelung des Lichts verwendet werden. Hierbei kann das Spiegelelement eine schräge Spiegelfläche relativ zur Oberfläche des Lichtleiters aufweisen. Das wenigstens eine Gitterelement kann zudem steuerbar ausgebildet sein, wobei die Gitterperiode des Gitterelements in Abhängigkeit vom Lichtauftreffort, den das Licht im Lichtleiter nach einer definierten Anzahl an Reflexionen erreicht, oder in Abhängigkeit vom Lichtauftreffwinkel, den das Licht im Lichtleiter nach einer definierten Anzahl an Reflexionen aufweist, variierbar steuerbar ist. Auf diese Weise kann gezielt gesteuert werden, nach wieviel Reflexionen des Lichts im Lichtleiter das Licht ausgekoppelt werden soll. Somit kann die Anzahl an Reflexionen an den Grenzflächen des Lichtleiters variiert werden.

Bei einer rein stereoskopischen Darstellung ist es nicht erforderlich, dass das wenigstens eine Gitterelement und somit die Lichtauskopplungseinrichtung steuerbar ausgebildet sein muss. Bei einer holographischen dreidimensionalen Darstellung, die auch mit einer stereoskopischen Darstellung eines Objekt oder einer Szene kombiniert sein kann, ist es jedoch erforderlich, das das wenigstens eine Gitterelement steuerbar ausgebildet ist, um mehrere Segmente der Abbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung entsprechend auszukoppeln und zu erzeugen und somit ein großes Sichtfeld zu erzielen.

Licht bzw. Lichtstrahlen, die im Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung unter jeweils verschiedenen Winkeln zueinander propagieren, können jedoch nach einer unterschiedlichen Anzahl an Reflexionen auf die gleiche Auskoppelfläche der Lichtauskopplungseinrichtung auftreffen. Beispielsweise würden sich auf einer Innenseite des Lichtleiters die Bereiche überlappen, in denen die propagierenden Lichtstrahlen nach drei Reflexionen oder nach vier Reflexionen an den Grenzflächen des Lichtleiters auftreffen. Um die gewünschte Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter nach einer vorher definierten Anzahl an Reflexionen zu erreichen, sollte vermieden werden, dass Lichtstrahlen nach einer zu geringen Anzahl an Reflexionen unerwünscht mit ausgekoppelt werden. Dazu können verschiedene Möglichkeiten vorgesehen werden. In einer Ausgestaltung kann beispielsweise ein winkelselektives Ablenkgitterelement, z.B. ein Volumengitter, zum Auskoppeln des Lichts aus der Lichtleiteinrichtung verwendet werden. Die Winkelselektivität des Ablenkgitterelements wird dabei so eingestellt, dass nur Licht desjenigen Propagationswinkels, das an einer bestimmten Position des Lichtleiters ausgekoppelt werden soll, auch mit hoher Effizienz von dem Ablenkgitterelement abgelenkt wird. Für ein Gitterelement, für das sich jedoch auch der Ablenkwinkel selbst mit der Position des Gitterelements am Lichtleiter ändern soll, kann die Einstellung einer geeigneten Winkelselektivität aufwendiger sein.

Daher wird in einer bevorzugten Ausführungsform eine andere Möglichkeit vorgeschlagen, um die unerwünschte Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter nach einer zu frühen Anzahl an Reflexionen zu vermeiden. Die Polarisation der propagierenden Lichtstrahlen im Lichtleiter kann vorteilhaft so eingestellt werden, dass die Polarisation dieser Lichtstrahlen sich für eine gerade Anzahl und eine ungerade Anzahl an Reflexionen unterscheidet. Diese Änderung der Polarisation des Lichts kann sowohl für die Darstellung eines stereoskopischen Segments als auch für die Erzeugung von holographischen Segmenten mit einem Lichtleiter verwendet werden. Die Einstellung der Polarisation kann vorteilhafterweise dadurch vorgesehen werden, dass die Lichtleiteinrichtung wenigstens eine Verzögerungsschicht aufweist.

Die Lichtleiteinrichtung kann auch wenigstens zwei Verzögerungsschichten aufweisen, wobei die wenigstens zwei Verzögerungsschichten jeweils ein doppelbrechendes Material aufweisen und das doppelbrechende Material der wenigstens zwei Verzögerungsschichten gleich oder unterschiedlich ist.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die optische Achse des doppelbrechenden Materials einer ersten Verzögerungsschicht in der Ebene dieser Schicht orientiert ist, wobei die optische Achse des doppelbrechenden Materials einer zweiten Verzögerungsschicht senkrecht zur Ebene dieser Schicht orientiert ist.

Die wenigstens zwei Verzögerungsschichten können dabei derart angeordnet sein, dass die Verzögerung der ersten Verzögerungsschicht mit einem steigenden Propagationswinkel des Lichts zur Verzögerungsschicht abnimmt und die Verzögerung der zweiten Verzögerungsschicht mit einem steigenden Propagationswinkel des Lichts zur Verzögerungsschichtzunimmt. Die Dicke der ersten Verzögerungsschicht und die Dicke der zweiten Verzögerungsschicht kann so eingestellt werden, dass sich für einen vorgesehenen bzw. geforderten Propagationswinkelbereich des Lichts für beide Verzögerungsschichten in Summe eine im Wesentlichen konstante Verzögerung ergibt.

Ferner kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Verzögerungsschicht auf einer Außenfläche des Lichtleiters aufgebracht, ist und dass der Brechungsindex dieser Verzögerungsschicht und der Propagationswinkel des im Lichtleiter propagierenden Lichts derart gewählt sind, dass an der Grenzfläche dieser Verzögerungsschicht zur Umgebung des Lichtleiters Totalreflexion des Lichts auftritt. In einer anderen Ausführungsform kann auf die Grenzfläche dieser Verzögerungsschicht zur Umgebung des Lichtleiters auch eine zusätzliche Spiegelschicht aufgebracht sein, beispielsweise eine dielektrische Schicht oder auch eine Metallschicht, so dass anstelle von Totalreflexion eine Reflexion an dieser Spiegelschicht erfolgt.

Die Propagationswinkel des Lichts im Lichtleiter und der Brechungsindex dieser Verzögerungsschicht sind so gewählt, dass an der Grenzfläche dieser Verzögerungsschicht zur Umgebung des Lichtleiters, beispielsweise zu dem Umgebungsmedium Luft weiterhin Totalreflexion auftritt. Die Dicke der wenigstens einen Verzögerungsschicht ist so ausgelegt, dass nach einem ersten oder erstmaligen Durchlaufen des Lichts durch die wenigstens eine Verzögerungsschicht Reflexion an der Grenzfläche zur Umgebung des Lichtleiters vorgesehen ist und nach einem anschließenden erneuten Durchlaufen des Lichtes durch die wenigstens eine Verzögerungsschicht im Fall von linear polarisierten einfallenden Licht die Polarisation des Lichtes um 90 Grad gedreht wird, oder im Fall von zirkulär polarisierten einfallenden Lichtes der Drehsinn des zirkulär polarisierten Lichtes geändert wird, von links- zirkular in rechts-zirkular oder umgekehrt. Mit anderen Worten kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die jeweilige Dicke der wenigstens einen Verzögerungsschicht sowie die jeweilige Doppelbrechung und die Ausrichtung der optischen Achse der wenigstens einen Verzögerungsschicht derart ausgebildet sind, dass bei Einfall von linear polarisiertem Licht und für den mittleren Propagationswinkel des im Lichtleiter propagierenden Lichts nach erstmaligem Durchlaufen des Lichts durch die wenigstens eine Verzögerungsschicht Reflexion an der Grenzfläche zur Umgebung des Lichtleiters vorgesehen ist und nach erneutem Durchlaufen des Lichtes durch die wenigstens eine Verzögerungsschicht für linear polarisiertes einfallendes Licht der Polarisationszustand des Lichts um 90° gedreht ist oder für zirkulär polarisiertes einfallendes Licht der Drehsinn des zirkulär polarisierten Lichtes geändert ist.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eine Ausbildung der wenigstens einen Verzögerungsschicht für den gesamten Propagationswinkelbereich erfolgen. Für den gesamten Propagationswinkelbereich bedeutet dies dann, dass die jeweilige Dicke der wenigstens einen Verzögerungsschicht sowie die jeweilige Doppelbrechung und die Ausrichtung der optischen Achse der wenigstens einen Verzögerungsschicht derart ausgebildet sind, dass bei Einfall von linear polarisiertem Licht und für den gesamten Propagationswinkelbereich, der durch den Einkoppelwinkelbereich und die Lichteinkopplungseinrichtung bestimmt wird, des im Lichtleiter propagierenden Lichts nach einem ersten Durchlaufen des Lichts durch die wenigstens eine Verzögerungsschicht Reflexion an der Grenzfläche zur Umgebung des Lichtleiters vorgesehen ist und nach einem erneuten Durchlaufen des Lichtes durch die wenigstens eine Verzögerungsschicht der Polarisationszustand des Lichts im Wesentlichen um 90° gedreht ist oder für zirkulär polarisiertes einfallendes Licht der Drehsinn des zirkulär polarisierten Lichtes geändert ist. Für die Ausführungsform, die den gesamten Propagationswinkelbereich berücksichtigt, können beispielsweise mehrere Verzögerungsschichten verwendet werden als für eine Ausführungsform, die nur einen mittleren Propagationswinkel berücksichtigt. Beispielsweise kann eine Ausführungsform für einen mittleren Propagationswinkel eine einzelne Verzögerungsschicht aufweisen, eine Ausführungsform für einen gesamten Propagationswinkelbereich aber zwei Verzögerungsschichten. Im letzteren Fall gibt es die Möglichkeit, die Dicke der ersten und der zweiten Verzögerungsschicht sowie die Doppelbrechung der ersten und zweiten Verzögerungsschicht und die Ausrichtung der optischen Achse der ersten und der zweiten Verzögerungsschicht jeweils so auszubilden, dass insgesamt über den Propagationswinkelbereich die gewünschte Polarisationsänderung entsteht. Die Erfindung soll jedoch ausdrücklich nicht auf diese Beispiele mit ein oder zwei Verzögerungsschichten beschränkt sein.

Eine einzelne Verzögerungsschicht ist üblicherweise wellenlängenabhängig. Eine Kombination mehrerer Verzögerungsschichten kann beispielsweise auch achromatisch ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Verzögerungsschicht so ausgebildet, dass sie sowohl für einen Propagationswinkelbereich als auch für blaues, grünes und rotes Licht eine Polarisationsdrehung von einfallendem linear polarisiertem Licht oder eine Änderung des Drehsinns bei zirkulär polarisiertem Licht erzeugt. Bekannt sind auch sogenannte farbselektive Filme (color selective films, CSF), die für einen bestimmen Wellenlängenbereich die Polarisation um 90 Grad drehen, für andere Wellenlängen das Licht ohne Polarisationsdrehung durchlassen. Anstelle herkömmlicher Verzögerungsschichten kann eine Ausführungsform der Erfindung auch solche farbselektiven Filme aufweisen, die jeweils entweder nur für rotes, grünes oder blaues Licht für den Propagationswinkelbereich eine Polarisationsdrehung von einfallendem linear polarisiertem Licht oder eine Änderung des Drehsinns bei zirkulär polarisiertem Licht erzeugen.

Mit der erfindungsgemäßen wenigstens einen Verzögerungsschicht auf einer Außenfläche des Lichtleiters kann der Polarisationszustand des Lichts im Lichtleiter veränderbar oder einstellbar sein, so dass sich die Polarisationszustände des Lichts für eine gerade Anzahl an Reflexionen und für eine ungerade Anzahl an Reflexionen des Lichts im Lichtleiter unterscheiden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein reflektives Polarisationselement, vorzugsweise ein Drahtgitterpolarisator, vorgesehen ist, das zwischen dem Lichtleiter und der Lichtauskopplungseinrichtung angeordnet ist.

Insbesondere auf einer Innenseite des Lichtleiters, der vorzugsweise gekrümmt sein kann, ist zwischen dem Lichtleiter und der Lichtauskopplungseinrichtung ein reflektives Polarisationselement vorgesehen. Das reflektive Polarisationselement kann vorzugsweise als ein Drahtgitterpolarisator (Wire Grid Polarizer (WGP)) ausgebildet sein. Drahtgitterpolarisatoren sind beispielsweise als Folien erhältlich, so dass sie auch auf gekrümmte Oberflächen, wie beispielsweise auf einen gekrümmten Lichtleiter, aufgebracht werden können.

Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Orientierung des reflektiven Polarisationselements derart wählbar ist, dass nach einer ungeraden Anzahl an Reflexionen an der Grenzfläche des Lichtleiters, die mit der wenigstens einen Verzögerungsschicht versehen ist, das auf das reflektive Polarisationselement auftreffende Licht reflektiert wird, wobei nach einer geraden Anzahl an Reflexionen an der Grenzfläche des Lichtleiters, die mit der wenigstens einen Verzögerungsschicht versehen ist, das auf das reflektive Polarisationselement auftreffende Licht transmittiert wird, wobei die gerade und die ungerade Anzahl an Reflexionen vertauschbar ist.

Die Orientierung des reflektiven Polarisationselements kann so gewählt werden, dass beispielsweise nach einer ungeraden Anzahl an Reflexionen an der Grenzfläche bzw. äußeren Seite des Lichtleiters, die die wenigstens eine Verzögerungsschicht aufweist, das auf das Polarisationselement auftreffende Licht reflektiert wird und weiter im Lichtleiter propagiert ohne die Lichtauskopplungseinrichtung zu erreichen. Nach einer geraden Anzahl an Reflexionen an der Grenzfläche bzw. äußeren Seite des Lichtleiters, die die wenigstens eine Verzögerungsschicht aufweist, besitzt das auf das Polarisationselement auftreffende oder einfallende Licht eine Polarisation, die bewirkt, dass dieses Licht vom Polarisationselement durchgelassen bzw. transmittiert wird. Das Licht trifft dann nach dem Passieren des Polarisationselements auf die Lichtauskopplungseinrichtung und kann von dieser aus dem Lichtleiter bzw. der Lichtleiteinrichtung ausgekoppelt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann als Alternative zu dem reflektiven Polarisationselement vorgesehen sein, dass die Lichtauskopplungseinrichtung ein polarisationsselektives Gitterelement aufweist.

Auch hier kann dabei vorgesehen sein, dass nach einer ungeraden Anzahl an Reflexionen an der Grenzfläche des Lichtleiters, die mit der wenigstens einen Verzögerungsschicht versehen ist, das auf das polarisationsselektive Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung auftreffende Licht nicht von diesem Gitterelement abgelenkt und an der Grenzfläche zwischen dem Lichtleiter und der Umgebung reflektiert ist, wobei nach einer geraden Anzahl an Reflexionen an der Grenzfläche des Lichtleiters, die mit der wenigstens einen Verzögerungsschicht versehen ist, das auf das polarisationsselektive Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung auftreffende Licht von diesem Gitterelement abgelenkt ist und aus dem Lichtleiter austritt bzw. ausgekoppelt wird, wobei die gerade und ungerade Anzahl an Reflexionen vertauschbar ist.

Derartige polarisationsselektive Gitterelemente lenken beispielsweise P-polarisiertes Licht ab, wobei S-polarisiertes Licht jedoch nicht abgelenkt wird. Diese polarisationsselektiven Gitterelemente können transmissiv und passiv ausgebildet sein. Dies ist insbesondere von Vorteil bei der Erzeugung eines stereoskopischen Segments bzw. einer stereoskopischen Darstellung. Die polarisationsselektiven Gitterelemente können auch steuerbar oder schaltbar ausgebildet sein. Die ist insbesondere für die Erzeugung wenigstens eines holographischen Segments bzw. einer holographischen Darstellung von Vorteil.

Es existieren auch Bragg-Polarisationsgitter, die die Eigenschaft besitzen, dass diese rechtszirkular polarisiertes Licht ablenken, linkszirkular polarisiertes Licht jedoch nicht. Daher können auch in der Lichtauskopplungseinrichtung derartige Bragg-Polarisationsgitter zum Auskoppeln von Licht aus der Lichtleiteinrichtung oder dem Lichtleiter eingesetzt werden. In diesem Fall würde die wenigstens eine Verzögerungsschicht bevorzugt so ausgebildet sein, dass sie linkszirkular einfallendes Licht in rechtszirkular einfallendes Licht ändert und umgekehrt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein steuerbarer Polarisationsumschalter vorgesehen ist, der in Lichtrichtung vor der wenigstens einen Lichtleiteinrichtung angeordnet ist.

Mittels dieses steuerbaren Polarisationsumschalters, der in Lichtrichtung vor der Lichteinkopplungseinrichtung der Lichtleiteinrichtung in der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung angeordnet ist, kann die Polarisation des in den Lichtleiter einzukoppelnden Lichts gewählt werden. Der steuerbare Polarisationsumschalter kann derart gesteuert werden, dass entweder P-polarisiertes Licht oder S-polarisiertes Licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird.

Ferner kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine optische System und die wenigstens eine Lichtleiteinrichtung zur Erzeugung eines stereoskopischen oder wenigstens eines holographischen, das Sichtfeld bildenden Segments einer Abbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung vorgesehen sind, wobei innerhalb des Sichtfelds eine stereoskopische oder holographische Darstellung einer Szene oder eines Objekts vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann zur stereoskopischen Darstellung von Objekten oder Szenen vorgesehen sein. Das bedeutet, dass nur eine rein stereoskopische Ansicht eines Objekts oder einer Szene dargestellt wird. Hierzu wird durch die unterschiedlich langen Propagationswege von dem Licht, das von den Randpixeln der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgesandt wird, im Lichtleiter und daher unterschiedlichen Auskoppelpositionen sowie durch den Abstand des Lichtleiters zu einer Position, an der sich gerade ein Betrachter befindet, ein Sichtfeld aufgespannt, innerhalb dessen dann ein Objekt oder eine Szene dargestellt wird. Dieses große Sichtfeld wird somit von einem einzigen mit der Anzeigevorrichtung erzeugten Segment gebildet und kann einen Winkelbereich bis ca. 70° aufspannen bzw. besitzen.

In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das wenigstens eine optische System und die wenigstens eine Lichtleiteinrichtung zur Erzeugung eines stereoskopischen und wenigstens eines holographischen Segments oder zur Erzeugung wenigstens zwei holographischer Segmente vorgesehen sind, wobei das stereoskopische Segment und das wenigstens eine holographische Segment oder die wenigstens zwei holographischen Segmente jeweils zusammen ein Sichtfeld bilden, innerhalb dessen eine dreidimensionale Szene oder ein dreidimensionales Objekt darstellbar ist.

Das optische System und die Lichtleiteinrichtung können derart ausgebildet und miteinander kombiniert werden, dass mit nur einer einzigen Lichtleiteinrichtung zeitlich nacheinander im gesamten Bereich des Sichtfelds ein Segment für eine stereoskopische Darstellung eines Objekts oder einer Szene vorgesehen ist bzw. erzeugt wird und zusätzlich nur in einem gezielten bzw. definierten Bereich des Sichtfelds wenigstens ein Segment mit einer holographisch rekonstruierten Darstellung eines Objekts oder Szene vorgesehen ist bzw. erzeugt wird. Die stereoskopische und die holographischen Segmente können sich dabei überlappen.

Es ist auch möglich, im gesamten Bereich des Sichtfelds mittels einer Aneinanderreihung von mehreren holographisch erzeugten Segmenten ein großes Sichtfeld zu erzeugen, wobei auch hier zusätzlich nur in einem definierten Bereich des Sichtfelds wenigstens ein Segment mit einer holographisch rekonstruierten Darstellung eines Objekts oder Szene vorgesehen ist bzw. erzeugt wird. Auch hier können sich die holographischen Segmente in einem bestimmten Bereich überlappen.

Es ist beispielsweise auch möglich, dass nur ein mittlerer Winkelbereich des Sichtfelds mittels einer holographisch kodierten dreidimensionalen Darstellung erzeugt wird, wobei die an diesen mittleren Winkelbereich anschließenden Winkelbereiche des Sichtfelds mittels einer zweidimensionalen oder stereoskopischen Darstellung von Objekten oder Szenen erzeugt werden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung können zwei separate Lichtleiteinrichtungen verwendet werden. Auch hier können einer oder beide Lichtleiter in ihrer Ausführung wenigstens abschnittsweise gekrümmt sein. Die Bezeichnung „abschnittsweise gekrümmt" bezeichnet in diesem Dokument einen Lichtleiter, der aus flachen und gekrümmten Abschnitten zusammengesetzt ist. Eine Lichtleiteinrichtung wird dafür verwendet, um wenigstens ein Segment einer holographischen Rekonstruktion einer dreidimensionalen Szene oder eines Objekts anzuzeigen, wobei die andere Lichtleiteinrichtung dazu verwendet wird, eine stereoskopische Darstellung eines Objekts oder Szene zu erzeugen. Sind die beiden Lichtleiter der Lichtleiteinrichtungen wenigstens abschnittsweise gekrümmt ausgebildet, dann können die gekrümmten Abschnitte dieser Lichtleiter beispielsweise unterschiedliche Radien aufweisen. Die beiden Lichtleiteinrichtungen können zudem so hintereinander angeordnet sein, dass ein Auge eines Betrachters durch beide Lichtleiteinrichtungen hindurch eine kombinierte holographische und stereoskopische Rekonstruktion sieht und beobachten kann. Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Lichtleiteinrichtung zwei Lichteinkopplungseinnchtungen zur Erzeugung von wenigstens zwei Segmenten eines Sichtfelds aufweist.

Die wenigstens eine Lichtleiteinrichtung kann zwei Lichteinkopplungseinnchtungen aufweisen, um wenigstens zwei Segmente des Sichtfelds zu erzeugen.

Vorzugsweise können die zwei Lichteinkopplungseinnchtungen in einem Abstand zueinander oder direkt nebeneinander mit dem Lichtleiter kombiniert sein, wobei Licht von der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung mittels der zwei Lichteinkopplungseinnchtungen an unterschiedlichen Orten in den Lichtleiter einkoppelbar ist.

Die Einkopplung von Licht an zwei unterschiedlichen Orten in den Lichtleiter kann wahlweise mit zwei verschiedenen räumlichen Lichtmodulationseinrichtungen erfolgen, oder es kann vorzugsweise das Licht, das von nur einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung moduliert und ausgesandt wird, zeitsequentiell zu dem einen Lichteinkoppelort bzw. Lichteinkoppelposition oder zu dem anderen Lichteinkoppelort des Lichtleiters gerichtet und in diesen eingekoppelt werden. In dem letzteren Fall weist das optische System zwischen der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und der Lichtleiteinrichtung wenigstens ein schaltbares Element auf, beispielsweise ein Gitterelement, das das Licht wahlweise zu dem einen oder anderen Lichteinkoppelort richtet.

Diese wenigstens zwei erzeugten Segmente können sich vorteilhafterweise überlappen und bilden das Sichtfeld, wobei ein Überlappungsbereich der beiden Segmente die höchste Pixeldichte pro Grad Betrachtungswinkel aufweist und einer zentralen Blickrichtung eines eine zweidimensionale und/oder dreidimensionale Szene betrachtenden Betrachters entspricht.

Durch die Überlappung oder Überlagerung der wenigstens zwei erzeugten Segmente kann im Überlappungsbereich die Pixeldichte vergrößert werden. Allgemein betrachtet weist das menschliche Auge im peripheren Sichtfeld eine deutlich geringere Auflösung auf als im zentralen Sichtfeld. Durch eine Drehung des Auges kann die Position des zentralen Sichtfelds zwar gedreht werden. Typischerweise erfolgen jedoch nur Drehungen des Auges in einem Bereich von ±15 Grad. Bei größeren Veränderungen der Blickrichtung würde wohl vielmehr der Kopf mitgedreht werden. Unabhängig von der eigentlichen Blickrichtung eines Betrachters ist es somit wichtig, im zentralen Bereich des Sichtfelds, beispielsweise im Bereich um ca. 30 Grad, eine höhere Dichte an Pixeln pro Grad Betrachtungswinkel vorzusehen als weiter außen im peripheren Bereich des Sichtfelds.

Die Anzahl der Pixel der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung pro Grad Betrachtungswinkel, die für einen Betrachter sichtbar ist, ist nicht über das gesamte Sichtfeld gleich. Stattdessen ergibt sich ein Gradient in der Anzahl der Pixel pro Grad Betrachtungswinkel im Sichtfeld. Auf einer Seite vom Betrachter aus gesehen würden die Pixel dichter zusammenliegen als auf der anderen Seite vom Betrachter aus gesehen.

Somit sollten vorteilhaft die wenigstens zwei erzeugten Segmenten so vor dem Auge des Betrachters vorgesehen werden, dass ein Überlappungsbereich dieser beiden Segmente mit der höchsten Pixeldichte der zentralen Blickrichtung des Betrachters entspricht und von diesem Überlappungsbereich aus nach beiden Seiten des Sichtfelds mit zunehmendem Blickwinkel die Pixeldichte abnimmt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann eine Blickverfolgung (Gaze-Tracking) durchgeführt werden, das heißt, es wird detektiert, in welche Richtung ein Betrachterauge blickt bzw. sieht. In der Blickrichtung kann der Betrachter eine Szene mit der höchsten Auflösung sehen, weil von dort Licht auf das Zentrum der Retina des Auges des Betrachters fällt. Abseits der Blickrichtung kann ein Betrachter die Szene mit einer geringeren Auflösung sehen, weil von dort Licht auf den peripheren Bereich der Retina seines Auges fällt.

Ein Segment mit einer hohen Pixeldichte wird durch Einstellen der Anzahl von Reflexionen im Lichtleiter so verschoben, dass es im Sichtfeld in der aktuellen detektierten Blickrichtung eines Betrachters liegt. Ein Segment mit einer niedrigeren Pixeldichte, beispielsweise mit einer immer festen Anzahl an Reflexionen im Lichtleiter, bildet ein großes Sichtfeld mit niedriger Auflösung zur Darstellung der peripheren Bildinhalte. Durch Verschieben des Segments mit hoher Pixeldichte kann der Betrachter somit vorteilhaft auch dann eine Szene mit guter Auflösung sehen, wenn seine Blickrichtung nicht zentral ist. Diese Ausgestaltung kann auch auf mehr als zwei Segmente mit unterschiedlichen Pixeldichten erweitert werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung mit zwei Segmenten kann dabei vorgesehen sein, dass ein Segment der wenigstens zwei Segmente als ein stereoskopisches Segment ausgebildet ist und ein anderes Segment der wenigstens zwei Segmente als ein holographisches Segment ausgebildet ist, wobei das holographische Segment in der zentralen Blickrichtung des Betrachters oder in der mit Blickverfolgung detektierten Blickrichtung des Betrachters erzeugbar ist. In einer allgemeineren Ausgestaltung der Erfindung mit mehr als zwei Segmenten kann wiederum wenigstens ein Segment als ein stereoskopisches Segment und wenigstens ein Segment als ein holographisches Segment ausgebildet sein. Es kann beispielsweise auch ein stereoskopisches Segment mit zwei holographischen Segmenten kombiniert werden oder umgekehrt.

Der oben erwähnte Unterschied in der Dichte der Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung pro Grad Betrachtungswinkel wird erfindungsgemäß in den dargestellten Bildinhalten kompensiert. Diese Kompensation erfolgt durch ein entsprechendes Skalieren und Rastern der dargestellten Szenen bei der Hologrammberechnung oder beim Einschreiben stereoskopischer Inhalte in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung. Allerdings würde dann der eine Randbereich des Sichtfelds eine Pixeldichte aufweisen, die die sichtbare Auflösung begrenzen kann. Für eine vorteilhafte Kombination der Ansicht eines stereoskopischen Segments mit der Ansicht wenigstens eines holographischen Segments, die eine hohe Anzahl an dreidimensionalen Objektpunkten pro Grad Betrachtungswinkel aufweisen und einer Blickrichtung des Auges eines Betrachters über eine Blickverfolgung (gaze tracking) nachgeführt werden kann, wäre dies jedoch nicht besonders nachteilig, da die erzeugten stereoskopischen Inhalte eines Objekts oder einer Szene nur in einem Bereich auf der Retina des Auges des Betrachters dargestellt und wirksam werden, in dem die Rezeptoren der Retina ohnehin nur mit einer groben Auflösung detektieren.

Für eine Anzeigevorrichtung, die nur rein stereoskopische Inhalte bzw. Darstellungen in einem einzigen großen Segment anzeigen soll, kann in einer Ausführungsform der Erfindung auch eine Zwischenabbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung vorgesehen sein, bei der die Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung unterschiedlich vergrößert werden. Das bedeutet somit, dass an einer Lichteinkoppelseite der Lichtleiteinrichtung die Anzahl der Pixel pro Grad Lichteinkoppelwinkel einen Gradienten aufweist, der demjenigen Gradienten der Anzahl der Pixel pro Grad Lichtauskoppelwinkel an einer Lichtauskoppelseite der Lichtleiteinrichtung entgegengerichtet ist. Durch die bereits erwähnte Skalierung und Rasterung der Pixelbilder bzw. des dargestellten Inhalts einer Szene, wobei in diesem Fall der Skalierungsfaktor sich mit der Position im Sichtfeld ändert, wird der unterschiedliche Winkelabstand der einzelnen Lichtstrahlen zueinander bei der Auskopplung ausgeglichen, so dass wieder eine über das Sichtfeld konstante Anzahl an Pixeln pro Grad Betrachtungswinkel vorliegt. In einer zu dieser alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Segmente als holographische Segmente ausgebildet sind, wobei ein Überlappungsbereich der wenigstens zwei Segmente einer zentralen Blickrichtung oder einer durch Blickverfolgung detektierten Blickrichtung eines eine zweidimensionale und/oder dreidimensionale Szene betrachtenden Betrachters entspricht.

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung können mehrere holographische Segmente erzeugt werden, um ein großes Sichtfeld zu erzielen. Diese wenigstens zwei Segmente oder vorzugsweise eine Vielzahl an holographischen Segmenten können sich auch überlappen, um im erzeugten großen Sichtfeld aufgrund von eventuell vorliegenden Aberrationen keine Lücken entstehen zu lassen. Hier ist es zudem möglich, dass zusätzlich zu den holographischen Segmenten, die das Sichtfeld insgesamt vergrößern, auch ein holographisches Segment erzeugt wird, dass den das Sichtfeld insgesamt vergrößernden holographischen Segmenten überlagert oder überlappt wird. Dieser Überlappungsbereich soll vorzugsweise dann einer zentralen Blickrichtung eines Betrachters oder einer durch Blickverfolgung detektierten Blickrichtung eines Betrachters entsprechen, wobei im letzteren Fall dieses holographische Segment, das mit den anderen holographischen Segmenten überlappt wird, über eine Blickverfolgung des Betrachters an eine neue Position der Blickrichtung des Betrachters nachgeführt werden kann.

Zudem kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Lichtauskopplungseinrichtungen vorgesehen sind, wobei eine erste Lichtauskopplungseinrichtung zur Auskopplung von Licht zur Erzeugung wenigstens eines holographischen Segments und eine zweite Lichtauskopplungseinrichtung zur Auskopplung von Licht zur Erzeugung wenigstens eines stereoskopischen Segments vorgesehen sind. Der Fall einer Anzeigevorrichtung, bei der sowohl wenigstens ein stereoskopisches Segment als auch wenigstens ein holographisches Segment in einem großen Sichtfeld dargestellt werden sollen, kann beispielsweise erfordern, dass aus dem Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung an der gleichen Position bzw. am gleichen Ort Licht eventuell unter verschiedenen Winkeln ausgekoppelt werden muss. Zum Beispiel sollte das Licht für ein stereoskopisches Segment unter einem anderen Winkel aus dem Lichtleiter austreten als Licht für ein holographisches Segment. Auch für den Fall einer Anzeigevorrichtung, die wenigstens zwei holographische Segmente aufweist, die sich überlappen, kann es erforderlich sein, dass aus dem Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung an der gleichen Position bzw. am gleichen Ort Licht eventuell unter verschiedenen Winkeln ausgekoppelt werden muss.

Um die Auskopplung von Licht unter verschiedenen Winkeln zu erreichen, müssen verschiedene Auskoppelelemente verwendet werden, beispielsweise verschiedene Gitterelemente mit unterschiedlichen Gitterperioden. Hierzu könnte beispielsweise eine Lichtauskopplungseinnchtung ein Gitterelement aufweisen, das eine Gitterperiode aufweist, die sich von der Gitterperiode des Gitterelements einer anderen Lichtauskopplungseinnchtung unterscheidet. Somit könnte die Lichtleiteinrichtung wenigstens eine Lichtauskopplungseinnchtung für wenigstens ein holographisches Segment und wenigstens eine Lichtauskopplungseinnchtung für wenigstens ein stereoskopisches Segment aufweisen. In diesem Fall sollte vorteilhafterweise verhindert werden, dass es zu einer unerwünschten Auskopplung von Licht des wenigstens einen holographischen Segments durch die Lichtauskopplungseinnchtung für das wenigstens eine stereoskopische Segment und umgekehrt kommt.

Vorteilhafterweise können die Lichtauskopplungseinnchtungen steuerbar ausgebildet sein, wobei die Lichtauskopplungseinnchtungen jeweils derart ansteuerbar sind, dass in einem Ansteuerzustand der Lichtauskopplungseinnchtungen Licht nach einer definierten Anzahl an Reflexionen ausgekoppelt wird und in einem anderen Ansteuerzustand der Lichtauskopplungseinnchtungen das Licht weiter im Lichtleiter propagiert.

Die Lichtauskopplungseinnchtungen können hierfür schaltbare oder steuerbare Gitterelemente aufweisen. Dabei wird in einem ersten Schaltzustand des wenigstens einen Gitterelements der jeweiligen Lichtauskopplungseinnchtung das im Lichtleiter propagierende Licht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt und in einem zweiten Schaltzustand des wenigstens eines Gitterelements das Licht jedoch nicht ausgekoppelt sondern propagiert weiter im Lichtleiter.

Die schaltbaren oder steuerbaren Gitterelemente der Lichtauskopplungseinnchtung können optional weiterhin in Abschnitte unterteilt sein, die separat in den Zustand„AN" oder„AUS" geschaltet werden können. Für eine Anzeigevorrichtung, bei der ein einzelnes stereoskopisches Segment mit wenigstens einem holographischen Segment kombiniert wird, ist insbesondere das wenigstens eine schaltbare Gitterelement der Lichtauskopplungseinnchtung für die Auskopplung des Lichts zur Erzeugung des wenigstens einen holographischen Segments in Abschnitte unterteilt.

Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Lichtauskopplungseinnchtung in Abschnitte unterteilt ist, wobei die wenigstens eine Lichtauskopplungseinnchtung abschnittsweise steuerbar ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Lichtauskopplungseinnchtung derart ansteuerbar ist, dass durch einen Ansteuerzustand eines Abschnitts der wenigstens einen Lichtauskopplungseinnchtung, der mit dem Lichtauftreffort übereinstimmt, den das Licht nach einer Anzahl an Reflexionen erreicht, und durch einen anderen Ansteuerzustand eines weiteren Abschnitts der wenigstens einen Lichtauskopplungseinnchtung oder durch einen anderen Ansteuerzustand eines Abschnitts einer weiteren Lichtauskopplungseinnchtung, der mit dem Lichtauftreffort übereinstimmt, den das Licht nach einer weiteren Anzahl an Reflexionen erreicht, die Anzahl an Reflexionen des Lichts an den Grenzflächen des Lichtleiters veränderbar ist.

Im Falle einer Auskopplung wenigstens eines holographischen Segments und wenigstens eines stereoskopischen Segments mittels zweier Lichtauskopplungseinrichtungen erfolgt die Auskopplung des Lichts für diese Segmente zeitsequentiell, wobei zeitlich nacheinander das wenigstens eine Gitterelement oder ein Abschnitt des wenigstens einen steuerbaren Gitterelements der einen Lichtauskopplungseinnchtung und danach das wenigstens eine Gitterelement oder ein Abschnitt des wenigstens einen steuerbaren Gitterelements der anderen Lichtauskopplungseinnchtung in den Zustand„AN" und jeweils das wenigstens eine schaltbare Gitterelement der jeweils anderen Lichtauskopplungseinnchtung in den Zustand „AUS" geschaltet ist. Es versteht sich daher von selbst, dass in gleicher Weise sequentiell auch die Auskopplung von mehreren holographischen und gegebenenfalls von mehreren stereoskopischen Segmenten möglich ist, indem beispielsweise bestimmte Abschnitte der jeweiligen Lichtauskopplungseinnchtung in den Zustand„AN" geschaltet werden.

Die Auskopplung von verschiedenen Segmenten aus dem Lichtleiter kann somit derart gesteuert werden, dass wenigstens ein steuerbares Gitterelement oder einzelne Abschnitte wenigstens eines steuerbaren Gitterelements wenigstens einer Lichtauskopplungseinnchtung zum Auskoppeln gesteuert wird/werden, d.h. beispielsweise angeschaltet oder ausgeschaltet wird/werden. Ein ausgeschaltetes Gitterelement der Lichtauskopplungseinnchtung würde beispielsweise dazu führen, dass Licht, das auf dieses Gitterelement auftrifft, nicht ausgekoppelt sondern reflektiert wird und weiter im Lichtleiter propagiert und nach zusätzlichen Reflexionen an einer anderen Stelle des Lichtleiters ausgekoppelt werden kann.

Eine derartige Anordnung von zwei Lichtauskopplungseinrichtungen in der Lichtleiteinrichtung, von denen jede wenigstens ein schaltbares Gitterelement aufweist, könnte jedoch einen großen Aufwand in der Fertigung und im Betrieb einer derartigen Lichtleiteinrichtung erfordern. Dies würde insbesondere dann zutreffen, wenn der Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung wenigstens abschnittsweise gekrümmt ausgebildet ist. Bei einem solchen Lichtleiter müssen folglich die Gitterelemente der ansteuerbaren Lichtauskopplungseinrichtungen ebenfalls jeweils eine Krümmung aufweisen.

Daher kann bevorzugt sein, wenn eine Lichtauskopplungseinrichtung der zwei Lichtauskopplungseinrichtungen wenigstens ein passives Gitterelement und eine weitere Lichtauskopplungseinrichtung der zwei Lichtauskopplungseinrichtungen wenigstens ein steuerbares Gitterelement aufweist. Besonders bevorzugt ist, wenn die weitere Lichtauskopplungseinrichtung nur ein schaltbares oder steuerbares Gitterelement aufweist. Hiermit wird vorteilhaft die Anzahl steuerbarer Elemente verringert, wodurch Fertigungsaufwand und Kosten verringert werden können. Das wenigstens eine Gitterelement der wenigstens einen Lichtauskopplungseinrichtung wie auch das wenigstens eine Gitterelement der Lichteinkopplungseinrichtung können transmissiv oder reflektiv ausgebildet sein.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Nachführeinrichtung vorgesehen ist, die in Lichtrichtung vor der wenigstens einen Lichtleiteinrichtung angeordnet ist.

Die Nachführeinrichtung kann wenigstens ein Gitterelement oder ein variables Linsenelement aufweisen, wobei in das wenigstens eine Gitterelement eine Linsenfunktion eingeschrieben ist.

Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, beispielsweise ein holographisches Segment, das mit wenigstens einem stereoskopischen Segment oder mit wenigstens einem anderen holographischen Segment überlappt ist und einen Überlappungsbereich mit höchster Pixeldichte pro Grad Betrachtungswinkel bildet, an eine neue Blickrichtung oder Fokusrichtung eines Betrachters, wenn dieser seine Blickrichtung ändert, nachzuführen oder anzupassen, so dass der Betrachter im gebildeten Sichtfeld ein dreidimensionales Objekt oder eine dreidimensionale Szene mit einer hohen Qualität beobachten kann.

Ferner kann eine Blickverfolgungseinrichtung vorgesehen sein, mit der ein Blick eines das Objekt oder die Szene betrachtenden Betrachters verfolgbar und detektierbar ist, wobei mit der Nachführeinrichtung die Lage eines Bildes der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung oder die Lage eines Segments an eine mittels der Blickverfolgungseinrichtung ermittelte Fokusposition eines Auges des Betrachters anpassbar ist.

Weist die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung eine Blickverfolgungseinrichtung und eine Nachführeinrichtung auf, so kann die Anzeigevorrichtung vorteilhaft als Varifocal-Display bzw. Varifocal-Anzeigevorrichtung realisiert werden. Mit einer derartigen Varifocal- Anzeigevorrichtung kann eine flache zweidimensionale Ansicht einer Szene dargestellt werden, wobei diese Szene mit der Nachführeinrichtung, die ein ansteuerbares Element, zum Beispiel ein Linsenelement mit variabler Brennweite, aufweist, in der Tiefe bzw. in z- Richtung, d.h. der Abstand der Szene zum Betrachter, verschoben werden kann.

Ein Segment einer flachen zweidimensionalen Ansicht bzw. Darstellung mit variabler Tiefe kann wiederum mit holographischen Segmenten entweder mit der gleichen Lichtleiteinrichtung oder mit einer separaten Lichtleiteinrichtung für die holographischen Segmente kombiniert werden. Es ist beispielsweise möglich, dass ein holographisches Segment, das ein in seiner Ausdehnung kleines virtuelles Betrachterfenster, das z.B. in seiner Ausdehnung nur ca. 3 mm bis 5 mm groß ist, erzeugt, mit einer Einzel-Parallaxe-Kodierung (Single-Parallax- Encoding) eines Hologramms in die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung erzeugt werden kann, so dass in der Nicht-Kodierungsrichtung des Hologramms ein Sweet- Spot und in der anderen Richtung, der Kodierungsrichtung des Hologramms, ein virtuelles Betrachterfenster vorliegt bzw. gebildet wird.

Der Lichtleiter der wenigstens einen Lichtleiteinrichtung kann vorteilhafterweise wenigstens abschnittsweise wenigstens in einer Richtung gekrümmt ausgebildet sein.

In bestimmten Ausführungsformen kann bevorzugt sein, dass der Lichtleiter eine flache bzw. ebene bzw. planare Geometrie aufweist. Das ist beispielsweise der Fall in Anwendungen, in denen es auf Platzersparnis ankommt, da ein flacher Lichtleiter oder eine flache Lichtleiteinrichtung weniger Bauraum einnimmt als ein gekrümmter Lichtleiter bzw. eine gekrümmte Lichtleiteinrichtung. In anderen Ausführungsformen, wie speziell für ein Head- Mounted-Display, kann der Lichtleiter auch eine gekrümmte Geometrie aufweisen. Im allgemeinen Fall kann der Lichtleiter auch aus geraden und gekrümmten Abschnitten oder auch aus Abschnitten unterschiedlich starker Krümmung zusammengesetzt sein. Beispielsweise kann der Lichteinkoppelbereich flach, der Lichtauskoppelbereich aber gekrümmt ausgebildet sein. Bei einem brillenartig ausgebildeten Head-Mounted-Display kann beispielsweise ein flacher Abschnitt des Lichtleiters seitlich des Kopfes im Bereich eines Brillenbügels angeordnet sein und ein gekrümmter Abschnitt vor dem Auge eines Benutzers. Ein gekrümmter Lichtleiter ermöglicht die Verwendung eines Gitterelements in der Lichtauskopplungseinrichtung, dessen Auskoppelwinkel nicht von der Position des Gitterelements am/im Lichtleiter abhängt.

Der Lichtleiter kann wenigstens abschnittsweise die Form eines Hohlzylinders aufweisen, wobei seine Grenzflächen als Ausschnitte des Hohlzylinders mit unterschiedlichem Radius ausgebildet sind. Der Lichtleiter kann beispielsweise eine halbkreisähnliche Form aufweisen.

Der Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung kann wahlweise aus Glas oder einem optischen Kunststoff aufgebaut sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass in einer Ebene eines Lichtquellenbildes oder in einer Ebene eines Bildes der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ein virtueller Betrachterbereich erzeugbar ist.

Durch diesen virtuellen Betrachterbereich kann dann ein Betrachter das erzeugte Objekt oder die erzeugte Szene beobachten. Der in diesem Dokument verwendete Begriff „Betrachterbereich" soll beides beinhalten, ein virtuelles Betrachterfenster bei einer Erzeugung eines holographischen Segments oder ein Sweet-Spot bei einer Erzeugung eines stereoskopischen Segments.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass für die Abbildung oder für ein einzelnes Segment der Abbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung die Auskopplung von Licht kommend von verschiedenen Pixeln der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung nach Eintritt in die wenigstens eine Lichtleiteinrichtung nach einer für alle Pixel jeweils gleichen Anzahl an Reflexionen an den Grenzflächen des Lichtleiters vorgesehen ist.

Zudem kann vorgesehen sein, dass für unterschiedliche Segmente der Abbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung die Anzahl der Reflexionen des Lichts an den Grenzflächen des Lichtleiters für die Erzeugung eines Segments sich von der Anzahl der Reflexionen des Lichts an den Grenzflächen des Lichtleiters für die Erzeugung eines anderen Segments unterscheiden.

Unterschiedliche Segmente einer Abbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung können zum Beispiel derart gebildet werden, dass für benachbarte Segmente einer Abbildung, beispielsweise benachbarte holographische Segmente, unterschiedlich viele Reflexionen an den Grenzflächen des Lichtleiters ausgeführt werden. Möglich sind jedoch auch andere Anordnungen, die zum Beispiel gleich viele Reflexionen des Lichts an den Grenzflächen des Lichtleiters für unterschiedliche Segmente einer Abbildung erzeugen, jedoch einen verschobenen Lichteinkoppelort oder einen geänderten Einkoppelwinkel des Lichts verwenden.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann vorteilhaft als Head-Mounted-Display mit zwei Anzeigevorrichtungen ausgebildet sein, wobei die Anzeigevorrichtungen jeweils gemäß einer Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 45 ausgebildet sind und jeweils einem linken Auge eines Betrachters und einem rechten Auges des Betrachters zugeordnet sind. Für ein Head-Mounted-Display, wobei jedoch die folgenden Angaben nicht auf dieses reduziert werden sondern auch allgemein für andere Anzeigevorrichtungen gelten sollen, ist es vorteilhaft, wenn das horizontale Sichtfeld ca. 60° und das vertikale Sichtfeld ca. 30° betragen. Der Winkelbereich im Sichtfeld für ein HD (high definition)-Seherlebnis sollte ca. 7.5° x 7.5° bis zu ca. 20° x 20° betragen. Innerhalb dieses Winkelbereichs sollte wenigstens ein holographisches Segment erzeugt werden, das eine sehr hohe Pixeldichte pro Grad Betrachtungswinkel aufweist und der zentralen Blickrichtung bzw. der detektierten Blickrichtung eines Betrachters entspricht, so dass der Betrachter die erzeugte Szene oder das Objekt mit einer HD-Qualität beobachten kann.

Eine geringere Pixeldichte, zum Beispiel 30 Pixel/Grad, wäre ausreichend für ein stereoskopisches Segment mit einem größeren Sichtfeld.

Verfügbar sind beispielsweise LCOS (Liquid Crystal on Silicon) basierte räumliche Lichtmodulationseinrichtungen mit ungefähr 4000 x 2000 Pixeln, wobei diese Pixelzahl für die Darstellung sowohl eines holographischen als auch eines stereoskopischen Segments ausreichend ist. Die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung eines bestimmten Typs von räumlicher Lichtmodulationseinrichtung beschränkt. Beispielsweise ist auch der Einsatz von räumlichen Lichtmodulationseinrichtungen mit MEMS-Spiegelarrays möglich. Für ein stereoskopisches Segment können prinzipiell auch OLED (organic light emitting diode)- Mikrodisplays verwendet werden, wobei in Kombination mit OLED jedoch die Verwendung von diffraktiven Elementen, wie zum Beispiel Gitterelementen, in der Lichteinkoppelungseinrichtung und in der Lichtauskoppelungseinrichtung für das stereoskopische Segment nicht möglich ist. Die räumliche Lichtmodulationseinrichtung kann phasenmodulierend und/oder amplitudenmodulierend ausgebildet sein. Für ein stereoskopisches Segment ist eine amplitudenmodulierende räumliche Lichtmodulationseinrichtung ausreichend. Es ist aber auch möglich, beispielweise die gleiche phasen- und amplitudenmodulierende räumliche Lichtmodulationseinrichtung sowohl für wenigstens ein holographisches Segment als auch für wenigstens ein stereoskopisches Segment zu verwenden. Eine phasen- und amplitudenmodulierende räumliche Lichtmodulationseinrichtung kann beispielsweise einen Strahlvereiniger (beam combiner) verwenden, wie er in der WO 2010/149588 A1 der Anmelderin beschrieben ist.

Ein mit dem wenigstens einen holographischen Segment erzeugtes virtuelles Betrachterfenster, durch das dann der Benutzer des Head-Mounted-Displays die erzeugte Szene oder Objekt beobachten kann, kann in seiner Ausdehnung klein gehalten werden, um eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung einsetzen zu können, die nur eine ausreichend geringe Pixelanzahl aufweist. Das virtuelle Betrachterfenster wird auf dem Bereich der Eintrittspupille des Auges des Benutzers erzeugt. Eine Blende könnte beispielsweise in der Ebene des virtuellen Betrachterfensters vorgesehen sein, um nicht-gewünschte entstehende Beugungsordnungen zu blockieren. Die Ausdehnung des virtuellen Betrachterfensters könnte beispielsweise ca. 5 mm x 5 mm oder auch nur ca. 3 mm x 3mm betragen, wenn eine schnelle Blickverfolgung in Verbindung mit einer schnellen Nachführung des virtuellen Betrachterfensters bei einer Änderung der Blickposition des Benutzers gegeben ist.

Somit könnte die Ausdehnung des virtuellen Betrachterfensters in einem Bereich von 3 mm bis 6 mm, horizontal wie vertikal, liegen, wenn das virtuelle Betrachterfenster rechteckförmig ausgebildet sein soll.

Erfolgt eine Blickverfolgung des Betrachterauges, so kann ein Segment mit hoher Pixeldichte der detektieren Blickrichtung nachgeführt werden, indem die Anzahl der Reflexionen im Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung eingestellt und dadurch die Auskoppelposition des Lichts aus der Lichtleiteinrichtung verändert wird. Zusätzlich kann mithilfe eines Ablenkelements zwischen der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und der Einkopplung des Lichts in die Lichtleiteinrichtung auch die Lichteinkoppelposition verschoben werden und damit bei gleicher Anzahl an Reflexionen an den Grenzflächen des Lichtleiters auch die Auskoppelposition des Lichts. Dies kann beispielsweise mit einem steuerbaren Gitterelement erfolgen.

Ein Nachführen zur detektierten Blickrichtung, im Folgenden auch als Scannen bezeichnet, des wenigstens einen holographischen Segments bzw. des HD-Kegels, der durch das wenigstens eine holographische Segment mit sehr hoher Pixeldichte gebildet wird, im gesamten Winkelbereich des Sichtfelds von ca. 60° x 30° könnte ausreichend sein, solange die Blickänderung des Benutzers ausreichend langsam ist in Bezug auf das zum Scannen verwendete Abtastelement, das z.B. ein steuerbares Gitterelement oder auch ein Abtastspiegel oder auch ein dielektrischer Keil sein kann. Dielektrische Ausgestaltungen des Abtastelements zum Scannen vermeiden das Entstehen von diffraktiver Dispersion. Refraktive Dispersion hingegen kann durch die Verwendung von Glas oder Kunststoffmaterial mit einer hohen Abbe-Zahl für das Abtastelement reduziert werden, wobei eine kleine refraktive Dispersion vernachlässigbar ist. Wenn die Dispersion jedoch zu groß ist, um sie als vernachlässigbar zu bezeichnen, aber immer noch ausreichend klein, dann kann der Abtastmechanismus zur Kompensation dieser Dispersionseffekte verwendet werden. Auch kleine Verschiebungen des virtuellen Betrachterfensters können mittels des Abtastelements kompensiert werden.

Alternativ zum Scannen kann auch eine winkelschaltbare Konfiguration verwendet werden. Hierzu kann ein Drahtgitterpolansator in Lichtrichtung vor einem Keil eingesetzt werden, wobei der Keil auch beispielsweise eine reflektive Rückseite aufweisen kann. Durch die Verwendung einer schnellschaltenden ferroelektrischen Flüssigkristalle aufweisenden Verzögerungsplatte zur Polarisationsumschaltung kann das Licht am Drahtgitterpolansator oder an der reflektiven Rückseite des Keils reflektiert werden. Auf diese Weise kann zwischen zwei Winkeln umgeschaltet werden. Dies kann auf eine Vielzahl von Winkeln erweitert werden, z.B. durch das Einsetzen einer Reihe von diesen Elementen. Bei dieser Vorgehensweise entsteht keine diffraktive Dispersion.

Es können jedoch auch auf Flüssigkristallen basierende Polarisationsgitter für eine Winkelumschaltung verwendet werden oder ansteuerbare Beugungsgitter (LCG). Die Verwendung von Scan-Spiegeln, die eingesetzt werden können, um nur den Blick des Benutzers zu verfolgen, beinhaltet auch die Option, deformierbare Spiegel zu nutzen. Diese deformierbaren Spiegel können eine Verkippung vorsehen, das heißt einen Keil und zusätzlich ein kontinuierliches Profil, wobei ersteres zur Nachführung der Blickrichtung und letzteres zur Kompensation von Aberrationen für die jeweilige Blickrichtung verwendet werden kann. Die Aberrationen können für verschiedene Winkelbereiche innerhalb des Sichtfeldes variieren. Um dies zu berücksichtigen, kann das kontinuierliche Profil für jeden Winkelbereich separat eingestellt werden.

Typischerweise würde ein optisches Design die geringsten Aberrationen im Zentrum des Sichtfelds und zunehmende Aberrationen mit zunehmendem Abstand vom Zentrum des Sichtfelds aufweisen.

In einer Ausgestaltung mit deformierbarem Spiegel kann das optische Design des gesamten Head-Mounted-Displays aber auch so optimiert sein, dass beispielsweise vor einer Aberrationskompensation durch den deformierbaren Spiegel eine minimale Aberration nicht im Zentrum des Sichtfelds vorzufinden ist, sondern vielmehr in einer oval-geformten Zone um das Zentrum herum. Das soll bedeuten, dass die Korrektion von Aberrationen mittels des deformierbaren Spiegels aber auch im Zentrum vorgesehen ist. Die Folge daraus ist, dass der Winkelbereich, in dem es möglich ist, mit dem deformierbaren Spiegel Aberrationen hinreichend zu kompensieren, so dass dieser Winkelbereich für HD genutzt werden kann, vergrößert werden kann im Vergleich zu einem typischen optischen Design mit, vor einer Aberrationskompensation durch den deformierbaren Spiegel, minimalen Aberrationen im Zentrum.

Eine weitere Option zur Blickverfolgung wäre die Verwendung einer schaltbaren Beleuchtung. Zum Beispiel könnte dabei ein doppelbrechender Keil Einsatz finden, der verschiedene optische Keilwinkel für zwei orthogonal zueinander polarisierte Lichtstrahlen erzeugt. Auf diese Weise kann auch ein Umschalten der Polarisation genutzt werden.

Wie bereits erwähnt, kann in der Ebene des virtuellen Betrachterfensters eine Blende vorgesehen sein. Auf diese Weise können von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung hervorgerufene Beugungsordnungen eliminiert werden. Ein zweiter Effekt ist, dass die Blende die numerische Apertur des optischen Systems reduziert, die angewandt wird, um die räumliche Lichtmodulationseinrichtung virtuell in eine Ebene abzubilden. Dies stellt jedoch kein Problem dar, solange die Ausdehnung des virtuellen Betrachterfensters wenigstens so groß wie die Eintrittspupille des Auges des Nutzers ist. Ein weiteres wichtiges Merkmal stellt eine schnelle und präzise Blickverfolgung des Nutzers dar, insbesondere wenn das erzeugte virtuelle Betrachterfenster beispielsweise nur ca. 4 mm x 4 mm groß ist. Beispielsweise können hierfür Infrarot-Beleuchtung und eine Kamera pro Auge des Benutzers verwendet werden. Im Allgemeinen und auch in einem Head- Mounted-Display kann die Blickverfolgung mit einer Augenverfolgung kombiniert werden. Die durch die Blickverfolgung erhaltenen Daten können dazu verwendet werden, um den HD- Kegel dorthin zu lenken bzw. zu richten, wo dieser benötigt wird. Parallel dazu wird im wenigstens einen stereoskopischen Segment derjenige Ausschnitt der dargestellten Szene ausgeblendet, indem beispielsweise Pixelwerte auf schwarz gesetzt werden, welcher mit dem wenigstens einen holographischen Segment hoher Pixeldichte dargestellt wird.

Der Vorteil der Erzeugung wenigstens eines holographischen Segments im Sichtfeld, innerhalb dessen ein holographisch erzeugtes dreidimensionales Objekt einer Szene mit einer hohen Auflösung zu sehen ist, und der Erzeugung wenigstens eines stereoskopischen Segments im Sichtfeld, innerhalb dessen ein stereoskopisch erzeugtes dreidimensionales oder zweidimensionales Objekt oder Objekte derselben Szene mit einer niedrigeren Auflösung zu sehen ist/sind, wobei das wenigstens eine holographische Segment mit dem stereoskopischen Segment überlagert oder überlappt ist und auf diese Weise das Sichtfeld gebildet wird, liegt darin, dass das holographische Segment nur in einem Winkelbereich von ca. ± 7,5° bis zu ± 15° erzeugt werden muss. Auf diese Weise kann die Erzeugung des gesamten Sichtfelds sehr schnell durchgeführt werden, da der Rechenaufwand durch die Erzeugung eines stereoskopischen Segments und wenigstens eines holographischen Segments erheblich reduziert werden kann im Vergleich dazu, wenn nur holographische Segmente erzeugt werden. Hierzu kann beispielsweise eine komplexwertige räumliche Lichtmodulationseinrichtung verwendet werden, die ungefähr 2000 x 2000 komplexwertige Pixel aufweist. Beispielsweise kann dies ein Phasen-LCOS-Modulator mit ungefähr 4000x2000 Phasenpixeln in Kombination mit einem Strahlvereiniger sein, der jeweils zwei Phasenpixel zu einem komplexen Wert zusammenfasst. Die Erfindung soll aber ausdrücklich nicht auf bestimmte Pixelzahlen oder die Verwendung bestimmter Typen von räumlichen Lichtmodulatoren oder bestimmte Arten zur Erzeugung von komplexwertiger (Amplitude und Phase) Modulation beschränkt sein. In einer Anzeigevorrichtung, die farbige Szenen wiedergeben soll, kann die Lichtleiteinrichtung beispielsweise zeitlich nacheinander mit Licht roter, grüner und blauer Wellenlänge beaufschlagt werden. Die Wiedergabe farbiger Szenen ist aber nicht auf die einmalige Verwendung von RGB pro Frame beschränkt. Beispielsweise kann eine rollende Frame-Sequenz rGBr | gBRg | bRGb | rGBr implementiert werden, wobei somit jeder Frame (Einzelbild) aus vier Teilen besteht und bestimmte Einzelfarben zweimal pro Frame verwendet werden. rGBr bedeutet zum Beispiel, dass die roten Teil-Inhalte zweimal, einmal zu Beginn und einmal am Ende des Frames, angezeigt werden und dazwischen einmal Grün und Blau.

In einer Anzeigevorrichtung, die farbige Szenen wiedergeben soll, kann alternativ auch die Verwendung separater räumlicher Lichtmodulationseinrichtungen für rotes, grünes und blaues Licht vorgesehen sein, wobei durch ein optisches System zwischen den räumlichen Lichtmodulationseinrichtungen und der Lichtleiteinrichtung dann das Licht verschiedener Wellenlängen kombiniert werden kann. Die vorliegende Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 47 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines großen Sichtfelds, innerhalb dessen eine Szene oder ein Objekt stereoskopisch und/oder holographisch dargestellt wird, mittels wenigstens einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mit Pixeln und wenigstens einer Lichtleitleiteinrichtung wird durchgeführt wie folgt: - die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung moduliert auftreffendes Licht mit geforderter Information der Szene oder des Objekts,

- das modulierte Licht wird mittels eines optischen Systems derart geformt, dass das von den Pixeln der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgehende Licht unter im Mittel unterschiedlichen Winkeln relativ zur Oberfläche der wenigstens einen Lichtleiteinrichtung auf die Lichtleiteinrichtung auftrifft und eingekoppelt wird, wodurch ein Einkoppelwinkelspektrum definiert wird, wobei das in der wenigstens einen Lichtleiteinrichtung propagierende Licht unter im Mittel unterschiedlichen Winkeln relativ zu einem Betrachterbereich aus der wenigstens einen Lichtleiteinrichtung ausgekoppelt wird, wodurch ein Auskoppelwinkelspektrum definiert wird, wobei

- das Auskoppelwinkelspektrum im Vergleich zum Einkoppelwinkelspektrum vergrößert wird.

Vorteilhaft wird eine Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und/oder eine aus Segmenten aufgebaute Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt.

Ein Lichtquellenbild kann im Bereich der Lichteinkopplungseinrichtung erzeugt werden.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und/oder die oben und unten 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.

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 a: eine prinzipmäßige Darstellung einer holographischen Anzeigevorrrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 1 b: einen vergrößerten Ausschnitt der Lichtleiteinrichtung der Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 1 ;

Fig. 2: eine prinzipmäßige Darstellung einer Lichtleiteinrichtung gemäß

Erfindung; Fig. 3: eine prinzipmäßige Darstellung einer alternativ ausgeführten

Lichtleiteinrichtung;

Fig. 4a, b: eine prinzipmäßige Darstellung zweier Verzögerungsschichten in Verbindung mit einer graphischen Darstellung von Schichtdickendaten der Verzögerungsschichten, wobei die Verzögerungsschichten in einer Lichtleiteinrichtung vorgesehen sein kann;

Fig. 5a, b, c: eine prinzipmäßige Darstellung einer Lichtleiteinrichtung, mit der zwei

Segmente für ein Sichtfeld erzeugbar ist;

Fig. 6: eine prinzipmäßige Darstellung einer Lichtleiteinrichtung, die zwei

Lichtauskopplungseinrichtungen aufweist, in Verbindung mit einem

Polarisationsumschalter, wobei sich eine Lichtauskopplungseinrichtung in einem ersten Ansteuerzustand befindet;

Fig. 7: eine prinzipmäßige Darstellung der Lichtleiteinrichtung gemäß Fig. 6, wobei sich eine Lichtauskopplungseinrichtung in einem zweiten Ansteuerzustand befindet;

Fig. 8: eine prinzipmäßige Darstellung der Lichtleiteinrichtung gemäß Fig. 6 und Fig.

7, wobei sich eine Lichtauskopplungseinrichtung in einem dritten Ansteuerzustand befindet;

Fig. 9: eine prinzipmäßige Darstellung eines Sichtfelds für ein holographisches

Segment und für ein stereoskopisches Segment; und

Fig. 10: eine prinzipmäßige Darstellung eines erfindungsgemäßen Head-Mounted- Displays.

Es soll kurz erwähnt werden, dass gleiche Elemente/Bauteile/Komponenten auch die gleichen Bezugszeichen in den Figuren aufweisen.

Zum Verständnis der nun beschriebenen Ausführungsbeispiele soll zunächst der Abbildungsstrahlengang und der Beleuchtungsstrahlengang und die Beziehung von Größe eines Betrachterbereichs, d.h. eines virtuellen Betrachterfensters oder eines Sweet-Spots, und des Sichtfelds in einer Anzeigevorrichtung, insbesondere anhand eines einfachen holographischen Head-Mounted-Displays, ohne die Verwendung eines Lichtleiters erklärt werden. Im nachfolgenden soll bei Verwendung des Begriffs „Betrachterfenster" auch ein „Sweet-Spot" verstanden werden können, wenn beispielsweise ein stereoskopisches Segment erzeugt wird. Diese Anzeigevorrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung, eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung, die im nachfolgenden als SLM bezeichnet wird, und ein optisches System auf, das zur Erklärung hier idealisierte Linsen, d.h. dünne Linsen ohne Abbildungsfehler, aufweist. Eine derartige Anzeigevorrichtung hätte nur ein begrenztes Sichtfeld.

Insbesondere steht das Sichtfeld in einem festen Bezug insbesondere zur Größe des virtuellen Betrachterfensters, da beide von der Brennweite des optischen Systems der Anzeigevorrichtung abhängen. Wird das virtuelle Betrachterfenster vergrößert, so wird das Sichtfeld in seiner Größe kleiner und umgekehrt. Im Allgemeinen beeinflusst das verwendete optische System sowohl den Beleuchtungsstrahlengang als auch den Abbildungsstrahlengang innerhalb der Anzeigevorrichtung.

Das optische System der Anzeigevorrichtung kann im Allgemeinen nicht nur ein Abbildungselement sondern auch mehrere Abbildungselemente aufweisen. Dann lassen sich eine Gesamtbrennweite und eine Hauptebene des Systems nach den bekannten Verfahren der geometrischen Optik ermitteln. Die obigen Aussagen gelten dann sinngemäß für das Gesamtsystem.

Wird in eine derartige Anzeigevorrichtung, die ein optisches System mit mehreren Abbildungselementen aufweist, eine Lichtleiteinrichtung eingefügt und wird eine einzelne Abbildung des SLM, somit ein fester Einkoppelort und ein fester Auskoppelort des in die Lichtleiteinrichtung einfallenden und propagierenden Lichts, verwendet, so muss der optische Weg zwischen dem Einkoppelort und dem Auskoppelort des Lichts am Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung bei den Abständen zwischen dem SLM, den Abbildungselementen des optischen Systems und dem virtuellen Betrachterbereich im Abbildungsstrahlengang und Beleuchtungsstrahlengang berücksichtigt werden.

In den folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein großes Sichtfeld mittels einer Anzeigevorrichtung erzeugt. Das Sichtfeld wird hierbei aus wenigstens einem stereoskopischen Segment und/oder wenigstens einem holographischen Segment aufgebaut. Dieses Segment ist eine Abbildung des SLM oder eine Abbildung einer Beugungsordnung in einer Fourierebene des SLM, oder bei einem stereoskopischen Segment wird dieses durch die unterschiedlich langen Propagationswege des Lichts von den Randpixeln des SLM im Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung sowie durch den Abstand des Lichtleiters zu einer vorgesehenen Betrachterposition bestimmt. Mit anderen Worten, wird eine stereoskopische Darstellung erzeugt, ist es ausreichend, nur ein einzelnes stereoskopisches Segment mit der Anzeigevorrichtung zu erzeugen. Dieses einzelne stereoskopische Segment kann bereits ein großes Sichtfeld erzeugen, das einem Winkelbereich von beispielsweise ca. 60° aufspannt. Es ist aber auch möglich, mehrere stereoskopische Segmente zu erzeugen, wenn dies die Größe eines Sichtfelds erforderlich machen sollte. Da eine Person in seiner natürlichen Umgebung nur einen begrenzten Raumwinkel mit einer hohen Auflösung und einem starken dreidimensionalen Eindruck erfassen und wahrnehmen kann, ist es möglich, sich dieser Tatsache anzunehmen und diese zu nutzen. Somit ist es möglich, dass die Objekte einer Szene, die ein Betrachter dieser Szene nicht direkt betrachtet bzw. fokussiert sondern nur im Hintergrund wahrgenommen werden, mit einer geringeren Auflösung dargestellt werden können. Der Betrachter würde aufgrund der oben genannten Tatsache die Objekte im Hintergrund mit einem geringeren dreidimensionalen Eindruck wahrnehmen. Deshalb kann der Hintergrund einer darzustellenden, eine Vielzahl von Objekten aufweisenden Szene, die im gesamten Sichtfeld sichtbar ist, durch ein stereoskopisches Segment erzeugt werden, das wiederum das gesamte Sichtfeld bilden kann. Wird in einer Anzeigevorrichtung für das linke Auge und in einer separaten Anzeigevorrichtung für das rechte Auge jeweils wenigstens ein stereoskopisches Segment erzeugt, so kann in der für Stereoskopie üblichen Weise durch Anzeigen einer Parallaxinformation zwischen der linken und der rechten Ansicht eine stereoskopische Szene dreidimensional dargestellt werden.

Ein vom Betrachter anvisiertes oder fokussiertes Objekt oder Objekte sollen jedoch einen starken dreidimensionalen Eindruck aufweisen. Diese Objekte müssen jedoch nur in einem begrenzten Raumwinkelbereich des Sichtfelds mit einer hohen Auflösung dargestellt werden. Hierzu wird wenigstens ein holographisches Segment mittels der Anzeigevorrichtung erzeugt. Je nachdem wie groß der Raumwinkelbereich ist, können auch mehrere holographische Segmente erzeugt werden, die aneinandergereiht werden, um diesen Raumwinkelbereich zu erzeugen. Innerhalb dieses holographisch erzeugten Segmentes wird das vom Betrachter fokussierte dreidimensionale Objekt rekonstruiert und dargestellt. Das bedeutet, das holographische Segment wird innerhalb des stereoskopisch erzeugten großen Sichtfelds erzeugt, wobei das holographische Segment mit dem stereoskopischen Segment überlagert oder überlappt wird. Da das einzelne Segment eine Abbildung des SLM und somit auch eine Abbildung der Pixel des SLM ist, stellt das wenigstens eine holographische Segment eine Abbildung mit hoher Pixeldichte dar, das wenigstens eine stereoskopische Element in der Regel eine Abbildung mit geringerer Pixeldichte. Stereoskopische Inhalte werden beispielsweise im jeweiligen Überlappungsbereich der stereoskopischen und holographischen Segmente ausgeblendet, indem entsprechende Pixel des SLM bei dem stereoskopischen Segment auf eine Amplitude von Null und somit auf schwarz gesetzt werden.

Erzeugt ein stereoskopisches Segment beispielsweise ein Sichtfeld von 60° x 30° und ein holographisches Segment ein Sichtfeld von 8° x 8°, d.h. ungefähr 13% der Breite und 26% der Höhe des stereoskopischen Segments, so würde beispielsweise ein entsprechend großer Bereich der stereoskopischen Szene geschwärzt sein, indem die Amplitude 0 (Null) in den SLM eingeschrieben wird. Dieser Ausschnitt der Szene würde somit der stereoskopischen Szene fehlen, wobei dieser Ausschnitt stattdessen als Hologramm berechnet und im holographischen Segment angezeigt wird. Um einen abrupten Übergang von holographischer Szene zu stereoskopischer Szene zu vermeiden, den ein Betrachter als störend empfinden könnte, kann beispielsweise nahe des Randes des überlappenden Bereichs der holographischen und stereoskopischen Segmente auf diese Schwärzung der stereoskopischen Szene verzichtet werden.

Die Erfindung soll aber auch nicht auf die Kombination von holographischer Darstellung und stereoskopischer Darstellung beschränkt sein. Es ist auch möglich, die Lichtleiteinrichtung auch dazu zu verwenden, nur eine rein stereoskopische Ansicht bzw. Darstellung zu erzeugen.

Die in der Anzeigevorrichtung eingesetzte Lichtleiteinrichtung zur Erzeugung eines stereoskopischen Segments und/oder wenigstens eines holographischen Segments wird mit dem Merkmal der Einkopplung eines Winkelspektrums des Lichts mit einer vorher definierten Anzahl an Reflexionen des Lichts in einem Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung für jeden Einkopplungswinkel kombiniert.

In den Figuren 1 a und 1 b ist hierzu ein Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei die Fig. 1 b eine vergrößerte Ansicht einer in Fig. 1 a dargestellten Lichtleiteinrichtung zeigt. Die in Fig. 1 a gezeigte Anzeigevorrichtung 1 weist eine nicht dargestellte Beleuchtungseinrichtung, die wenigstens eine Lichtquelle aufweist, einen SLM 2, ein optisches System, hier in Form eines Abbildungselements 3, und eine Lichtleiteinrichtung 4 auf. Die Lichtleiteinrichtung 4 weist einen Lichtleiter 5, eine Lichteinkopplungseinrichtung 6 und eine Lichtauskopplungseinrichtung 7 auf. Der Lichtleiter 5 ist hier gekrümmt ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Lichteinkopplungseinrichtung 7 ein Spiegelelement zur Lichteinkopplung in den Lichtleiter 5 auf, wobei das Spiegelement als eine angeschrägte und verspiegelte Fläche ausgebildet ist, die im Lichtleiter 5 angeordnet ist. Die Lichtauskopplungseinrichtung 7 weist hier ein Gitterelement auf. Das Gitterelement weist dabei eine mit dem Lichtauftreffort variierende Gitterperiode auf, um an jedem Lichtauftreffort eine Auskopplung des Lichts aus der Lichtleiteinrichtung 4 senkrecht zur Oberfläche des Lichtleiters 5 zu erlauben. Zur Vergrößerung des Sichtfelds wird das von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandte Licht auf den SLM 2 gerichtet und von diesem entsprechend mit der Information eines darzustellenden Objekts oder einer darzustellenden Szene moduliert. Dieses modulierte Licht, das der Übersichtlichkeit halber hier nur von drei Pixeln P1 , P2 und P3 des SLM 2 ausgeht und durch drei Lichtstrahlen in unterschiedlichen Grautönen dargestellt wird, wird mittels des optischen Systems, demnach hier mittels des Abbildungselement 3, auf die Lichteinkopplungseinrichtung 6 fokussiert, so dass dort ein Bild der Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung entsteht bzw. erzeugt wird. Auf diese Weise trifft das von den einzelnen Pixeln P1 , P2, P3, ... PN des SLM 2 ausgehende Licht unter im Mittel unterschiedlichen Winkeln auf die Lichtleiteinrichtung 4, insbesondere auf die Lichteinkopplungseinrichtung 6, auf und wird durch diese Lichteinkopplungseinrichtung 6 in den Lichtleiter 5 eingekoppelt. Dadurch wird ein Einkoppelwinkelspektrum 8 des Lichts, wie in Fig. 1 b dargestellt, definiert. Die drei von den Pixeln P1 , P2 und P3 kommenden Lichtstrahlen treffen somit mit unterschiedlichen Einkoppelwinkeln auf die Lichteinkopplungseinrichtung 6. Diese drei Lichtstrahlen werden dabei mittels des Spiegelelements der Lichteinkopplungseinrichtung 6 in den Lichtleiter 5 eingekoppelt und propagieren danach mit unterschiedlichen Propagationswinkeln im Lichtleiter 5 unter Totalreflexion an den Grenzflächen des Lichtleiters 5. Das eingekoppelte Winkelspektrum bzw. das Einkoppelwinkelspektrum 8 beträgt in diesem Fall ungefähr 30 Grad in Luft und 20 Grad innerhalb des Lichtleiters 5. Nach einer vorher festgelegten oder definierten Anzahl an Reflexionen des Lichts im Lichtleiter 5 wird dieses Licht dann aus dem Lichtleiter 5 wieder ausgekoppelt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die eingekoppelten Lichtstrahlen nach jeweils vier Reflexionen an den inneren und äußeren Oberflächen bzw. Grenzflächen des Lichtleiters 5 mittels der Lichtauskopplungseinrichtung 7, somit hier mittels des Gitterelements, wieder aus dem Lichtleiter 5 ausgekoppelt. Das in der Lichtleiteinrichtung 4 oder im Lichtleiter 5 propagierende Licht wird dabei senkrecht relativ zur lokalen Oberfläche des Lichtleiters 5, aber aufgrund der Krümmung des Lichtleiters 5 unter im Mittel unterschiedlichen Winkeln relativ zu einem Betrachterbereich aus der Lichtleiteinrichtung 4 oder dem Lichtleiter 5 ausgekoppelt. Dadurch wird ein Auskoppelwinkelspektrum 9 des Lichts, wie genauer in Fig. 1 b erkennbar, definiert. Wie in den beiden Figuren 1 a und 1 b ersichtlich ist, ergibt sich nach der Auskoppelung des Lichts aus dem Lichtleiter 5 von einem Fokuspunkt F der Lichtstrahlen aus gesehen ein Sichtfeld 10, das hier durch eine gepunktete Schraffur ersichtlich sein soll. Das hier erzeugte Sichtfeld 10 weist einen Winkelbereich von ungefähr 56 Grad auf. Wie somit ersichtlich, ist das Auskoppelwinkelspektrum 9 des Lichts ungefähr doppelt so groß wie das in den Lichtleiter 5 eingekoppelte Winkelspektrum 8 des Lichts. Somit kann auf diese Weise ein großes Sichtfeld erzeugt werden, innerhalb dessen eine stereoskopische und/oder holographische Darstellung erzeugt werden kann. Die Erzeugung eines großen Sichtfelds erfolgt somit durch die Erzeugung wenigstens eines stereoskopischen Segments und/oder wenigstens eines holographischen Segments, wobei das oder die Segmente zusammen das Sichtfeld bilden. Die Vergrößerung des Sichtfelds durch Propagieren eines Winkelspektrums des Lichts und Auskoppeln des Lichts nach einer vorher festgelegten Anzahl an Reflexionen soll jedoch nicht auf einen gekrümmten Lichtleiter, wie hier dargestellt, beschränkt sein, sondern wäre in der gleichen Weise auch bei einem flach ausgebildeten Lichtleiter in einer Lichtleiteinrichtung anwendbar. Wie in Fig. 1 a ersichtlich, ist dort ein Strahlengang vom SLM 2, der mit parallelem, von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Licht beleuchtet wird, bis zur Einkopplung in die Lichtleiteinrichtung 4 dargestellt. Wie bereits erwähnt, wird im Bereich der Lichteinkopplungseinrichtung 6 ein Bild einer Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung erzeugt. Es entsteht jedoch bereits in Lichtrichtung vor dem Abbildungselements 3 des optischen Systems ein Bild der Lichtquelle, wobei diese Bildebene der Lichtquelle in Fig. 1 a mit dem Bezugszeichen 1 1 versehen ist. Dieses Bild der Lichtquelle wird mit anderen nicht gezeigten Abbildungselementen des optischen Systems erzeugt. In dieser Bildebene 1 1 ist ein paar gekreuzter, d.h. um 90 Grad zueinander gedrehter, Flüssigkristallgitterelemente (LCG - liquid crystal grating) 12 angeordnet. Durch Einschreiben einer Linsenfunktion in die beiden Flüssigkristallgitterelemente 12 kann die Bildebene des SLM 2 verschoben werden. Anstatt von Flüssigkristallgittern kann auch eine andere Form eines variablen Linsenelements zur Verschiebung der Bildebene des SLM 2 verwendet werden. In Verbindung mit einer in der Anzeigevorrichtung 1 vorgesehenen Blickverfolgungseinrichtung kann ein stereoskopisches Segment realisiert bzw. erzeugt werden, das einen adaptiven Fokus aufweist. Wird die Blickverfolgung für beide Augen eines Betrachters durchgeführt, so kann aus dem Vergenzwinkel der Blickrichtungen für beide Augen des Betrachters die Tiefe detektiert werden, auf die ein Auge des Betrachters fokussiert. Für das erzeugte stereoskopische Segment wird dann die Bildebene des SLM 2 mittels der in die Flüssigkristallgitterelemente eingeschriebenen Linsenfunktion in diese detektierte Tiefe verschoben, so dass der Betrachter der dargestellten Szene diese ohne störenden Akkommodation-Vergenz-Konflikt wahrnehmen kann. Hierfür kann auch die Berechnung von Inhalten der stereoskopischen Szene angepasst werden, so dass Teile der Szene, die sich in der detektierten Tiefe befinden, scharf dargestellt und Teile der Szene, die sich in anderen Tiefen befinden, bewusst unscharf dargestellt werden. Diese Nachführung der Bildebene des SLM für das stereoskopische Segment kann auch mit der Erzeugung wenigstens eines holographischen Segments kombiniert werden. Ist eine Kombination eines stereoskopischen Segments mit wenigstens einem holographischen Segment vorgesehen, kann ebenfalls eine Blickverfolgungseinrichtung vorgesehen sein. Mit einer derartigen Blickverfolgungs- und Nachführungseinrichtung kann sowohl die Position des holographischen Segments im Sichtfeld entsprechend der Blickrichtung des jeweiligen Auges des Betrachters verschoben werden, als auch die Tiefe des Bildes des SLM für das stereoskopische Segment angepasst werden. Im zentralen Bereich der Retina ergibt sich so die größte laterale Auflösung und eine vollständige dreidimensionale Tiefe der dargestellten Szene oder Objekt. Außerhalb des zentralen Bereichs der Retina liegt dann im stereoskopischen Segment nur eine zweidimensionale Szene oder Objekt vor. Jedoch auch außerhalb des zentralen Bereichs der Retina wird durch das Nachführen der Tiefe des Bildes des SLM ein möglicher Akkommodation-Vergenz-Konflikt vermieden. Das menschliche Auge kann zwar im peripheren Sehbereich bzw. Sichtfeld die Tiefe von Objekten nur grob oder gar nicht mehr auflösen. Dennoch wird insgesamt eine Verbesserung der Bildqualität erreicht, wenn über einen größeren Winkelbereich des Sichtfelds als der Ausschnitt, der von dem holographischen Segment abgedeckt wird, die Bildinhalte bzw. die darzustellenden Objekte einer Szene an die Fokusposition des Auges des Betrachters angepasst werden.

Licht bzw. Lichtstrahlen, die im Lichtleiter 5 der Lichtleiteinrichtung 4 unter jeweils verschiedenen Winkeln zueinander propagieren, können jedoch nach einer unterschiedlichen Anzahl an Reflexionen auf die gleiche Auskoppelfläche der Lichtauskopplungseinrichtung 7 auftreffen. Beispielsweise würden sich auf einer Innenseite des Lichtleiters 5 die Bereiche überlappen, in denen die propagierenden Lichtstrahlen nach drei Reflexionen oder nach vier Reflexionen an den Grenzflächen des Lichtleiters 5 auftreffen. Um die gewünschte Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter 5 nach einer vorher definierten Anzahl an Reflexionen zu erreichen, sollte vermieden werden, dass Lichtstrahlen nach einer zu geringen Anzahl an Reflexionen unerwünscht mit ausgekoppelt werden. Dazu können verschiedene Möglichkeiten vorgesehen werden. Beispielsweise kann hierzu ein winkelselektives Ablenkgitterelement zum Auskoppeln des Lichts aus der Lichtleiteinrichtung 4 verwendet werden. Die Winkelselektivität des Ablenkgitterelements wird dabei so eingestellt, dass nur Licht desjenigen Propagationswinkels, das an einer bestimmten Position des Lichtleiters 5 ausgekoppelt werden soll, auch mit hoher Effizienz von dem Ablenkgitterelement abgelenkt wird. Für ein Gitterelement, für das sich jedoch auch der Ablenkwinkel selbst mit der Position des Gitterelements am Lichtleiter ändern soll, kann die Einstellung einer geeigneten Winkelselektivität aufwendiger sein.

Eine andere Möglichkeit, um die unerwünschte Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter 5 nach einer zu frühen Anzahl an Reflexionen zu vermeiden, wäre die Einstellung der Polarisation des Lichts. Die Polarisation der propagierenden Lichtstrahlen im Lichtleiter 5 wird dabei so eingestellt, dass die Polarisation dieser Lichtstrahlen sich für eine gerade Anzahl und eine ungerade Anzahl an Reflexionen unterscheidet. Diese Änderung der Polarisation des Lichts kann sowohl für eine stereoskopische Darstellung als auch für eine holographische Darstellung von Objekten oder Szenen mit einer Lichtleiteinrichtung verwendet werden.

Diese Möglichkeit der Polarisationseinstellung oder Polarisationsänderung des Lichts zur Vermeidung einer unerwünschten Auskopplung von Licht aus dem Lichtleiter ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Die Anzeigevorrichtung der Fig. 1 a weist nun eine anders ausgebildete Lichtleiteinrichtung 40 auf, wobei der Einfachheit halber in Fig. 2 nur die Lichtleiteinrichtung 40 gezeigt und erläutert wird. Diese Lichtleiteinrichtung 40 weist eine Lichteinkopplungseinrichtung 41 , einen Lichtleiter 42 und eine Lichtauskopplungseinrichtung 43 auf. Die Lichteinkopplungseinrichtung 41 weist in diesem Ausführungsbeispiel zum Einkoppeln des Lichts in den Lichtleiter 42 ein Gitterelement auf. Das Gitterelement ist hier an einer zum nicht dargestellten SLM hin zeigenden Fläche des Lichtleiters 42 vorgesehen. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird ein gekrümmt ausgebildeter Lichtleiter 42 verwendet. Die Lichtauskopplungseinrichtung 43 weist hier ebenfalls ein Gitterelement zum Auskoppeln des Lichts aus dem Lichtleiter 42 auf. Zudem ist ein reflektives Polarisationselement 44 vorgesehen. Dieses reflektive Polarisationselement 44 kann vorzugsweise als Drahtgitterpolarisator ausgebildet sein. Damit das reflektive Polarisationselement entsprechend in dieser Anordnung wirken kann, ist es zwischen dem Lichtleiter 42 und der Lichtauskopplungseinrichtung 43 angeordnet. Es ist aber auch möglich, dass das reflektive Polarisationselement in die Lichtauskopplungseinrichtung integriert ist. Das reflektive Polarisationselement ist dabei so ausgebildet, dass auftreffendes Licht in einem Polarisationszustand von diesem reflektiert wird und Licht in einem anderen Polarisationszustand von diesem durchgelassen bzw. transmittiert wird. Beispielsweise wird S-polarisiertes Licht reflektiert und p-polarisiertes Licht wird transmittiert. Ferner ist eine Verzögerungsschicht 45 vorgesehen, die auf einer Außenseite des Lichtleiters 42 aufgebracht ist. Die Verzögerungsschicht 45 ist hier auf einer der Lichtauskopplungseinrichtung 43 gegenüberliegenden Fläche oder Grenzfläche des Lichtleiters 42 angebracht.

Die Vorgehensweise bei der Auskopplung des im Lichtleiter 42 der Lichtleiteinrichtung 40 propagierenden Lichts wird hier wie folgt durchgeführt. In Fig. 2 sind zwei propagierende Lichtstrahlen dargestellt, die von zwei Pixeln des SLM ausgehen und vor Einkopplung in den Lichtleiter 42 P-polarisiert (parallel zur Einfallsebene polarisiert) sind. Die beiden linear polarisierten Lichtstrahlen, hier gestrichelt und punktiert dargestellt, werden über das optische System (nicht dargestellt) auf die Lichteinkopplungseinrichtung 41 fokussiert, so dass in der Fokusebene ein Bild der Lichtquelle erzeugt wird. Die Lichtstrahlen beider Pixel treffen unter unterschiedlichen Winkeln auf die Lichteinkopplungseinrichtung 41 auf. Diese Lichtstrahlen werden dann mittels der Lichteinkopplungseinrichtung 41 in den Lichtleiter 42 eingekoppelt, woraufhin sie im Lichtleiter 42 unter unterschiedlichen Winkeln propagieren, und erfahren eine erste Reflexion an einer Grenzfläche des Lichtleiters 42 in einem Bereich des Lichtleiters 42, der nicht mit der Lichtauskopplungseinrichtung 43 versehen ist. Danach treffen beide Lichtstrahlen auf die Verzögerungsschicht 45 an der gegenüberliegenden Grenzfläche des Lichtleiters 42, durchlaufen diese zum ersten Mal, wobei ihre Polarisationen jeweils um 90 Grad gedreht werden. Das bedeutet, dass nach dem Durchlaufen der Verzögerungsschicht 45 beide Lichtstrahlen nicht mehr P-polarisiert sondern S-polarisiert (senkrecht zur Einfallsebene polarisiert) sind. Trifft danach das Licht dann auf das reflektive Polarisationselement 44 an der Grenzfläche des Lichtleiters 42, die ebenfalls mit der Lichtauskopplungseinrichtung 43 versehen ist, wird dieses Licht bzw. dieser Lichtstrahl, wie durch den gepunkteten Lichtstrahl dargestellt, von dem reflektiven Polarisationselement 44 reflektiert. Dieser Lichtstrahl trifft dann erneut auf die Verzögerungsschicht 45, wobei beim Durchlaufen der Verzögerungsschicht 45 die Polarisation des Lichtstrahls erneut gedreht wird, so dass der Lichtstrahl nun wieder P-polarisiert ist. Nach dem Durchlaufen der Verzögerungsschicht 45 trifft der p-polarisierte Lichtstrahl wieder auf das reflektive Polarisationselement 44, kann dieses passieren bzw. wird von diesem durchgelassen und trifft dann auf die Lichtauskopplungseinrichtung 43, hier in Form eines Gitterelements. Die Lichtauskopplungseinrichtung 43 lenkt dann diesen Lichtstrahl entsprechend ab und koppelt ihn aus dem Lichtleiter 42 aus. Der gestrichelt dargestellte Lichtstrahl wird ebenfalls nach einem zweimaligen Durchlaufen der Verzögerungsschicht 45 vom reflektiven Polarisationselement 44 transmittiert und von der Lichtauskopplungseinrichtung 43 abgelenkt und aus dem Lichtleiter 42 ausgekoppelt. Auch dies erfolgt wie bei dem gepunktet dargestellten Lichtstrahl nach einer zweimaligen Reflexion des Lichtstrahls an den Grenzflächen des Lichtleiters 42, wobei der gestrichelt dargestellte Lichtstrahl jedoch bereits im ersten Drittel des Lichtleiters 42 aus diesem ausgekoppelt wird, da dieser Lichtstrahl unter einem anderen Winkel auf die Lichteinkopplungseinrichtung 41 auftrifft als der gepunktet dargestellte Lichtstrahl. Die Anzahl der Reflexionen des Lichts im Lichtleiter 42 kann vor oder auch während des Betriebes der Anzeigevorrichtung festgelegt und definiert werden.

Dadurch, dass das Licht nur nach einer geraden Anzahl an Reflexionen an den Grenzflächen des Lichtleiters 42 die Lichtauskopplungseinrichtung 43 erreicht, kann eine bessere Trennung des Lichtes, das ausgekoppelt werden soll, von dem Licht, das nicht ausgekoppelt werden soll, erfolgen. Somit kann in dem in Fig. 1 a, b gezeigten Ausführungsbeispiel in Kombination mit der Polarisationsdrehung des Lichts verhindert werden, dass das Licht schon nach drei Reflexionen aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird. Die gewünschte und vorher festgelegte bzw. definierte Auskopplung kann demnach nach vier Reflexionen erreicht werden und erfolgen.

Diese Ausführung kann auch mit der Winkelselektivität eines Auskoppelgitterelements kombiniert werden. In den Figuren 1 a, 1 b gibt es einen kleinen Bereich, in dem die Lichtstrahlen auch nach zwei und vier Reflexionen an den Grenzflächen des Lichtleiters 5 auf die gleiche Position oder auf den gleichen Ort des Gitterelements der Lichtauskopplungseinrichtung 7 auftreffen und folglich die gleiche Polarisation aufweisen würden. Dieser kleine Bereich liegt in der ersten Hälfte der Ausdehnung des Lichtleiters 5. Bei einer Trennung dieser Lichtstrahlen nur durch Polarisation könnte dieser kleine Bereich nicht bei der Erzeugung eines Segments des Sichtfelds verwendet werden. Die Auftreffwinkel der Lichtstrahlen auf das Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung 7 an der gleichen Position bei zwei und bei vier Reflexionen unterscheiden sich aber deutlich stärker als die Auftreffwinkel der Lichtstrahlen bei drei und bei vier Reflexionen der Lichtstahlen im Lichtleiter 7. Somit kann in diesem Fall die Winkelselektivität eines Gitterelements verwendet werden, um zu verhindern, dass ein Lichtstrahl unerwünscht schon nach zwei Reflexionen ausgekoppelt wird.

In Fig. 3 ist eine weitere Lichtleiteinrichtung 50 dargestellt, die ebenfalls in der Anzeigevorrichtung gemäß der Figuren 1 a und 1 b eingesetzt werden kann. Diese Lichtleiteinrichtung 50 weist eine Lichteinkopplungseinrichtung 51 , einen Lichtleiter 52 und eine Lichtauskopplungseinrichtung 53 auf. Die Lichteinkopplungseinrichtung 51 weist auch hier wie in Fig. 2 zum Einkoppeln des Lichts in den Lichtleiter 52 ein Gitterelement auf. Das Gitterelement ist auch hier an einer zum nicht dargestellten SLM hin zeigenden Fläche des Lichtleiters 52 vorgesehen. Auch hier ist der Lichtleiter 52 gekrümmt ausgebildet. Die Lichtauskopplungseinrichtung 53 weist hier nun ein polarisationsselektives Gitterelement zum Auskoppeln des Lichts aus dem Lichtleiter 42 auf. Das polarisationsselektive Gitterelement ist dabei so ausgebildet, dass auftreffendes Licht in einem Polarisationszustand von diesem reflektiert wird und Licht in einem anderen Polarisationszustand von diesem durchgelassen bzw. transmittiert wird. Ferner weist auch hier der Lichtleiter 52 an einer Außenseite eine Verzögerungsschicht 54 auf, die hier auf einer der Lichtauskopplungseinrichtung 53 gegenüberliegenden Fläche oder Grenzfläche des Lichtleiters 52 angebracht ist.

Die Vorgehensweise bei der Auskopplung des im Lichtleiter 52 der Lichtleiteinrichtung 50 propagierenden Lichts wird hier wie folgt durchgeführt. In Fig. 3 sind auch hier wieder die zwei propagierenden, gestrichelt und gepunktet dargestellten Lichtstrahlen wie in Fig. 2 gezeigt, die von zwei Pixeln des SLM ausgehen und vor Einkopplung in den Lichtleiter 52 P- polarisiert sind. Die beiden linear polarisierten Lichtstrahlen werden über das optische System (nicht dargestellt) auf die Lichteinkopplungseinrichtung 51 fokussiert, so dass in der Fokusebene ein Bild der Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung erzeugt wird. Diese Lichtstrahlen werden dann unter verschiedenen Winkeln mittels der Lichteinkopplungseinrichtung 51 in den Lichtleiter 52 eingekoppelt und erfahren eine erste Reflexion an einer Grenzfläche des Lichtleiters 52 in einem Bereich des Lichtleiters 42, der nicht mit der Lichtauskopplungseinrichtung 53 versehen ist. Danach treffen die beiden Lichtstrahlen auf die Verzögerungsschicht 54 an der gegenüberliegenden Grenzfläche des Lichtleiters 52, durchlaufen diese zum ersten Mal, wobei ihre Polarisationen jeweils um 90 Grad gedreht werden. Das bedeutet, dass nach dem Durchlaufen der Verzögerungsschicht 54 beide Lichtstrahlen nicht mehr P-polarisiert sondern S-polarisiert sind. Trifft danach der gepunktet dargestellte Lichtstrahl auf das polarisationsselektive Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung 53, wird dieser Lichtstrahl vom polarisationsselektiven Gitterelement reflektiert. Dieser Lichtstrahl trifft dann erneut auf die Verzögerungsschicht 54, wobei beim Durchlaufen der Verzögerungsschicht 54 die Polarisation des Lichtstrahls erneut gedreht wird, so dass der Lichtstrahl nun wieder P-polarisiert ist. Nach dem weiteren Durchlaufen der Verzögerungsschicht 54 trifft der p-polarisierte Lichtstrahl wieder auf das polarisationsselektive Gitterelement, passiert dieses bzw. wird von diesem durchgelassen, entsprechend abgelenkt und aus dem Lichtleiter 52 ausgekoppelt. Der gestrichelt dargestellte Lichtstrahl wird ebenfalls nach einem zweimaligen Durchlaufen der Verzögerungsschicht 54 vom polarisationsselektiven Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung 53 transmittiert, entsprechend abgelenkt und aus dem Lichtleiter 52 ausgekoppelt. Auch dies erfolgt wie bei dem gepunktet dargestellten Lichtstrahl nach einer zweimaligen Reflexion des Lichtstrahls an den Grenzflächen des Lichtleiters 52, wobei der gestrichelt dargestellte Lichtstrahl jedoch bereits im ersten Drittels des Lichtleiters 52 aus diesem ausgekoppelt wird, da dieser Lichtstrahl unter einem anderen Winkel auf die Lichteinkopplungseinrichtung 51 auftrifft als der gepunktet dargestellte Lichtstrahl.

Auch hier kann eine bessere Trennung der Lichtstrahlen nach einer geraden Anzahl an Reflexionen an den Grenzflächen des Lichtleiters 52 erfolgen.

Mit anderen Worten, nach einer ungeraden Anzahl an Reflexionen an der Grenzfläche des Lichtleiters 52, die mit der Verzögerungsschicht 54 versehen ist, wird das auf das polarisationsselektive Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung 53 auftreffende Licht nicht von diesem polarisationsselektiven Gitterelement abgelenkt und somit an der Grenzfläche zwischen dem Lichtleiter 52 und der Umgebung reflektiert. Nach einer geraden Anzahl an Reflexionen an der Grenzfläche des Lichtleiters 52, die mit der Verzögerungsschicht 54 versehen ist, wird das auf das polarisationsselektive Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung 53 auftreffende Licht von diesem polarisationsselektiven Gitterelement abgelenkt und wird aus dem Lichtleiter 52 ausgekoppelt, wobei die gerade und die ungerade Anzahl an Reflexionen vertauschbar ist. Die Anzahl der Reflexionen des Lichts im Lichtleiter 42 kann vor oder auch während des Betriebes der Anzeigevorrichtung festgelegt und definiert werden. Werden die Lichtleiteinrichtungen 40 und 50 gemäß der Figuren 2 und 3 einzeln in einer Anzeigevorrichtung gemäß der Fig. 1 a verwendet, dann können mit diesen Lichtleiteinrichtungen 40 und 50 jeweils ein großes Sichtfeld erzeugt werden, das auf stereoskopischem Wege erzeugt wird. Dieses große Sichtfeld wird durch die ausgekoppelten Lichtstrahlen, die von den Randpixeln des SLM ausgehen, und deren unterschiedlichen langen Propagationswegen in der Lichtleiteinrichtung sowie durch einen Abstand der Lichtleiteinrichtung zu einer vorgesehenen Betrachterposition erzeugt. Das würde beispielsweise bedeuten, wenn der gestrichelt dargestellte Lichtstrahl und der gepunktet dargestellte Lichtstrahl jeweils von einem Randpixel des SLM ausgehen würden, dann würden die ausgekoppelten gestrichelt und gepunktet dargestellten Lichtstrahlen ein Sichtfeld erzeugen, wobei diese Lichtstrahlen dieses Sichtfeld seitlich begrenzen würden. Dieses Sichtfeld bildet dabei ein Segment, das auf diese Weise mittels der Lichtleiteinrichtung 40 oder 50 stereoskopisch erzeugt wurde. Innerhalb dieses Sichtfelds ist dann eine in den SLM kodierte oder angezeigte Information einer Szene oder eines Objekts darstellbar.

Der Einsatz einer Verzögerungsschicht soll jedoch nicht auf die Verwendung von S- polarisiertem oder P-polarisiertem Licht beschränkt sein. Die Verzögerungsschicht kann beispielsweise stattdessen auch +45° linear polarisiertes Licht in -45° linear polarisiertes Licht drehen oder linkszirkular polarisiertes Licht in rechtszirkular polarisiertes Licht ändern. Wird beispielsweise das polarisationsselektive Gitterelement in Fig. 3, das selektiv nur p- polarisiertes Licht ablenkt, durch ein Bragg-Polarisationsgitterelement ersetzt, das selektiv nur rechtszirkular polarisiertes Licht ablenkt, dann sollte auch die Verzögerungsschicht derart ausgebildet werden, dass sie rechtszirkulares Licht nach linkszirkulares Licht ändert und umgekehrt, wobei beispielsweise bereits zirkulär polarisiertes Licht von beiden Pixeln des SLM in die Lichtleiteinrichtung eigekoppelt werden sollte.

In Fig. 4(a) sind zwei Verzögerungsschichten dargestellt wie sie in vergleichbarer Weise beispielsweise in der Lichtleiteinrichtung 40 oder 50 der Figuren 2 und 3 vorgesehen sein kann. In diesem Fall ändert die Anordnung aus zwei Verzögerungsschichten jedoch +45 Grad linear polarisiertes Licht in -45 Grad linear polarisiertes Licht.

In dem offenbarten Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 1 a und 1 b, bei dem die Einkopplung eines Winkelspektrums des Lichts von ungefähr 30 Grad in Luft und ungefähr 20 Grad im Material des Lichtleiters, der einen Brechungsindex von n = 1 ,5 aufweist, sollte die wenigstens eine Verzögerungsschicht derart ausgelegt sein, dass sie für dieses gesamte Winkelspektrum des Lichts die gewünschte und geforderte Polarisationsdrehung oder Polarisationsänderung des Lichts im Lichtleiter mit einer hohen Effizienz erzeugt. Eine Dicke der wenigstens einen Verzögerungsschicht sollte demnach für einen schrägen Lichteinfall optimiert sein, da die Lichtstrahlen unter einem Winkel auf die wenigstens eine Verzögerungsschicht auftreffen. Zusätzlich sollte die Verzögerung, die die Lichtstrahlen beim Durchlaufen der wenigstens einen Verzögerungsschicht erfahren, innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereiches für alle Lichtstrahlen ähnlich sein. Wird beispielsweise ein Winkelspektrum von 20 Grad im Material des Lichtleiters mit einer Lichteinkoppelungseinrichtung eingekoppelt, die ein Spiegelelement aufweist, so beträgt auch das Winkelspektrum, das nach der Lichteinkopplung im Lichtleiter propagiert, 20 Grad. Ist beispielsweise das Spiegelelement gegenüber dem mittleren eingekoppelten Lichtstrahl, d.h. dem Lichtstrahl vom mittleren Pixel des SLM, um 27,5 Grad gekippt, so propagiert dieser Lichtstrahl mit dem doppelten Winkel, d.h. 55 Grad, im Lichtleiter. Die Propagationswinkel für Lichtstrahlen von den anderen Pixeln des SLM liegen dann zwischen 45 Grad und 65 Grad. Für diesen Winkelbereich von 45 Grad und 65 Grad sollte somit in diesem Beispiel die Verzögerung, die die Lichtstrahlen beim Durchlaufen der wenigstens einen Verzögerungsschicht erfahren, für alle Lichtstrahlen ähnlich sein.

Diese zwei Verzögerungsschichten S1 und S2 bestehen jeweils aus einem doppelbrechenden Material, wobei im Allgemeinen das doppelbrechende Material der zwei Verzögerungsschichten S1 und S2 gleich oder unterschiedlich sein kann. Im hier beschriebenen Beispiel ist das Material gleich. Die beiden Verzögerungsschichten S1 und S2 sind dabei übereinander angeordnet. Wie in Fig. 4(a) zu erkennen ist, weist die Verzögerungsschicht S1 eine größere Dicke d auf als die Verzögerungsschicht S2. In der Verzögerungsschicht S1 ist die optische Achse OA des doppelbrechenden Materials in der Ebene dieser Schicht S1 orientiert. In der Verzögerungsschicht S2 ist die optische Achse OA des doppelbrechenden Materials senkrecht zu dieser Schicht orientiert.

In der Fig. 4(b) ist eine graphische Darstellung von Simulationsdaten bezüglich der in Fig. 4(a) dargestellten Verzögerungsschichten gezeigt. Die dargestellte Kurve zeigt, dass bei einer geeigneten Wahl der Schichtdicke sowie die Doppelbrechung und die Ausrichtung der optischen Achse der beiden Verzögerungsschichten S1 und S2 für Einfallswinkel des Lichts in einem Bereich zwischen 0 Grad bis leicht oberhalb von 65 Grad für jeweils deutlich mehr als 95% von grünem Licht der Wellenlänge von λ = 532 nm die Polarisation in der gewünschten und geforderten Weise gedreht bzw. geändert wird. Durch die Wahl der optischen Achsen der Verzögerungsschicht S1 und der Verzögerungsschicht S2 nimmt die Verzögerung der Verzögerungsschicht S1 mit steigendem Propagationswinkel ab, die Verzögerung der Verzögerungsschicht S2 nimmt jedoch mit steigendem Propagationswinkel zu. Durch die Kombination beider Verzögerungsschichten S1 und S2 wird die Winkelabhängigkeit zum großen Teil kompensiert.

In Fig. 4a und 4b ist die Doppelbrechung und die Dicke der Verzögerungschicht S1 so gewählt, dass diese einer Viertelwellenplatte bei senkrechtem Einfall entspricht, somit d χ Δη = 133 nm. Die Verzögerungsschicht S2 besitzt eine Dicke von d x Δη = 50 nm.

Für ein Material mit einer Doppelbrechung von Δη = 0,1 beträgt daher die gesamte Dicke der beiden Verzögerungsschichten S1 und S2 1 ,83 μηη.

Die hier beschriebene Anordnung von zwei Verzögerungsschichten stellt nur ein Beispiel dar, wie durch Nutzung von mehr als einer Verzögerungsschicht und Einstellung der Parameter wie Dicke und Doppelbrechung der jeweiligen Verzögerungsschicht sowie Ausrichtung der optischen Achse der jeweiligen Verzögerungsschicht die Drehung der Polarisation für einen Propagationswinkelbereich erreicht werden kann. Die erfindungsgemäße Verwendung wenigstens einer Verzögerungsschicht zur Drehung der Polarisation in einem Lichtleiter soll ausdrücklich nicht auf diese spezielle Anordnung von zwei Verzögerungsschichten beschränkt sein.

Wie bereits erwähnt, können zur Erzeugung eines großen Sichtfelds mehrere stereoskopische und/oder holographische Segmente mittels der Anzeigevorrichtung erzeugt werden. Zu einer weiteren Vergrößerung des Sichtfelds durch das Vorsehen von mehreren benachbarten Segmenten, bei denen das Licht nach einer unterschiedlichen Anzahl an Reflexionen aus der Lichtleiteinrichtung ausgekoppelt wird, kann ein steuerbarer Polarisationsumschalter vorgesehen sein. Der steuerbare Polarisationsumschalter kann in der Anzeigevorrichtung im Lichtweg vor der Einkopplung des Lichts in die Lichtleiteinrichtung angeordnet sein. Wird beispielsweise im Vergleich zu den in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen die Polarisation des Lichts vor der Einkopplung in die Lichtleiteinrichtung um 90 Grad gedreht, d.h. S-polarisiertes Licht anstatt von P-polarisiertem Licht wird in den Lichtleiter der Lichtleiteinrichtung eingekoppelt, so würde schon beim ersten Auftreffen auf das reflektive Polarisationselement oder auf das polarisationsselektive Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung das Licht von diesem transmittiert und könnte ausgekoppelt werden. Eine derartige Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung mit einem steuerbaren Polarisationsumschalter in Lichtrichtung vor der Lichtleiteinrichtung kann vorzugsweise bei der Erzeugung von mehreren holographischen Segmenten oder auch bei der Erzeugung von mehreren holographischen Segmenten in Kombination mit der Erzeugung eines einzelnen stereoskopischen Segments, das in dieser Ausgestaltung zur Erzeugung eines Hintergrunds eines anvisierten dreidimensionalen Objekts in einer Szene vorgesehen ist, eingesetzt werden. Für eine rein stereoskopische Darstellung eines Objekts oder einer Szene im Sichtfeld lässt sich in der Regel mit einem einzelnen Segment, das dann das gesamte Sichtfeld bildet, bereits ein großes Sichtfeld erreichen.

Werden in Fig. 1 a die ausgehenden Lichtstrahlen der drei dargestellten Pixel des SLM miteinander verglichen, so ist zu erkennen, dass diese Lichtstrahlen in ihren Einkoppelwinkeln in die Lichteinkopplungseinrichtung die gleiche Differenz aufweisen, beispielsweise eine Differenz von jeweils ca. 10 Grad im Winkel im Material oder ca. 15 Grad in Luft und gesehen von einem Pixel im mittleren Bereich des SLM und von zwei Randpixeln des SLM. Jedoch ist klar zu erkennen, dass im ausgekoppelten Winkelspektrum des Lichts relativ zum Betrachterbereich der Winkel des Lichtstrahls vom ersten Pixel zum Lichtstrahl des zweiten Pixels deutlich kleiner ist als der Winkel vom Lichtstrahl des zweiten Pixels zum Lichtstrahl des dritten Pixels. Die Anzahl der Pixel des SLM pro Grad Betrachtungswinkel, die für einen Betrachter einer Szene sichtbar ist, wäre somit nicht über das gesamte Sichtfeld gleich. Stattdessen würde sich ein Gradient in der Anzahl der Pixel pro Grad Betrachtungswinkel im Sichtfeld ergeben. Befindet sich der Betrachter in einer Betrachterebene und beobachtet die dargestellte Szene im Sichtfeld, d.h. der Betrachter blickt in Richtung der Lichtleiteinrichtung, durch den Betrachterbereich gemäß Fig. 1 a, so würden auf einer linken Seite vom Betrachter aus gesehen die Pixel dichter zusammenliegen als auf einer rechten Seite vom Betrachter aus gesehen, so dass die Szene verzerrt bzw. verzogen dargestellt und somit falsch wiedergegeben wird.

Dieser Unterschied in der Dichte der Pixel pro Grad Betrachtungswinkel kann in den im Sichtfeld dargestellten Bildinhalten kompensiert werden. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass die dargestellten Szenen oder Objekte entsprechend skaliert bzw. verzerrt werden. Dies kann bei der Kodierung der Information in den SLM erfolgen. Jedoch könnte der eine Randbereich des Sichtfelds dann eine Pixeldichte aufweisen, die die sichtbare Auflösung der Szene oder des Objekts begrenzen kann. Für eine Kombination der Ansicht eines stereoskopischen Segments mit wenigstens einem holographischen Segment, das eine hohe Zahl von dreidimensionalen Objektpunkten pro Grad Betrachtungswinkel aufweisen kann und der Blickrichtung des Auges eines Betrachters nachgeführt werden kann, stellt diese geringere Auflösung in einem Randbereich des Sichtfelds jedoch kein Problem dar, da die stereoskopisch dargestellten Inhalte der Szene nur in einem Bereich der Retina des Auges des Betrachters wirksam werden, der ohnehin nur mit grober Auflösung das auftreffende Licht detektiert. Für eine Anzeigevorrichtung, die nur stereoskopische Inhalte einer Szene oder Objekts in einem großen Segment anzeigen soll, kann auch eine Zwischenabbildung des SLM durchgeführt werden, bei der die Pixel des SLM unterschiedlich vergrößert werden. Das bedeutet, dass an der Lichteinkoppelseite der Lichtleiteinrichtung bzw. des Lichtleiters die Zahl der Pixel pro Grad Einkoppelwinkel einen Gradienten aufweist, der demjenigen Gradienten der Zahl der Pixel pro Grad Auskoppelwinkel an der Lichtauskoppelseite der Lichtleiteinrichtung bzw. des Lichtleiters entgegengerichtet ist. Durch die Skalierung bzw. Vorverzerrung der Pixelbilder bzw. der darzustellenden Szenen oder Objekte wird der unterschiedliche Winkelabstand der Lichtstrahlen zueinander bei der Auskoppelung dieser aus der Lichtleiteinrichtung ausgeglichen, so dass wieder eine über das gesamte Sichtfeld konstante Zahl von Pixeln pro Grad Betrachtungswinkel entsteht bzw. vorliegt.

In den Fig. 5a, 5b und 5c ist schematisch jeweils nur ein Teil einer Anzeigevorrichtung dargestellt, der hauptsächlich ein Abbildungselement des optischen Systems und die Lichtleiteinrichtung umfasst, wobei in der Fig. 5a die Erzeugung eines Segments, in der Fig. 5b die Erzeugung eines anderen oder weiteren Segments und in der Fig. 5c diese beiden Segmente zusammen dargestellt sind. Eine derartige Anzeigevorrichtung kann vorzugsweise als ein VR (Virtual reality - virtuelle Realität)-Display ausgebildet sein. Bei dieser Anzeigevorrichtung werden wenigstens zwei Segmente erzeugt, wobei hier zwei stereoskopische Segmente erzeugt werden. Wie aus den Fig. 5a, 5b, 5c ersichtlich erfolgt die Einkopplung des Lichts von zwei im Wesentlichen gegenüberliegenden Seiten in die Lichtleiteinrichtung. Die Anzeigevorrichtung weist hier nur eine Lichtleiteinrichtung 60 mit einem Lichtleiter 61 auf. Jedoch sind hier in der Lichtleiteinrichtung 60 zwei Lichteinkopplungseinrichtungen 62 und 63 vorgesehen. Diese Lichteinkopplungseinrichtungen 62 und 63 sind im Wesentlichen identisch mit Spiegelelementen ausgebildet und weisen nur unterschiedliche Positionen im Lichtleiter 61 auf. In der Fig. 5a erfolgt die Einkopplung des Lichts mit der Lichteinkopplungseinrichtung 62 in den Lichtleiter 61 zur Erzeugung eines ersten Segments von der linken Seite der Abbildung aus gesehen. In der Fig. 5b erfolgt die Einkopplung des Lichts mit der Lichteinkopplungseinrichtung 63 in den Lichtleiter 61 zur Erzeugung eines zweiten Segmentes von rechts oben der Abbildung aus gesehen. Die Lichtleiteinrichtungen 62 und 63 weisen hier jeweils ein Spiegelelement zur Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter 61 auf, die auch das gesamte Sichtfeld begrenzen. In den beiden Figuren 5a und 5b ist jeweils nur die aktive Lichtauskopplungseinrichtung gezeigt, d.h. in der Fig. 5a ist die Lichtauskopplungseinrichtung 62 und in der Fig. 5b ist die Lichtauskopplungseinrichtung 63 in Betrieb. Das mit einem Abbildungselement 64 des optischen Systems und der Lichtleiteinrichtung 60 erzeugte erste Segment SG1 der Fig. 5a, das hier schraffiert dargestellt ist, weist dann ein horizontales Sichtfeld von ungefähr 60 Grad und eine Pixeldichte, d.h. die Pixel pro Grad Betrachtungswinkel, auf, die von der linken Seite der Fig. 5a aus gesehen nach rechts oben hin abnimmt. Das mit einem Abbildungselement 65 des gleichen optischen Systems und dem gleichen Lichtleiter 61 der Lichtleiteinrichtung 60 erzeugte zweite Segment SG2, das hier gepunktet dargestellt ist, weist ebenfalls ein horizontales Sichtfeld von ungefähr 60 Grad und dann eine Pixeldichte auf, die von der rechten Seite der Fig. 5b aus gesehen nach links unten abnimmt. Insgesamt gesehen ist für das gesamte Sichtfeld, das aus beiden Segmenten SG1 und SG2 zusammengesetzt ist, die Pixeldichte in einem mittleren Bereich des gesamten Sichtfelds am höchsten. Beide Segmente SG1 und SG2 bilden zusammen ein großes Sichtfeld, wobei sich diese beiden Segmente SG1 und SG2 in einem kleinen Bereich B überlappen bzw. überlagern können, wie in der Fig. 5c zu erkennen ist. Durch diese Überlappung der beiden Segmente SG1 und SG2 kann in diesem Überlappungsbereich B die Pixeldichte zusätzlich vergrößert werden. Die Fig. 5c zeigt dabei schematisch beide Segmente SG1 und SG2. Das Sichtfeld von Segment SG1 ist mit durchgezogenen Linien dargestellt, wobei das Sichtfeld von Segment SG2 mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Der Überlappungsbereich B beider Segmente SG1 und SG2 ist schraffiert dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel der Figuren 5a, 5b und 5c haben die einzelnen Segmente SG1 und SG2 jeweils ein Sichtfeld von ungefähr 60 Grad. Das gesamte Sichtfeld beträgt somit ungefähr 100 Grad bei einem Überlappungsbereich B von ca. 20 Grad.

Das menschliche Auge weist im Normalfall im peripheren Sichtfeld eine deutlich geringere Auflösung auf als im zentralen Sichtfeld. Durch eine Drehung des Auges kann die Position des zentralen Sehfeldes zwar gedreht werden. Typischerweise erfolgen aber nur Drehungen im Bereich von ca. ±15 Grad. Bei größeren Veränderungen der Blickrichtung durch den Betrachter würde wohl vielmehr der Kopf mitgedreht werden. Daher ist es von enormen Vorteil, wenn unabhängig von der vorliegenden Blickrichtung des Betrachters im zentralen Bereich des Sichtfelds, beispielsweise in einem zentralen Bereich von ca. 30 Grad, eine höhere Pixeldichte pro Grad Betrachtungswinkel vorliegt als in den Randbereichen des Sichtfelds.

Deshalb sollte die Anzeigevorrichtung, insbesondere die Lichtleiteinrichtung der Anzeigevorrichtung, mit der wenigstens zwei Segmente erzeugt werden können, derart vor dem Auge eines Betrachters vorgesehen und angeordnet werden, dass das Überlappungsgebiet der beiden erzeugten Segmente des Sichtfelds, das die höchste Pixeldichte pro Grad Betrachtungswinkel aufweist, der zentralen Blickrichtung des Betrachters entspricht, wobei vom Überlappungsbereich aus nach beiden Seiten des Sichtfelds hin mit zunehmendem Blickwinkel die Pixeldichte pro Grad Betrachtungswinkel abnimmt.

Zur Auskopplung des Lichts für die Erzeugung des ersten Segments SG1 und des zweiten Segments SG2 kann die Lichtauskopplungseinrichtung (hier nicht dargestellt) wenigstens zweiunterschiedliche winkelselektive Ablenkgitterelemente, wie beispielsweise Volumengitter, aufweisen. Da die im Lichtleiter 61 propagierenden Lichtstrahlen unter jeweils einem großen Winkel von entgegengesetzten Seiten aufgrund der zwei in einem Abstand zueinander vorgesehenen Lichteinkopplungseinrichtungen 62 und 63 auf die winkelselektiven Ablenkgitter auftreffen, beispielsweise unter Winkeln von +45 Grad bis +65 Grad von der einen Lichteinkopplungseinrichtung und unter Winkeln von -45 Grad bis -65 Grad von der anderen Lichteinkopplungseinrichtung, ist eine Trennung der Auskoppelung der einzelnen Lichtstrahlen aufgrund der Winkelselektivität der Ablenkgitterelemente sinnvoll durchführbar.

Die Einkopplung des Lichts von zwei verschiedenen Seiten bzw. in einem Abstand zueinander an zwei verschiedenen Einkoppelorten zur Erzeugung der zwei Segmente SG1 und SG2 kann mit zwei verschiedenen SLM in Kombination jeweils mit einem optischen System erfolgen. Es ist aber auch möglich, das Licht, das von einem SLM mit der entsprechenden für die Darstellung einer Szene erforderlichen Information moduliert wird, zeitsequentiell zu der Lichteinkopplungseinrichtung 62 und zu der Lichteinkopplungseinrichtung 63 oder umgekehrt über eine Ablenkeinrichtung zu senden. Die Auflösung einer dargestellten Szene in einem stereoskopisch erzeugten Sichtfeld bzw. innerhalb eines stereoskopischen, das Sichtfeld bildenden Segments kann selbstverständlich niedriger gewählt werden als die Zahl von Pixeln pro Grad Betrachtungswinkel. Das bedeutet zudem, dass auch eine derartige Anzeigevorrichtung gemäß der Fig. 5a beispielsweise eine Blickverfolgungs- und Nachführungseinrichtung (gaze tracking unit) aufweisen kann, um insbesondere den hochauflösenden Bildinhalt bzw. die dargestellte hochauflösende Szene oder Objekt an die Blickrichtung des Betrachters anzupassen. Dies wird unter dem Begriff „foveated rendering" zusammengefasst. In den folgenden Figuren 6, 7 und 8 werden Ausführungsbeispiele beschrieben, die auf einer Kombination von zwei Lichtauskopplungseinrichtungen in einer Lichtleiteinrichtung zur Auskoppelung von Licht aus der Lichtleiteinrichtung basieren. Diese Lichtleiteinrichtungen können in einer Anzeigevorrichtung eingesetzt werden, die sowohl stereoskopische Segmente als auch holographische Segmente oder die eine Abbildung eines SLM oder eine Abbildung einer Beugungsordnung in einer Fourierebene des SLM erzeugen. In den Figuren 6, 7 und 8 wird die Erzeugung wenigstens eines holographischen und eines stereoskopischen Segments detaillierter beschrieben.. Beispielsweise kann ein holografisches Segment auch mit Single-Parallax-Kodierung erzeugt werden, so dass in einer Richtung ein Sweet-Spot und in der anderen Richtung ein virtuelles Betrachterfenster vorliegt. Das holographische Segment hätte dann in diesem Beispiel horizontal, in Kodierungsrichtung ein kleines Sichtfeld, jedoch vertikal, somit senkrecht zur Papierebene, ein großes Sichtfeld.

Es können dafür beide Lichtauskopplungseinrichtungen der Lichtleiteinrichtung jeweils wenigstens ein schaltbares oder steuerbares Gitterelement aufweisen. Die steuerbaren Gitterelemente können in einen ersten Schaltzustand und in einen zweiten Schaltzustand geschaltet und so entsprechend angesteuert werden, dass in dem ersten Schaltzustand, der der aktive Schaltzustand („AN") des Gitterelements ist, das auf das Gitterelement auftreffende Licht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird. In dem zweiten Schaltzustand, der der passive Schaltzustand („AUS") des Gitterelements ist, wird das auf das Gitterelement auftreffende Licht nicht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt, sondern propagiert weiter im Lichtleiter.

Zudem können die steuerbaren Gitterelemente in Abschnitte unterteilt sein, die entsprechend separat in den ersten Schaltzustand („AN") oder in den zweiten Schaltzustand („AUS") geschaltet werden können. Für eine Anzeigevorrichtung, bei der ein einzelnes stereoskopisches Segment mit wenigstens einem holographischen Segment kombiniert werden soll, ist insbesondere das wenigstens eine steuerbare Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung zur Auskopplung von Licht für die Erzeugung des wenigstens einen holographischen Segments in Abschnitte unterteilt.

Die Auskopplung eines holographischen und zusätzlich eines stereoskopischen Segments zur Erreichung eines großen Sichtfelds erfolgt dabei zeitsequentiell. Das bedeutet, dass zeitlich nacheinander das wenigstens eine steuerbare Gitterelement oder ein Abschnitt des wenigstens einen steuerbaren Gitterelements einer ersten Lichtauskopplungseinrichtung und danach das wenigstens eine steuerbare Gitterelement oder ein Abschnitt des wenigstens einen steuerbaren Gitterelements einer zweiten Lichtauskopplungseinrichtung in den ersten Schaltzustand„AN" und dabei jeweils das wenigstens eine steuerbare Gitterelement oder ein Abschnitt des wenigstens einen steuerbaren Gitterelements der anderen Lichtauskopplungseinrichtung in den zweiten Schaltzustand „AUS" geschaltet wird. Dabei kann in gleicher Weise zeitsequentiell auch die Auskopplung von mehreren holographischen und gegebenenfalls auch von mehreren stereoskopischen Segmenten vorgenommen werden. Hierzu können beispielsweise nur bestimmte Abschnitte des wenigstens einen Gitterelements der jeweiligen Lichtauskopplungseinrichtung in den ersten Schaltzustand „AN" geschaltet werden, so dass das auf diese Abschnitte des wenigstens einen Gitterelements auftreffende Licht ausgekoppelt wird und verschiedene Segmente erzeugt werden.

Eine Lichtleiteinrichtung, die zwei Lichtauskopplungseinrichtungen mit je wenigstens einem steuerbaren Gitterelement aufweist, ist jedoch fertigungstechnisch aufwendig und kostenintensiv, wobei auch im Betrieb einer derartigen Lichtleiteinrichtung die Lichtauskopplung anspruchsvoller ist. Diese Tatsache trifft insbesondere dann zu, wenn ein gekrümmter Lichtleiter in der Lichtleiteinrichtung verwendet wird und daher die steuerbaren Gitterelemente der Lichtauskopplungseinrichtungen ebenfalls jeweils eine Krümmung aufweisen müssen.

Bevorzugt ist daher eine Lichtleiteinrichtung, die ebenfalls zwei Lichtauskopplungseinrichtungen aufweist, wobei jedoch diese

Lichtauskopplungseinrichtungen derart ausgebildet sind, dass eine Lichtauskopplungseinrichtung der zwei Lichtauskopplungseinrichtungen nur wenigstens ein passives Gitterelement und die andere der zwei Lichtauskopplungseinrichtungen wenigstens ein steuerbares Gitterelement aufweist. Hierbei ist besonders bevorzugt, dass die andere Lichtauskopplungseinrichtung nur genau ein steuerbares Gitterelement aufweist. Das steuerbare Gitterelement kann aber wiederum in Abschnitte unterteilt sein.

Eine derartige Lichtleiteinrichtung für eine Anzeigevorrichtung, beispielsweise für eine Anzeigevorrichtung gemäß der Fig. 1 a, ist in Fig. 6 dargestellt. Die gezeigte Lichtleiteinrichtung 70 weist einen Lichtleiter 71 auf, der auch in diesem Ausführungsbeispiel gekrümmt ausgebildet ist, wobei auch hier wie in allen anderen in diesem Dokument offenbarten Lichtleiteinrichtungen ein flacher oder eben ausgeführter Lichtleiter verwendet werden kann. Außerdem weist die Lichtleiteinrichtung 70 eine Lichteinkopplungseinrichtung 72 und zwei Lichtauskopplungseinrichtungen 73 und 74 auf. Der Lichtleiter 71 ist zudem auf seiner Außenseite mit einer Verzögerungsschicht 75 versehen. Bei jedem Durchtritt des Lichtes, d.h. bei einem ersten Durchlaufen der Verzögerungsschicht 75 und einem zweiten, nach einer Reflexion an der zugewandten Grenzfläche des Lichtleiters 71 , Durchlaufen der Verzögerungsschicht 75, wird die Polarisation des Lichtes verändert. Hier wird die Polarisation des linear polarisierten Lichts mittels der Verzögerungsschicht 75 um 90° gedreht. Schematisch ist hier eine einzelne Verzögerungsschicht eingezeichnet. Im Allgemeinen kann es sich aber, gemäß der Fig. 4, auch um eine Anordnung mit mehreren Verzögerungsschichten handeln. Mit der Lichtleiteinrichtung gemäß der Fig. 6 wird ein stereoskopisches Segment mit einem großen Sichtfeld und zusätzlich ein in seiner Ausdehnung kleineres holographisches Segment erzeugt und dargestellt. Die Position des kleineren holographischen Segments ist innerhalb dieses großen mit dem stereoskopischen Segment erzeugten Sichtfelds verschiebbar. Um eine Verschiebung des holographischen Segments zu erreichen, wird das holographische Segment wahlweise nach einer unterschiedlichen Anzahl an Reflexionen aus der Lichtleiteinrichtung 70 ausgekoppelt. Die Lichtauskopplungseinrichtung 74, die das große stereoskopische Segment auskoppelt, weist ein Gitterelement 74-1 auf. Die Lichtauskopplungseinrichtung 74 kann jedoch auch mehrere Gitterelemente aufweisen. Das Gitterelement 74-1 ist hier transmissiv und passiv ausgebildet. Bevorzugt kann hier die Lichtauskopplungseinrichtung 74 wenigstens ein polarisationsselektives Gitterelement, wie beispielsweise ein polarisationsselektives Volumengitter, aufweisen. Das wenigstens eine Gitterelement soll vorzugsweise nur P- polarisiertes Licht aus dem Lichtleiter 71 der Lichtleiteinrichtung 70 auskoppeln. Das gemäß der Fig. 6 vorgesehene polarisationsselektive Gitterelement 74-1 der Lichtauskopplungseinrichtung 74 soll dabei auftreffendes, linear P-polarisiertes Licht ablenken. Auftreffendes, linear S-polarisiertes Licht soll jedoch nicht abgelenkt und ausgekoppelt werden.

Als Gitterelement kann auch ein Bragg-Polarisationsgitterelement verwendet werden, das die Eigenschaft aufweist, nur rechtszirkular polarisiertes Licht abzulenken, linkszirkular polarisiertes Licht jedoch nicht. Das im Folgenden beschriebene Prinzip der Lichtauskopplung aus der Lichtleiteinrichtung 70 ist somit auch auf eine Lichtleiteinrichtung anwendbar, die ein Bragg-Polarisationsgitterelement aufweist. Bei einer Ausgestaltung der Lichtleiteinrichtung mit einem Bragg-Polarisationsgitterelement würde dann die Verzögerungsschicht 75 so ausgebildet sein, dass sie rechtszirkular polarisiertes Licht in linkszirkular polarisiertes Licht umwandelt bzw. ändert und umgekehrt. Die Lichtauskopplungseinrichtung 73 für das wenigstens eine holographische Segment weist hingegen ein steuerbares oder schaltbares Gitterelement auf. Zusätzlich kann die Lichtauskopplungseinrichtung 73 weitere passive Gitterelemente aufweisen, wie zum Beispiel Gitterelemente zur Korrektur für einzelne Wellenlängen. Gitterelemente weisen in der Regel eine Abhängigkeit ihres Ablenkwinkels von der Wellenlänge auf. Das gleiche Gitterelement würde rotes Licht üblicherweise unter einem größeren Winkel ablenken als grünes oder blaues Licht. Für eine Anzeigevorrichtung mit einer Lichtleiteinrichtung soll vorteilhafterweise Licht unterschiedlicher Wellenlängen, zum Beispiel rotes, grünes und blaues Licht (RGB), nach einer gleichen vordefinierten Anzahl an Reflexionen des Lichts innerhalb des Lichtleiters auch an der gleichen Position bzw. Ort aus dem Lichtleiter ausgekoppelt werden. Außerdem soll das Licht unterschiedlicher Wellenlängen dann auch von dem Auskoppelort des Lichtleiters unter dem gleichen Winkel zu einem Betrachterbereich propagieren. Dies lässt sich am Einfachsten realisieren, wenn für die verwendeten Wellenlängen (rot, grün, blau (RGB)) die Einkoppelwinkel und Auskoppelwinkel des Lichts gleich sind. Eine Verwendung von Gitterelementen für eine Einkopplung oder Auskoppelung von Licht in/aus der Lichtleiteinrichtung und eine Realisierung von gleichen Winkeln für verschiedene Farben bzw. Wellenlängen erfordern entweder den Einsatz unterschiedlicher Gitterelemente für die einzelnen Wellenlängen oder ein einzelnes Gitterelement, dessen Gitterperiode für die einzelnen Farben einstellbar ist. Volumengitter sind beispielsweise dafür bekannt, dass sie eine eingeschränkte Winkelselektivität und Wellenlängenselektivität aufweisen können. Es ist beispielsweise möglich, Volumengitter zu erzeugen, die vorteilhaft im Wesentlichen entweder nur rotes Licht oder nur grünes Licht oder nur blaues Licht ablenken, da sie bei den jeweils anderen Wellenlängen eine sehr geringe Beugungseffizienz aufweisen. Die Lichteinkopplungseinrichtung oder auch die Lichtauskopplungseinrichtung können einen Stapel aus drei Gitterelementen aufweisen, beispielsweise ein Volumengitter für rotes Licht, ein Volumengitter für grünes Licht und ein Volumengitter für blaues Licht. Diese drei Volumengitter sind so ausgelegt, dass sie rotes, grünes und blaues Licht, das unter dem gleichen Winkel auf das Volumengitter fällt, auch jeweils unter dem gleichen Winkel ablenken. Bekannt ist auch, dass es bei Volumengittern möglich ist, mehrere Gitterfunktionen in eine einzelne Schicht einzubelichten. Anstelle eines Gitterelementen- Stapels könnte somit auch die Lichteinkopplungseinrichtung oder auch die Lichtauskopplungseinrichtung ein einzelnes Gitterelement mit mehreren einbelichteten Gitterfunktionen für die Ablenkung von rotem, grünem und blauem Licht aufweisen. Im Fall eines Gitterelementen-Stapels können alle Gitterelemente wahlweise schaltbar bzw. steuerbar ausgebildet sein. Bevorzugt werden dann aber mehrere passive Gitterelemente in Kombination mit einem einzelnen Schaltelement, z.B. einem Polarisationsumschalter, verwendet. Eine andere Möglichkeit, um den gleichen Ablenkwinkel bei der Einkopplung und Auskoppelung des Lichts für verschiedene Wellenlängen zu erreichen, besteht in der Verwendung eines Gitterelementes, das mehrere Wellenlängen unter verschiedenen Winkeln ablenkt, in Kombination mit korrigierenden Gitterelementen, die jeweils für eine einzelne Wellenlänge den Ablenkwinkel so korrigieren, dass dieser Ablenkwinkel mit dem Ablenkwinkel für eine andere Wellenlänge übereinstimmt. In einer derartigen Lichteinkopplungseinrichtung oder Lichtauskopplungseinrichtung kann beispielsweise ein erstes Gitterelement zum Ablenken mehrerer Wellenlängen als Oberflächenreliefgitter oder als Polarisationsgitter ausgebildet sein, während weitere Gitterelemente zur Korrektur des Ablenkwinkels jeweils einer Wellenlänge als Volumengitter ausgebildet sein können. Das erste Gitterelement lenkt beispielsweise rotes, grünes und blaues Licht ab, wobei das grüne Licht unter dem gewünschten Winkel abgelenkt wird, das rote Licht aber unter einem zu großen Winkel und das blaue Licht unter einem zu kleinen Winkel abgelenkt wird. Die weiteren vorgesehenen Gitterelemente führen dann eine Korrektur des Ablenkwinkels für blaues und rotes Licht durch, so dass rotes, grünes und blaues Licht unter dem gleichen Ablenkwinkel in den Lichtleiter eingekoppelt und auch wieder ausgekoppelt wird. Zur Korrektur des Ablenkwinkels jeweils einer Wellenlänge kann auch pro Wellenlänge mehr als ein Gitterelement verwendet werden, wie zum Beispiel eine Anordnung von Volumengittern mit je zwei Gitterelementen pro Wellenlänge. Ein erstes Volumengitter zur Korrektur des Ablenkwinkels kann jeweils eine Vorablenkung durchführen. Ein zweites Volumengitter kann das vorabgelenkte Licht dann derart ablenken, dass der gewünschte Austrittswinkel realisiert wird bzw. entsteht. Hierbei wird ausgenutzt, dass Volumengitter mit großen Ablenkwinkeln in der Regel eine schmalere Wellenlängenselektivität haben als Volumengitter mit kleinen Ablenkwinkeln. Durch eine schmalere Wellenlängenselektivität lässt sich leichter erreichen, dass die Volumengitter nur Licht einer Wellenlänge ablenken.

Das steuerbare Gitterelement ist gemäß Fig. 6 in drei Abschnitte unterteilt, die mit 73-1 , 73-2 und 73-3 bezeichnet sind.

Gezeigt sind in Fig. 6 die Lichteinkopplungseinrichtung 72 für die Erzeugung und Darstellung des wenigstens einen holographischen Segments und nur die Lichtausbreitung im Lichtleiter 71 für dieses holographische Segment. Zusätzlich ist die Lichteinkopplungseinrichtung 77 für die Erzeugung und Darstellung des wenigstens einen stereoskopischen Segments gezeigt. Die Lichtausbreitung im Lichtleiter 71 für das stereoskopische Segment ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht eingezeichnet. Diese Lichtausbreitung und Lichtauskoppelung für das stereoskopische Segment würde aber hier in analoger Weise erfolgen wie in Fig. 3 gezeigt.

In Lichtausbreitungsrichtung ist vor der Lichtleiteinrichtung 70 und somit vor der Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter 71 für die Erzeugung des holographischen Segments ein Polarisationsumschalter 76 angeordnet. Die Lichteinkopplungseinrichtung 72 für die Erzeugung des holographischen Segments ist hier so ausgebildet, dass sie nicht polarisationsselektiv ist. Das bedeutet, dass die Lichteinkopplungseinrichtung 72 für S- polarisiertes Licht und für P-polarisiertes Licht eine ähnliche Effizienz aufweist. Die Lichteinkopplungseinrichtung 72 kann wenigstens ein Gitterelement aufweisen, das beispielsweise als Volumengitter ausgebildet ist. Das Volumengitter kann aus Photopolymer aufgebaut sein.

Bekannterweise weisen Volumengitter eine Winkelselektivität und eine Wellenlängenselektivität auf. Daher können Volumengitter vorteilhaft eingesetzt werden, um gezielt Licht bestimmter Einfallswinkel und/oder bestimmter Wellenlängen mit einer hohen Effizienz abzulenken.

In einer Anzeigevorrichtung mit einer Lichtleiteinrichtung beispielsweise für die Erzeugung eines holographischen Segments in Verbindung mit der Erzeugung eines virtuellen Betrachterfenster, durch das dann ein Betrachter die erzeugte Szene betrachten kann, oder für die Erzeugung eines stereoskopischen Segments in Verbindung mit der Erzeugung eines Sweet-Spots ist in der Regel eine bestimmte Breite der Winkelselektivität erforderlich, um in Lichtausbreitungsrichtung nach der Lichtleiteinrichtung einen Betrachterbereich, d.h. ein virtuelles Betrachterfenster oder einen Sweet-Spot, zu erzeugen. Es ist dann erforderlich, dass das Licht von der gleichen Position aus dem Lichtleiter unter verschiedenen Winkeln ausgekoppelt wird, um vom Lichtleiter aus zu verschiedenen Positionen innerhalb des Betrachterbereichs zu propagieren.

Die in der Lichtauskopplungseinrichtung verwendeten Gitterelemente sollten daher so ausgebildet sein, beispielsweise durch Wahl ihrer Dicke und Brechungsindexmodulation, dass die ihre Winkelselektivität breit genug ist, um einen Sweet-Spot zu erzeugen. Dies könnte jedoch andererseits die Verwendung von unterschiedlichen Gitterelementen an der gleichen Position im Lichtleiter, mit denen eine Trennung der auftreffenden Lichtstrahlen aufgrund der Winkelselektivität der einzelnen Gitterelemente erfolgen soll, erschweren.

Gemäß des in Fig. 1 a, b beschriebenen stereoskopischen Segments ändert sich für einen gekrümmten Lichtleiter der Ablenkwinkel des Gitterelementes der Lichtauskopplungseinrichtung mit der Position des Gitterelements im Lichtleiter.

Bei der Erzeugung eines holographischen Segments ist für einen gekrümmten Lichtleiter der Ablenkwinkel des Gitterelements der Lichtauskopplungseinrichtung über das gesamte Sichtfeld gleich. In Fig. 6 wird der Fall beschrieben, dass sich die Ablenkwinkel des Gitterelements der Lichtauskopplungseinrichtung 73 für das holographische Segment und das stereoskopische Segment im mittleren Abschnitt 73-2 zwar unterscheiden, jedoch so ein geringer Unterschied vorliegt, dass es nicht möglich wäre, die Ablenkwinkel allein durch die Winkelselektivität eines eingesetzten Volumengitters als Gitterelement zu trennen. Im Gegensatz dazu sollen sich die Ablenkwinkel des Gitterelements der Lichtauskopplungseinrichtung 73 für das holographische Segment und für das stereoskopische Segment in den Abschnitten 73-1 und 73-3 stärker unterscheiden, so dass es in diesen Abschnitten 73-1 und 73-3 möglich ist, eine Trennung der Auskopplung des holographischen Segments von dem stereoskopischen Segment durch die Winkelselektivität des steuerbaren Gitterelements 73-1 bzw. 73-3, die auf die Auskopplung des holographischen Segments eingestellt ist, im Vergleich zur davon abweichenden Winkelselektivität des Gitterelements 74-1 , die auf die Auskopplung des stereoskopischen Elements eingestellt ist, vorzunehmen. Beispielsweise wird das steuerbare Gitterelement 73-1 so eingestellt, dass es nur Licht mit Einfallswinkeln zwischen 53 Grad und 57 Grad ablenkt. Das Licht des stereoskopischen Segments weist aber an der Position des steuerbaren Gitterelements 73-1 nur Licht mit Winkeln zwischen 45 Grad und 50 Grad auf. Somit ist die Winkelselektivität des steuerbaren Gitterelements 73-1 ausreichend, um zu vermeiden, dass unerwünschtes Licht des stereoskopischen Segments ausgekoppelt wird. Die Fig. 6 zeigt hierbei folgende Vorgehensweise zur Erzeugung eines holographischen Segments, wobei der Polarisationsumschalter 76 und die Lichtauskopplungseinrichtung 73 für die Erzeugung des holographischen Segments entsprechend gesteuert werden. Der Polarisationsumschalter 76 befindet sich gemäß Fig. 6 in einem Aus-Zustand bzw. ist ausgeschaltet. Die drei Abschnitte 73-1 , 73-2 und 73-3 der Lichtauskopplungseinrichtung 73 für die Erzeugung des holographischen Segments befinden sich ebenfalls in einem Aus- Zustand. Das von einer nichtdargestellten Beleuchtungseinrichtung ausgesandte und von einem ebenfalls nicht dargestellten SLM mit der erforderlichen Information modulierte S- polarisierte Licht durchläuft den Polarisationsumschalter 76 ohne Änderung seiner Polarisation und trifft auf die Lichtleiteinrichtung 70. Mittels der Lichteinkopplungseinrichtung 72 wird das S-polarisierte Licht in den Lichtleiter 71 eingekoppelt. Danach trifft das S- polarisierte Licht auf die Verzögerungsschicht 75, wodurch die Polarisation des S- polarisierten Lichts geändert wird, so dass danach P-polarisiertes Licht vorliegt. Dieses P- polarisierte Licht trifft dann auf den ersten Abschnitt 73-1 des Gitterelements der Lichtauskopplungseinrichtung 73 und wird von diesem nicht ausgekoppelt, sondern wird in Richtung der Verzögerungsschicht 75 gelenkt. Dort trifft das P-polarisierte Licht auf die Verzögerungsschicht 75 auf, durchläuft diese, wobei nun das P-polarisierte Licht wieder in S- polarisiertes Licht umgewandelt wird. Dieses S-polarisierte Licht trifft auf den zweiten Abschnitt 73-2 und wird auch von diesem Abschnitt nicht ausgekoppelt, sondern wieder in Richtung der Verzögerungsschicht 75 gelenkt. Das S-polarisierte Licht trifft wieder auf die Verzögerungsschicht 75 auf, durchläuft diese wieder, wobei das S-polarisierte Licht wieder in P-polarisiertes Licht umgewandelt wird. Das P-polarisierte Licht trifft nun auf den dritten Abschnitt 73-3 und wird auch von diesem nicht ausgekoppelt und propagiert weiter im Lichtleiter 71. Da das Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung 73 in allen drei Abschnitten in einem Aus-Zustand ist, wird durch dieses kein Licht ausgekoppelt.

In den ersten und dritten Abschnitten 73-1 und 73-3 des Gitterelements der Lichtauskopplungseinrichtung 73 liegt jedoch der Auftreffwinkel des Lichts außerhalb der Winkelselektivität dieses Gitterelements, so dass kein Licht ausgekoppelt wird. Im zweiten Abschnitt 2 des Gitterelements trifft S-polarisiertes Licht auf das Gitterelement, das jedoch selektiv nur P-polarisiertes Licht auskoppeln und ablenken würde. Es tritt daher ebenfalls keine Auskoppelung des Lichts auf.

In diesem Ansteuerzustand der drei Abschnitte 73-1 , 73-2 und 73-3 des Gitterelements der Lichtauskopplungseinrichtung 73, d.h. wenn in allen drei Abschnitten 73-1 , 73-2 und 73-3 das Gitterelement zur Erzeugung des holographischen Segments ausgeschaltet ist bzw. sich in einem AUS-Zustand befindet, könnte somit das Licht zur Erzeugung eines stereoskopischen Segments mittels des passiven Gitterelements der Lichtauskopplungseinrichtung 74 ausgekoppelt werden. Zur Erzeugung eines stereoskopischen Segments ist eine weitere Lichteinkopplungseinrichtung 77 vorgesehen, die in Fig. 6 benachbart zur Lichteinkopplungseinrichtung 72 in der Lichtleiteinrichtung 70 vorgesehen ist. Hierbei befindet sich in Lichtausbreitungsrichtung vor der Lichteinkopplungseinrichtung 77 kein Polarisationsumschalter. Zur Erzeugung des stereoskopischen Segments zur Erzielung eines großen Sichtfelds wird das von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandte und vom SLM mit der erforderlichen Information modulierte Licht auf die Lichteinkopplungseinrichtung 77 der Lichtleiteinrichtung 70 gerichtet und mittels dieser Lichteinkopplungseinrichtung 77 in den Lichtleiter 71 eingekoppelt. Dies ist durch den angedeuteten Lichtstrahl dargestellt. Der Strahlverlauf im Lichtleiter 71 für die Erzeugung des stereoskopischen Segments wäre dann wie beispielsweise in den Figuren 2 und 3 gezeigt. Die einzelnen von den Pixeln des SLM ausgehenden und im Lichtleiter 71 propagierenden Lichtstrahlen treffen dann auf das passive Gitterelement 74-1 der Lichtauskopplungseinrichtung 74, werden von diesem Gitterelement 74-1 aus dem Lichtleiter 71 ausgekoppelt und erzeugen ein stereoskopisches Segment, das ein großes Sichtfeld bildet. In der Fig. 7 ist die Lichtleiteinrichtung 70 gemäß der Fig. 6 in zwei verschiedenen Fällen dargestellt. Der Polarisationsumschalter 76 befindet sich in beiden Fällen in einem Aus- Zustand, wobei entweder der erste Abschnitt 73-1 , gemäß dem unten dargestellten Fall, oder der dritte Abschnitt 73-3, gemäß dem oben dargestellten Fall, des Gitterelements der Lichtauskopplungseinrichtung 73 zur Erzeugung eines holographischen Segments eingeschaltet ist bzw. sich in einem AN-Zustand befindet. Das Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung 73 koppelt nur P-polarisiertes Licht aus, wobei S-polarisiertes Licht weiter im Lichtleiter 71 propagiert. Das bedeutet, trifft P-polarisiertes Licht auf das Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung 73 auf, wird dann jeweils entweder im ersten Abschnitt 73-1 oder im dritten Abschnitt 73-3 das Licht ausgekoppelt, da sich diese Abschnitte 73-1 und 73-3 gemäß den beiden Fällen der Fig. 7 in einem AN-Zustand befinden. Um mittels des ersten Abschnitts 73-1 des Gitterelements das Licht auszukoppeln, ist prinzipiell der Schaltzustand des zweiten Abschnitts 73-2 und des dritten Abschnitts 73-3 von keiner Bedeutung, da das Licht, das mittels des ersten Abschnitts 73-1 ausgekoppelt wird, überhaupt nicht den zweiten Abschnitt 73-2 und den dritten Abschnitt 73-3 erreicht. Umgekehrt jedoch muss der erste Abschnitt 73-1 sich in einem AUS-Zustand befinden, wenn das Licht mittels des dritten Abschnitts 73-3 ausgekoppelt werden soll.

In Fig. 8 ist ebenfalls die Lichtleiteinrichtung 70 gemäß der Figuren 6 und 7 dargestellt. Die Fig. 8 zeigt jedoch den Fall, bei dem sich der Polarisationsumschalter 76 in einem AN- Zustand befindet. Auf diese Weise ändert der Polarisationsumschalter 76 die Polarisation des auftreffenden Lichts. Im Fall gemäß der Fig. 8 bedeutet dies, dass das auf den Polarisationsumschalter 76 auftreffende S-polarisierte Licht in P-polarisiertes Licht umgewandelt wird. Somit wird nun P-polarisiertes Licht in den Lichtleiter 71 der Lichtleiteinrichtung 70 mittels der Lichteinkopplungseinrichtung 72 eingekoppelt. Das P- polarisierte Licht trifft dann auf die Verzögerungsschicht 75, wird in S-polarisiertes Licht umgewandelt und trifft auf den ersten Abschnitt 73-1 des Gitterelements der Lichtauskopplungseinrichtung 73 auf. Das S-polarisierte Licht wird nicht ausgekoppelt, sondern propagiert weiter im Lichtleiter 71 , wird mittels der Verzögerungsschicht 75 wieder in P-polarisiertes Licht umgewandelt und trifft auf den zweiten Abschnitt 73-2 des Gitterelements, der sich in einem AN-Zustand befindet. Das auf diesen zweiten Abschnitt 73- 2 auftreffende P-polarisierte Licht wird nun mittels dieses Abschnitts 73-2 aus dem Lichtleiter 71 ausgekoppelt. Die beiden anderen Abschnitte 73-1 und 73-3 befinden sich jeweils in einem AUS-Zustand. Die Schaltzustände der beiden Abschnitte 73-1 und 73-3 sind jedoch hier nicht von Bedeutung, da auf diese Abschnitte 73-1 und 73-3 jeweils S-polarisiertes Licht auftrifft und S-polarisiertes Licht vom Gitterelement der Lichtauskopplungseinrichtung 73 nicht ausgekoppelt wird. Mit der beschriebenen Anordnung der beiden Lichtauskopplungseinrichtungen 73 und 74 in der Lichtleiteinrichtung 70 gemäß den Figuren 6 bis 8 kann somit zeitsequentiell aus dem gleichen Lichtleiter 71 der Lichtleiteinrichtung 70 ein stereoskopisches Segment mittels der Lichtauskopplungseinrichtung 74 und zusätzlich ein oder auch mehrere holographische Segmente wahlweise in verschiedenen Abschnitten des Gitterelements der Lichtauskopplungseinrichtung 73 ausgekoppelt werden.

Eine derartige Anordnung der beiden Lichtauskopplungseinrichtungen 73 und 74 kann auch kombiniert werden mit weiteren bevorzugt passiven Gitterelementen, beispielsweise für die Korrektur der Auskoppelwinkel des Lichts für verschiedene Wellenlängen.

In Fig. 9 ist schematisch von einem Betrachterauge 80 aus gesehen in einer leicht perspektivischen Darstellung das Sichtfeld für ein holographisches Segment HSG und ein stereoskopisches Segment SSG dargestellt. Das stereoskopische Segment SSG erzeugt ein festes Sichtfeld 81 und erzeugt eine Abbildung des SLM mit einer geringen Pixeldichte. Dies ist in Fig. 9 schematisch durch die grobe Schraffur bzw. Struktur dargestellt. Das holographische Segment HSG erzeugt ein kleines Sichtfeld, das innerhalb des Sichtfelds des stereoskopischen Segments SSG liegt und so verschoben werden kann, dass dieses holographisch erzeugte Sichtfeld oder Segment HSG mit einer Blickrichtung 82 des Auges 80 des Betrachters übereinstimmt. Das holographische Segment HSG erzeugt eine Abbildung des SLM mit einer höheren Pixeldichte. Dies ist in der Fig. 9 schematisch durch eine feine Schraffur bzw. Struktur dargestellt. Die Blickrichtung 82 des Betrachters wird mittels einer Blickverfolgungseinrichtung detektiert, die jedoch in der Fig. 9 nicht gezeigt ist. In allen dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 1 a, b bis Fig. 9 wie auch der noch nachfolgend beschriebenen Fig. 10 wird mittels des optischen Systems und der Lichtleiteinrichtung wenigstens eine Abbildung des SLM erzeugt, die als stereoskopisches Segment oder als holographisches Segment ausgeführt wird und die das Sichtfeld bestimmt, innerhalb dessen die darzustellende Szene oder Objekt anzuzeigen ist. Wird das Sichtfeld mittels eines stereoskopischen Segments und wenigstens eines holographischen Segments gebildet, dann kann in dem stereoskopisch erzeugten Segment der Teil der Szene dargestellt werden, der von einem Betrachter nicht direkt fokussiert bzw. angeblickt wird, sondern der den Hintergrund für das in den Blick genommene Objekt darstellt. Daher ist es ausreichend, wenn dieser stereoskopisch erzeugte Teil der Szene mit einer niedrigen Auflösung und nur zweidimensional (2D) dargestellt wird. Der vom Betrachter direkt angeblickte Teil der Szene, beispielsweise ein Objekt, wird jedoch mittels des holographisch erzeugten Segments dargestellt. Dieses holographische Segment wird mit einer hohen Auflösung dargestellt, wobei das anvisierte Objekt der Szene holographisch und dreidimensional (3D) erzeugt wird. Der fokussierte dreidimensional dargestellte Raumbereich bzw. das holographische Segment kann zusätzlich bewegt werden, indem mit der Lichtleiteinrichtung die Auskoppelposition für das Licht zur Erzeugung des holographischen Segments einer detektierten Blickrichtung eines Betrachters angepasst bzw. nachgeführt wird.

Weiterhin soll noch angemerkt werden, dass in anderen Ausführungsformen der Erfindung die Gitterelemente beider Lichtauskopplungseinrichtungen einer Lichtleiteinrichtung zur Erzeugung eines stereoskopischen Segments und zusätzlich wenigstens eines holographischen Segments auch reflektiv ausgebildet und auf der Außenseite des Lichtleiters angeordnet sein können, wobei in diesem Fall die Verzögerungsschicht auf der Innenseite des Lichtleiters angeordnet sein sollte. Bei der Verwendung von Volumengittern als Gitterelemente kann so beispielsweise von der unterschiedlichen Winkelselektivität reflektiver und transmissiver Volumengitter in den einzelnen Ausführungsformen jeweils Gebrauch gemacht werden. Reflektive Volumengitter weisen üblicherweise eine etwas breitere Winkelselektivität auf. Transmissive Volumengitter können eine sehr schmale Winkelselektivität aufweisen.

Die Lichtleiteinrichtung kann im allgemeinen Fall auch eine separate Lichteinkopplungseinrichtung für das stereoskopische Segment und für das holographische Segment aufweisen, oder auch mehrere Lichteinkopplungseinrichtungen für unterschiedliche holographische und stereoskopische Segmente, letzteres wie in Fig. 6 dargestellt. Im Gegensatz zu der Lichtauskopplungseinrichtung können die Lichteinkopplungseinrichtungen vorteilhaft räumlich getrennt an verschiedenen Positionen am Lichtleiter angeordnet sein.

Insgesamt ergeben sich somit in verschiedenen Ausgestaltungen der Lichtleiteinrichtung die Möglichkeiten, entweder ein stereoskopisches Segment für sich allein mit einer festen Tiefe des Bildes des SLM oder mit einer variablen Tiefe des Bildes des SLM zu verwenden, wobei letzteres bevorzugt mit der Detektion der Blickrichtung eines Betrachters (Gaze Tracking) kombiniert werden kann. Es besteht ferner die Möglichkeit, das stereoskopische Segment mit fester Tiefe oder variabler Tiefe des Bildes des SLM mit wenigstens einem holographischen Segment zu kombinieren, wobei das holographische Segment entweder mit Hilfe der gleichen Lichtleiteinrichtung oder mit Hilfe einer separaten Lichtleiteinrichtung erzeugt wird. Wird die gleiche Lichtleiteinrichtung zur Erzeugung des stereoskopischen Segments und des wenigstens einen holographischen Segments verwendet, so kann die Lichtleiteinrichtung beispielsweise unterschiedliche, nebeneinanderliegende Bereiche für die Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter zur Erzeugung der holographischen und stereoskopischen Segmente aufweisen, und/oder die Lichtleiteinrichtung kann unterschiedliche Gitterelemente zur Auskopplung der holographischen und stereoskopischen Segmente aufweisen. Die Kombination von einer holographischen Darstellung und einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen stereoskopischen Darstellung mit zwei unterschiedlichen SLM kann zum Beispiel in einem VR (Virtual reality)-System, wie einem Head-Mounted-Display, durchgeführt werden. Hierzu wird eine Lichtleiteinrichtung, die vorzugsweise einen gekrümmten Lichtleiter aufweist und gemäß den Figuren 5, 6 bis 8 ausgebildet sein kann, nah am Auge eines Benutzers des Head-Mounted-Displays angeordnet. Der Benutzer blickt dabei durch diese Lichtleiteinrichtung hindurch auf ein herkömmliches zweidimensionales oder dreidimensionales stereoskopisches Head-Mounted-Display, wie es bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. Mittels der Lichtleiteinrichtung kann je nach detektierter Blickrichtung an ausgewählten bzw. bestimmten Position wenigstens ein holographisches Segment erzeugt und eingeblendet werden. Die entsprechenden Bereiche werden in der Stereo-Darstellung ausgeblendet, indem zum Beispiel die entsprechenden Pixel eines Stereo-Displays auf die Amplitude von 0 (Null) gesetzt und somit ausgeschaltet werden. Werden keine holographischen Segmente erzeugt, sieht der Betrachter durch die Lichtleiteinrichtung hindurch in einem großen Sichtfeld eine zweidimensionale oder dreidimensionale stereoskopische Darstellung.

In Fig. 10 ist schematisch ein derartiges Head-Mounted-Display dargestellt. Das Head- Mounted-Display weist einen SLM 100 zur Erzeugung eines stereoskopischen Segments und einen SLM 101 für die Erzeugung wenigstens eines holographischen Segments auf. Ein optisches System 102 ist so im Head-Mounted-Display vorgesehen und angeordnet, dass der SLM 100 vergrößert dargestellt wird. Das Licht wird dabei in eine Ebene einer Austrittspupille 103 gerichtet, in der sich ein Auge 104 eines Benutzers des Head-Mounted- Displays befindet. Hierbei wird ein großes Sichtfeld 105, das mittels eines stereoskopisch erzeugten Segments gebildet wird, erzeugt. Ferner weist das Head-Mounted-Display eine Lichtleiteinrichtung 106 auf, die gemäß den Figuren 5, 6 bis 8 ausgebildet sein kann. Diese Lichtleiteinrichtung 106 ist zwischen dem Auge 104 des Benutzers und dem optischen System 102 vorgesehen. In die Lichtleiteinrichtung 106 wird seitlich Licht eingekoppelt, das vom SLM 101 mit entsprechender Information moduliert wird und ausgeht. Der SLM 101 wird zur Erzeugung des wenigstens einen holographischen Segments mit hinreichend kohärentem Licht beleuchtet. Aus der Lichtleiteinrichtung 106 wird dann ein holographisches Segment ausgekoppelt, das eine dreidimensionale holographisch erzeugte Darstellung zeigt und gegebenenfalls der Augenbewegung des Benutzers nachgeführt werden kann. Der Benutzer des Head-Mounted-Displays würde dann weiterhin durch diese Lichtleiteinrichtung 106 hindurch stereoskopische Inhalte bzw. Darstellungen oder Szenen wahrnehmen. Es können jedoch zusätzlich ausgewählte holographische Segmente je nach Blickrichtung des Auges des Benutzers aus der Lichtleiteinrichtung 106 holographisch ausgekoppelt und dreidimensionale Inhalte bzw. Szenen dargestellt werden.

Das Head-Mounted-Display in Fig. 10 ist nur schematisch dargestellt. Im Allgemeinen kann der optische Aufbau eines stereoskopischen Head-Mouted-Displays nicht unverändert übernommen werden, um auch holographische Segmente mit diesem zu erzeugen, sondern es muss beispielsweise der Abstand des optischen Aufbaus zum Auge des Betrachters angepasst werden, damit die Lichtleiteinrichtung für die holographische Darstellung noch zwischen dem Auge des Benutzers und dem optischen Aufbau des stereoskopischen Head- Mounted-Displays passt. Die Kombination soll auch nicht auf die gezeigte Ausführungsform eines stereoskopischen Head-Mounted-Displays beschränkt sein.

Zudem sind 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 jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.