Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Informationen, wie Objekte oder Szenen, die einen geringen Energieverbrauch vorsieht. Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf Augmented Reality (AR; Erweiterte Realität) - Anzeigevorrichtungen bzw. Displays. Hierunter fallen beispielsweise Head-Mounted-Displays als auch Head-Up-Displays. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass die Erfindung auf derartige Displays nicht beschränkt sein soll. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Darstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Informationen, mit dem ein reduzierter Energieverbrauch bei einer Anzeigevorrichtung bewirkt werden soll.

In Anzeigevorrichtungen zur Darstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Szenen werden häufig sogenannte räumliche Lichtmodulatoren eingesetzt, mit denen das auftreffende Licht entsprechend der geforderten und darzustellenden Information moduliert werden kann. Hierbei sind verschiedene Arten von räumlichen Lichtmodulatoren, die auch als SLM bezeichnet werden, bekannt. Ein hierfür gebräuchlicher räumlicher Lichtmodulator ist beispielsweise ein LCoS-SLM (Liquid Crystal on Silicon), der das einfallende Licht reflektiert anstatt zu transmittieren. LCoS-SLM sind in ihrer Ausdehnung üblicherweise sehr klein, z.B. mit Diagonalen von kleiner 20 mm, können jedoch eine sehr große Anzahl an Pixel aufweisen, z.B. 4000 x 2000 Pixel. LCoS-SLM existieren sowohl zur Modulation von Amplitude als auch zur Modulation von Phase des Lichts als kommerzielles Produkt. Der Vorteil eines LCoS-SLM liegt eindeutig in seiner Reflektivität. Jedoch gibt es auch kleinere Nachteile, wie beispielsweise dessen Geschwindigkeit, die durch die Reaktionszeit der Flüssigkristalle im SLM begrenzt wird. Ein LCoS-SLM kann eine Bildfrequenz von z.B. 60 Hz erreichen, in einigen Fällen auch wenige Hundert Hertz, z.B. 180 Hz oder 240 Hz. Jedoch kann eine Bildfrequenz von größer 500 Hz nicht erzielt werden.

Ein weiterer SLM-Typ ist ein MEMS-SLM (Micro Electro-Mechanical Mirror Systems), dessen wesentlicher Vorteil gegenüber einem LCoS-SLM seine höhere Geschwindigkeit ist. Ein weiterer Vorteil liegt in den Modulationswerten, Phasenwerten oder Amplitudenwerten, die stabiler einstellbar und weniger fehleranfällig sind als jene eines LCoS-SLM. Zum Beispiel lassen sich bei einem MEMS-SLM die Modulationswerte benachbarter Pixel besser unabhängig voneinander einstellen, während bei einem LCoS-SLM die Modulationswerte benachbarter Pixel sich ungewünscht gegenseitig beeinflussen können. Auf der anderen Seite sind kommerziell erhältliche amplitudenmodulierende MEMS-SLM zurzeit auf binäre Typen begrenzt, wobei phasenmodulierende MEMS-SLM zurzeit nicht auf dem Displaymarkt zu finden sind, sondern vielmehr beispielsweise im Bereich der Lithographie eingesetzt werden. Zudem weisen derartige MEMS-SLM eine relativ geringe Pixelanzahl auf, z.B. weniger als VGA (640 x 480 Pixel).

Im Allgemeinen erhöhen sich der Aufwand und die Kosten für die Herstellung eines neuen räumlichen Lichtmodulators (SLM) mit der Anzahl an Pixeln. Zudem spielt der Energieverbrauch bzw. Stromverbrauch in einer Anzeigevorrichtung eine wichtige Rolle. Hierzu muss auch der Stromverbrauch des räumlichen Lichtmodulators betrachtet werden. Ein wesentlicher Teil des Stromverbrauchs eines räumlichen Lichtmodulators ist auf die Datenübertragung zu den Pixeln des räumlichen Lichtmodulators zurückzuführen. Der Energieverbrauch hängt jedoch auch von der Länge der Datenleitungen vom Rand des räumlichen Lichtmodulators zu den einzelnen Pixeln ab. Ein in seiner Ausdehnung kleiner räumlicher Lichtmodulator mit einer im Durchschnitt geringeren Pixelanzahl hat kürzere Datenleitungen und damit meist einen geringeren Energieverbrauch. Daher kann ein derartiger räumlicher Lichtmodulator energieeffizienter sein, selbst wenn er mit hohen Bildraten bzw. Bildfrequenzen betrieben wird, d.h. wenn dieselbe Anzahl an Pixeln pro Zeiteinheit beschrieben wird im Vergleich zu einem räumlichen Lichtmodulator mit einer hohen Anzahl an Pixeln aber geringerer Bildrate.

Für eine mobile Anzeigevorrichtung, wie z.B. ein Head-Mounted-Display, das an einem Kopf eines Betrachters oder Benutzers angebracht ist und nicht über ein Kabel mit einem Stromnetz verbunden werden kann, ist der Energieverbrauch ein besonders wichtiger Faktor.

Hierbei wäre eine Anzeigevorrichtung als vorteilhaft anzusehen, die die Verwendung eines räumlichen Lichtmodulators mit einer kleinen Anzahl an Pixeln ermöglicht. Andererseits ist zur Erzeugung eines großen Sichtfelds (FoV - Field of View) mit einer guten Auflösung für ein Head-Mounted-Display (HMD) eine große Anzahl an Pixeln erforderlich. Ein typischer Wert liegt bei 60 Pixel/Grad Sichtfeld für die Darstellung eines flachen zweidimensionalen (2D) Bildes, da dieser Wert (60 Pixel/Grad Sichtfeld) der Auflösung des menschlichen Auges entspricht. Für eine holographische Darstellung einer dreidimensionalen (3D) Szene ist jedoch eine größere Anzahl an Pixeln pro Grad Sichtfeld erforderlich.

Ein Sichtfeld von beispielsweise 60 Grad x 30 Grad erfordert dann 3600 Pixel x 1800 Pixel bei der Erzeugung eines flachen zweidimensionalen Bildes, jedoch werden viel mehr Pixel, zum Beispiel 15000 Pixel x 7500 Pixel, für die Erzeugung eines holographischen Bildes gefordert. Es existieren bereits LCoS-SLM mit einer Auflösung von ca. 4000 Pixel x 2000 Pixel als kommerzielle Produkte. Diese weisen jedoch immer noch wesentliche Nachteile auf. Häufig wird eine höhere Auflösung durch Verwendung kleinerer Pixel erreicht, zum Beispiel 3 bis 5 Mikrometer große Pixel, wodurch sich bei einem LCoS-SLM die Fehleranfälligkeit der Modulationswerte, beispielsweise die ungewünschte Beeinflussung der Modulationswerte durch benachbarte Pixel, verstärkt. Werden jedoch größere Pixel, zum Beispiel 8 bis 10 Mikrometer große Pixel, verwendet, so werden bei der Auflösung von 4000 x 2000 Pixel beispielsweise eine Größe und ein Gewicht des LCoS-SLM erhalten, die für das Bauvolumen und das Gesamtgewicht eines Head-Mounted-Displays immer noch nachteilig sind. Die Größe würde sich dann auch nachteilig auf die Herstellungskosten des LCoS-SLM auswirken.

Beispielsweise sind aus Dokumenten der Anmelderin, wie z.B. WO 2018/146326 A1 , WO 2019/012028 A1 , WO 2018/21 1074 A1 , WO 2019/076963A, Anzeigevorrichtungen in Form von Head-Mounted-Displays bekannt, die jeweils einen Lichtleiter, eine Einkopplungseinrichtung und eine Auskopplungseinrichtung sowie zusätzliche optische Elemente aufweist, die vor dem Einkoppeln des Lichts in den Lichtleiter im Lichtweg angeordnet sind. Head-Mounted-Displays, die keinen Lichtleiter aufweisen, sondern eine Anordnung von Fokussiermitteln, wie beispielsweise Linsenelemente und/oder gekrümmte Spiegelelemente, sind beispielsweise aus der US 2010/0097671 oder der US 2013/0222384 bekannt.

In der US 2013/0222384 wird eine segmentierte Mehrfachabbildung eines räumlichen Lichtmodulators beschrieben. Hierbei wird ein großes Sichtfeld erzeugt, indem zeitsequentiell durch Abbildung des räumlichen Lichtmodulators verschiedene Segmente erzeugt werden, wobei jeweils eine Abbildung des räumlichen Lichtmodulators an eine andere Position im Sichtfeld durchgeführt wird. In einer Ausführungsform der US 2013/0222384 wird zum Erzeugen der Segmente eine Anordnung von zwei Spiegeln verwendet, die gleichsinnig gedreht werden.

Während in Anzeigevorrichtungen, wie z.B. Fernseher, Notebooks oder Tablets oder auch VR (Virtual Reality) -Head-Mounted-Displays, normalerweise das gesamte Sichtfeld oder zumindest der größte Teil davon mit Inhalten oder Informationen gefüllt ist, ist dies bei einer AR (Augmented Reality) - Anzeigevorrichtung bzw. AR-Display nicht der Fall. Derartige AR- Displays werden auch als Mixed-Reality-Displays bezeichnet und befähigen einer Person durch ein transparentes oder halbtransparentes System hindurchsehen, um seine reale Umgebung zu betrachten und zusätzlich auch Bilder von virtuellen Objekten, wie z. B. Text, Grafiken, Videos usw., zu sehen, die erzeugt werden, um als ein Teil der realen Umgebung durch Überlagerung mit dieser zu erscheinen. Die Einblendung oder Darstellung oder Überlagerung von zusätzlichen Informationen mit der natürlichen Wahrnehmung oder Umgebung einer Person wird daher als erweiterte Realität (Augmented Reality; AR) bezeichnet. Diese zusätzlich dargestellten Informationen, wie z.B., genauer angegeben als, Geschwindigkeitsanzeigen, Temperaturanzeigen, Schilder, Warnungen, oder auch Assistenzfunktionen, Navigationssystemfunktionen, Radiofunktionen oder Shoppinganzeigen, werden dabei in das Sichtfeld einer Person eingeblendet, ohne dass die Person dadurch in ihrem Verhalten oder Bedienverhalten störend beeinflusst wird. Für ein AR-Display ist es daher wichtig, dass ein Benutzer neben den virtuell erzeugten Objekten weiterhin seine reale Umgebung beobachten kann. Daher darf nur ein kleiner Teil der realen Umgebung durch den Inhalt der Objekte verdeckt werden, der dem Benutzer durch das AR-Display angezeigt wird. Ein AR-Display erfordert jedoch im Vergleich zu Anwendungen einer Anzeigevorrichtung als Fernseher oder VR-HMD eine höhere Helligkeit, da der Benutzer die Information bzw. virtuellen Objekte auch in einer Umgebung mit hellem Sonnenlicht in etwa auf derselben Helligkeitsstufe wie in der realen Umgebung sehen sollte. Für ein AR-Display, z.B. ein AR- Head-Mounted-Display (AR-HMD), als mobiles Gerät besteht zudem gleichzeitig die Notwendigkeit eines geringen Energieverbrauchs.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die/das eine dreidimensionale Darstellung von Informationen erlaubt. Ferner soll die Vorrichtung kompakt und ein geringes Gewicht aufweisen und zudem energieeffizient sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist eine Anzeigevorrichtung vorgesehen, die insbesondere als AR (Augmented Realityj-Anzeigevorrichtung bzw. AR-Display ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das AR-Display als AR-Head-Mounted-Display oder als AR-Head-Up-Display ausgebildet. Die Vorrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung, eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung, ein optisches System und eine Steuereinrichtung auf. Die Beleuchtungseinrichtung ist zum Aussenden von Licht, z.B. von im Wesentlichen kohärentem Licht, vorgesehen. Die räumliche Lichtmodulationseinrichtung ist zum Modulieren von, von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandtem Licht vorgesehen und kann wenigstens einen räumlichen Lichtmodulator aufweisen. Das optische System wiederum ist zum Erzeugen wenigstens eines Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment vorgesehen und weist neben wenigstens einem Abbildungselement eine Ablenkeinrichtung zum Richten des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung an eine definierte Position im Sichtfeld eines Benutzers auf. Die Steuereinrichtung ist mit der Beleuchtungseinrichtung und der Ablenkeinrichtung gekoppelt und zur Steuerung oder Schaltung der Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit von einer Ansteuerung der Ablenkeinrichtung ausgebildet.

Die Erfindung soll anhand eines AR-Displays, insbesondere eines AR-Head-Mounted- Displays, näher erläutert werden, jedoch nicht auf diese Art von Displays beschränkt sein, wie bereits dargelegt. Ein AR-Display ist eine Anzeigevorrichtung, bei der virtuelle Informationen oder Objekte der realen Umgebung einer das AR-Display verwendenden Person oder Benutzers überlagert werden, so dass der Benutzer zusätzliche Informationen erhalten kann, die ihm bei der Betrachtung seiner realen Umgebung von Nutzen sind oder sein können. Beispielsweise könnten dem Benutzer der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung bzw. Vorrichtung bei einem Stadtrundgang Informationen hinsichtlich einer Sehenswürdigkeit oder Navigationshinweise eingeblendet werden, die dann der realen Umgebung im Sichtfeld des Benutzers überlagert werden. Um eine derartige Überlagerung von virtuellen Informationen mit realen Informationen im Sichtfeld eines Benutzers zu erreichen, weist das optische System der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung eine Ablenkeinrichtung auf, mit der ein vom optischen System erzeugtes Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung an eine im Sichtfeld des Benutzers definierte Position oder Ort gerichtet ist, um dort die geforderte Information oder das geforderte Objekt mit der realen Umgebung zu überlagern und dem Benutzer anzuzeigen. Hierfür ist die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung mit der Beleuchtungseinrichtung und der Ablenkeinrichtung gekoppelt, um die Beleuchtungseinrichtung wie auch die Ablenkeinrichtung entsprechend ansteuern zu können. Die Beleuchtungseinrichtung wird von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Ablenkeinrichtung angesteuert bzw. geschaltet. Das bedeutet, dass die Ablenkeinrichtung des optischen Systems angesteuert wird und die Position im Sichtfeld einstellt, an der die virtuelle Information oder das virtuelle Objekt angezeigt bzw. dargestellt werden soll. Ist die geforderte Position im Sichtfeld erreicht, wird die Beleuchtungseinrichtung mittels der Steuereinrichtung angesteuert, so dass die Beleuchtungseinrichtung entsprechend Licht aussendet, das auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung auftrifft und ein Bild von dieser mittels des optischen Systems erzeugt wird. Dieses Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung wird als Segment somit an die definierte Position im Sichtfeld des Benutzers gerichtet und mit der realen Umgebung im Sichtfeld überlagert, so dass der Benutzer die damit dargestellte Information betrachten kann.

Auf diese Weise kann eine, eine geringe Anzahl an Komponenten aufweisende und somit kompakte und ein geringes Gewicht aufweisende Anzeigevorrichtung zur Darstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Informationen geschaffen werden. Zudem kann erreicht werden, dass die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung energieeffizient dem Benutzer eine geforderte Information oder Informationen darstellt, da nur dann Daten zur Erzeugung der darzustellenden virtuellen Information an die räumliche Lichtmodulationseinrichtung gesendet bzw. übertragen oder von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung selbst erzeugt werden, wenn die Steuereinrichtung die Beleuchtungseinrichtung entsprechend ansteuert, um Licht auszusenden. Das bedeutet, dass eine Berechnung der darzustellenden virtuellen Information, wie beispielsweise eine Berechnung und Aufsummieren von Subhologrammen für ein Gesamthologramm zur Darstellung einer holographischen dreidimensionalen Information oder Objekt oder auch eine Art von Bildbearbeitung wie Unschärfe von Objekten, die außerhalb des Fokus eines Benutzers liegen, für die Darstellung einer stereoskopischen Szene, und deren Anzeige nur für jene Bereiche im Sichtfeld erfolgt, in denen eine virtuelle Information mittels der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung auch dargestellt bzw. angezeigt werden soll. Für andere Bereiche im Sichtfeld, in denen keine virtuelle Information angezeigt werden soll, werden keine Daten berechnet oder in einer anderen Ausführung keine Daten berechnet und an die räumliche Lichtmodulationseinrichtung übertragen. Auf diese Weise kann somit der Energieverbrauch, allein für eine Datenübertragung, erheblich reduziert werden.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann somit vorteilhaft als Augmented-Reality- Display zur Kombination von realer Umgebung und dargestellter bzw. eingeblendeter virtueller Information, wie z.B. zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Objekten, ausgebildet sein. Das erzeugte wenigstens eine Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment, das eine virtuelle Information aufweist, nimmt dabei nur einen Bruchteil, beispielsweise 2% bis 30% oder auch nur 5% bis 20%, des Sichtfeldes ein. Das bedeutet, das Sichtfeld wird nur mit wenig virtueller Information gefüllt. Mit anderen Worten, das dargestellte Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment oder auch die dargestellten Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente füllen das Sichtfeld nicht komplett aus bzw. bilden nur einen Teil des Sichtfelds, so dass zwischen dargestellten virtuellen Informationen, die jeweils eine komplette virtuelle Information bilden, Lücken oder Bereiche im Sichtfeld vorliegen, die mit der realen Information gefüllt sind bzw. in denen ein Benutzer seine reale Umgebung betrachten kann. Ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente oder auch mehrere Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente zusammen können somit eine virtuelle Information bilden, die wiederum von einer anderen dargestellten virtuellen Information im Sichtfeld durch eine Lücke getrennt ist, in der der Betrachter die reale Umgebung wahrnimmt.

Die darzustellende virtuelle Information kann holographisch oder stereoskopisch erzeugt werden. Ferner kann die virtuelle Information als zweidimensionale oder dreidimensionale Darstellung angezeigt werden. Auch Kombinationen von zweidimensionalen und dreidimensionalen Darstellungen sind möglich. Unter dem Begriff „virtuelle Information“ soll gemäß der Erfindung nicht nur die komplett erzeugte virtuelle Information, wie z.B. ein Objekt oder eine Szene, verstanden werden, sondern auch nur ein Teil der virtuellen Information, wie z.B. ein Teil eines Objekts oder ein Teil einer Szene. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das optische System zur Erzeugung von wenigstens zwei Bildern der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und entsprechend der Anzahl der Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zur Erzeugung von virtuellen Sichtbarkeitsbereichen vorgesehen ist, wobei die wenigstens zwei Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente im Sichtfeld vorliegen.

Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente im Sichtfeld miteinander kombiniert sein und/oder sich einander teilweise überlappen oder über eine Lücke voneinander beabstandet sein.

Die Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung werden vorzugsweise zeitsequentiell im Sichtfeld erzeugt.

Durch die Erzeugung von wenigstens zwei Bildern der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und deren Darstellung im Sichtfeld eines Benutzers der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung wird eine segmentierte Darstellung der virtuellen Informationen im Sichtfeld geschaffen. Durch eine Kombination von mehreren Bildern der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente kann ein großes Sichtfeld bzw. ein großer Betrachtungswinkel geschaffen werden. Beispielsweise kann eine bestimmte Anzahl an Segmenten genutzt werden, wie beispielsweise mehr als 10 Segmente, mehr als 30 Segmente oder auch mehr als 50 Segmente, die eine Darstellung von virtuellen Informationen im Sichtfeld eines Benutzers ermöglicht.

Die Anzahl der Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente kann vorteilhaft in jedem Frame zwischen einem minimalen Wert, z.B. ein Bild als Segment, und einem maximalen Wert, z.B. 10 bis 50 Bilder als Segmente, unterschiedlich einstellbar sein und die Position der Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente im Sichtfeld kann in jedem Frame unterschiedlich einstellbar sein.

Die Bestimmung der Anzahl und der Position der Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente im Sichtfeld ist dabei von einer realen Umgebung eines Benutzers abhängig ist. Das bedeutet, dass die Anzahl und Position der Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in Abhängigkeit von der realen Umgebung eingestellt werden kann. Die Anzahl und die Position der dargestellten Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente ist somit variabel und je nach geforderter virtueller Information im Sichtfeld einstellbar. Hierzu beobachtet der Benutzer bzw. Betrachter die dargestellte zweidimensionale und/oder dreidimensionale Information oder das dargestellte zweidimensionale und/oder dreidimensionale Objekt durch einen virtuellen Sichtbarkeitsbereich in einer Betrachterebene.

Das bedeutet, bei der Erzeugung jedes einzelnen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment wird ein virtueller Sichtbarkeitsbereich in der Betrachterebene erzeugt, wobei alle erzeugten virtuellen Sichtbarkeitsbereiche für ein Auge des Betrachters an einer gleichen Position in der Betrachterebene entstehen und sich miteinander überlagern sollen.

Dieser Sachverhalt soll gemäß der Erfindung so ausgelegt werden, dass bei einer holographischen Erzeugung und Darstellung der virtuellen Information in Kodierungsrichtung eines auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kodierten Hologramms ein virtuelles Betrachterfenster als virtueller Sichtbarkeitsbereich vorliegt und bei einer stereoskopischen Darstellung der virtuellen Information im Sichtfeld ein optimaler Sichtbereich, der auch„Sweet- Spot“ genannt wird, als virtueller Sichtbarkeitsbereich vorliegt. Das virtuelle Betrachterfenster und der Sweet-Spot bilden somit jeweils oder auch zusammen, je nachdem auf welche Weise die virtuelle Information dargestellt wird, einen virtuellen Sichtbarkeitsbereich in einer Betrachterebene, in der sich ein Benutzer, insbesondere ein Auge des Benutzers, zum Beobachten der erzeugten Information befindet.

So könnten beispielsweise ein oder auch mehrere Segmente einer darzustellenden dreidimensionalen Information, die in Blickrichtung des Auges eines Benutzers liegen sollen und somit auf die Netzhaut in das Zentrum der Fovea des Auges fallen, holographisch erzeugt und dargestellt werden. Jedoch könnten ein oder mehrere Segmente derselben oder einer weiteren darzustellenden dreidimensionalen Information, die nicht in Blickrichtung des Auges des Benutzers liegen sollen und somit zwar auf die Netzhaut des Auges fallen, jedoch nicht in das Zentrum der Fovea, stereoskopisch erzeugt und dargestellt werden.

Um einen möglichen Vergenz-Akkommodation-Konflikt im Wesentlichen oder komplett zu vermeiden, sollten die einzelnen Segmente zur Darstellung der virtuellen Information im Sichtfeld rein holographisch erzeugt werden, da auf diese Weise eine realistischere Tiefendarstellung der rekonstruierten Information bzw. Objekt im Vergleich zu einer stereoskopischen Darstellung der virtuellen Information erreicht werden kann.

Ferner kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung eine Abbildung der gesamten räumlichen Lichtmodulationseinrichtung oder eine Abbildung nur eines Teilbereichs der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ist. Das Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung bildet allgemein ein Segment, das der realen Umgebung bzw. dem realen Sichtfeld des Benutzers überlagert ist und daher ein Segment des Sichtfelds des Benutzers ist. Das durch die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung erzeugte Segment im Sichtfeld, das die virtuelle Information aufweist, kann durch eine Abbildung der gesamten räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, d.h. der Gesamtfläche der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, so dass alle Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zur Erzeugung des Segments beitragen, geschaffen werden. Oder das erzeugte Segment kann auch durch eine Abbildung nur eines Teiles oder Teilbereiches der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung geschaffen werden, d.h. es tragen nicht alle Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zur Erzeugung des Segments bei.

Ein einzelnes erzeugtes Segment bedeckt bzw. überdeckt somit nur einen kleinen Bereich des Sichtfelds des Benutzers der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Beispielsweise kann ein einzelnes Segment nur einen Bereich von ca. 3° x 3° oder ca. 5° x 3° oder ca. 7° x 7° des gesamten Sichtfelds bedecken, wobei die Erfindung nicht auf diese Zahlenangaben beschränkt sein soll. Das gesamte Sichtfeld kann dabei beispielsweise einen Bereich von ca. 40° x 20° oder ca. 60° x 30° oder 60° x 60° aufspannen, wobei auch hier diese Zahlenangaben nicht beschränkend wirken sollen. Das bedeutet auch, dass die Anzahl an Segmenten, die die virtuelle Information aufweisen und der realen Umgebung überlagert werden, kleiner ist als eine Anzahl an Segmenten, die benötigt werden würde, wenn das gesamte Sichtfeld durch Segmente aufgebaut würde bzw. um das gesamte Sichtfeld mittels Segmenten zu erzeugen. Wenn zum Beispiel das gesamte Sichtfeld einen Bereich von ca. 60° x 60° umfasst und die Größe eines einzelnen Segments ca. 5° x 5° ist, dann würden theoretisch gesehen 12 x 12 Segmente, d.h. 144 Segmente, gefordert werden, um das gesamte Sichtfeld erzeugen zu können. Wenn jedoch nur ca. 15% des Sichtfelds mit virtueller Information, d.h. mit z.B. zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Objekten, gefüllt werden müsste, dann könnten ungefähr nur 25 bis 30 Segmente, je nach Größe der Segmente, ausgewählt und ausreichend sein, um die geforderte Information(en) im Sichtfeld darzustellen. Somit können eine höhere Zeitersparnis und eine höhere Energieeffizienz erreicht werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ablenkeinrichtung wenigstens ein Abtastspiegelelement, das beweglich gelagert ist, oder wenigstens ein Gitterelement aufweist.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ablenkung und zum Richten des Lichts wenigstens ein Abtastspiegelelement auf. Durch seine bewegliche Lagerung kann das wenigstens eine Abtastspiegelelement sich bewegen oder rotieren und das von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugte Bild als Segment an eine definierte Position im Sichtfeld des Benutzers richten. Auf diese Weise können mehrere Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt und an definierte Positionen im Sichtfeld gerichtet werden. Als Abtastspiegelelement kann ein handelsüblicher Abtastspiegel verwendet werden. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann die Ablenkeinrichtung wenigstens ein Gitterelement aufweisen, beispielsweise ein schaltbares Gitterelement oder ein polarisationsselektives Gitterelement, wie beispielsweise ein Polarisationsgitter in Kombination mit einem Polarisationsumschalter. Die Ablenkeinrichtung kann zum Beispiel einen Stapel von Gitterelementen mit unterschiedlicher Gitterperiode aufweisen, so dass sich durch unterschiedliche Kombinationen von N Gittern 2 hoch N (2 ^N ) unterschiedliche Ablenkwinkel einstellen lassen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Ablenkeinrichtung auch eine Kombination von wenigstens einem Abtastspiegelelement und wenigsten einem Gitterelement, zum Beispiel einem Volumengitter, aufweisen. Das wenigstens eine Gitterelement oder Volumengitter weist dabei eine Winkelselektivität auf. Wird das Abtastspiegelelement so eingestellt, dass Licht innerhalb der Winkelselektivität des Gitterelements oder Volumengitters auf dieses auftrifft, wird das Licht vom Gitterelement oder Volumengitter weiter abgelenkt. Der Ablenkwinkel des Abtastspiegelelements wird so durch das Gitterelement oder Volumengitter verstärkt. Wird das Abtastspiegelelement so eingestellt, dass Licht außerhalb der Winkelselektivität eines Gitterelements oder Volumengitters auf dieses auftrifft, wird es von diesem Gitterelement oder Volumengitter nicht abgelenkt. Das Abtastspiegelelement kann genutzt werden, um von mehreren Gitterelementen oder Volumengittern, deren Winkelselektivität und Ablenkwinkel unterschiedlich eingestellt sind, eines auszuwählen, welches dann das Licht weiter ablenkt.

Die Erfindung soll jedoch nicht auf eine bestimmte Art der Ablenkeinrichtung beschränkt sein.

Um die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte virtuelle Information mit der realen Information im Sichtfeld zu überlagern, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das optische System wenigstens einen Kombinierer aufweist.

Der wenigstens eine Kombinierer kombiniert somit die Information aus der realen Umgebung des Benutzers und die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte Information im Sichtfeld des Benutzers, damit das Auge des Benutzers beide Informationen zusammen im Sichtfeld sehen und beobachten kann.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der wenigstens eine Kombinierer ein teilreflektierendes Spiegelelement sein, das Licht, das im Strahlengang von der Lichtmodulationseinrichtung ausgeht zumindest teilweise in Richtung eines Auges eines Benutzers reflektiert und Umgebungslicht wenigstens teilweise durchlässt. Im Falle eines Head-Up-Displays kann es sich bei dem wenigstens einen Kombinierer beispielsweise um eine Windschutzscheibe eines Fortbewegungsmittels, wie z.B. eines Fahrzeugs, handeln.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann der wenigstens eine Kombinierer auch ein Lichtleiter sein, aus dem im Strahlengang Licht, welches von der Lichtmodulationseinrichtung ausgeht, Richtung Auge eines Benutzers ausgekoppelt wird und der Umgebungslicht zumindest teilweise durchlässt.

Vorteilhafterweise kann die Ablenkeinrichtung zwischen der räumlichen

Lichtmodulationseinrichtung und dem Kombinierer oder zwischen der Beleuchtungseinrichtung und der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angeordnet sein. Beispielsweise kann die Ablenkeinrichtung und somit das wenigstens eine

Abtastspiegelelement in einer Fourier-Ebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angeordnet sein. Diese Fourier-Ebene wird dann weiter in die Betrachterebene, in der sich ein Auge des Benutzers befindet, mittels des optischen Systems abgebildet, in der der virtuelle Sichtbarkeitsbereich, d.h. ein virtuelles Betrachterfenster oder ein Sweet-Spot, erzeugt wird, durch das der Benutzer hindurchblicken muss, um die dargestellte virtuelle Information im Sichtfeld betrachten zu können. Wenn sich das wenigstens eine Abtastspiegelelement der Ablenkeinrichtung bewegt, bleibt die Position des virtuellen Sichtbarkeitsbereichs in der Betrachterebene fest, wobei sich jedoch das erzeugte Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an die definierte Position im Sichtfeld bewegt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ablenkeinrichtung zwei Abtastspiegelelemente aufweist, die synchronisiert zueinander rotierbar sind.

Es ist auch möglich, eine Kombination von zwei Abtastspiegelelementen zum Richten des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an eine definierte Position im Sichtfeld einzusetzen. Diese Abtastspiegelelemente können synchronisiert zueinander rotiert oder bewegt werden. Durch diese synchronisierte Bewegung der Abtastspiegelelemente zueinander kann ebenso ein Bewegen des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment bzw. der Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung an eine definierte Position im Sichtfeld erreicht werden, ohne dass sich die Position des virtuellen Sichtbarkeitsbereichs in der Betrachterebene verändert. Die Anordnung der beiden Abtastspiegelelemente in der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dann derart sein, dass beispielsweise ein Abtastspiegelelement in Lichtrichtung vor der Fourier-Ebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und das weitere Abtastspiegelelement in Lichtrichtung nach der Fourier-Ebene angeordnet ist. Ebenso kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Ablenkeinrichtung wenigstens zwei Gitterelemente aufweist, die beide synchronisiert zueinander geschaltet werden. Durch das synchronisierte Schalten beider Gitterelemente kann ebenso ein Bewegen des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment bzw. der Bildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung an eine definierte Position im Sichtfeld erreicht werden, ohne dass sich die Position des virtuellen Sichtbarkeitsbereichs in der Betrachterebene verändert. Beispielsweise kann ein Gitterelement in Lichtrichtung vor der Fourier-Ebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und das weitere Gitterelement in Lichtrichtung nach der Fourier- Ebene angeordnet sein.

Bevorzugt kann der wenigstens eine Kombinierer wenigstens ein Fokussierelement oder wenigstens eine Fokussierfunktion aufweisen.

Der wenigstens eine Kombinierer kann wenigstens ein Fokussierelement aufweisen, um die darzustellende virtuelle Information im Sichtfeld im Tiefenbereich in die geforderte Tiefe zu richten bzw. einzustellen. Dabei ist bevorzugt das Fokussierelement derart ausgebildet, dass es die Wahrnehmung der realen Umgebung im Sichtfeld nicht beeinträchtigt bzw. beeinflusst. Beispielsweise könnte hierfür das Fokussierelement als Gitterelement mit einem begrenzten Akzeptanzwinkel ausgebildet sein, vorzugsweise als Volumengitter mit einem begrenzten Akzeptanzwinkel. Der Akzeptanzwinkel ist dabei an den Einfallswinkel des die Information tragenden Lichts angepasst, jedoch nicht an den Lichteinfallswinkelbereich, in dem das Licht der realen Umgebung auf das Gitterelement auftrifft. Dadurch wird das Licht, das von der realen Umgebung auf das Gitterelement auftrifft von diesem nicht beeinflusst und tritt durch dieses ungehindert hindurch.

Der Kombinierer kann beispielsweise als teilreflektierender Spiegel oder als Lichtleiter ausgebildet sein, auf dessen Oberfläche ein Fokussierelement, beispielsweise ein Gitterelement, vorgesehen oder aufgebracht ist.

Alternativ dazu kann der wenigstens eine Kombinierer selbst eine Fokussierfunktion aufweisen, in dem er gekrümmt oder wenigstens teilweise gekrümmt ausgebildet ist. Durch die gekrümmte Ausführung des wenigstens einen Kombinierers kann eine Fokussierung des Lichts bzw. des Bilds der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an eine damit definierte z-Position (entlang der z-Richtung bzw. entlang der optischen Achse des optischen Systems) erreicht werden. Mit anderen Worten, der wenigstens eine Kombinierer kann wenigstens teilweise gekrümmt ausgebildet sein. Ist der wenigstens eine Kombinierer beispielsweise als teilreflektierendes Spiegelelement ausgebildet, so kann in einer Ausgestaltung der Erfindung die Spiegeloberfläche gekrümmt bzw. gewölbt sein, zum Beispiel in Form eines Hohlspiegels, und so eine Fokussierfunktion aufweisen. Auch eine Kombination einer gekrümmten Oberfläche mit einem zusätzlichen Gitterelement auf dieser Oberfläche des wenigstens einen Kombinierers ist beispielsweise möglich.

Der wenigstens eine Kombinierer könnte somit als eine Art Brillenglas oder auch als Windschutzscheibe ausgebildet sein. Hierbei kann er flach bzw. eben ausgebildet sein und ein Fokussierelement aufweisen. Der wenigstens eine Kombinierer könnte aber auch wenigstens teilweise gekrümmt ausgebildet sein und somit selbst als Fokussierelement wirken oder zusätzlich mit Fokussierelementen kombiniert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass in der Ablenkeinrichtung eine kontinuierliche Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements oder eine schrittweise Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelement mit einer fest definierten Schrittbreite vorgesehen ist.

Das wenigstens eine Abtastspiegelelement kann somit kontinuierlich oder schrittweise bewegt werden, um das Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an eine geforderte Position im Sichtfeld zu richten.

Eine schrittweise Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements kann beispielsweise derart erfolgen, dass das Abtastspiegelelement um einen definierten Wnkel bewegt wird und dann gestoppt wird, um in diesem Moment an dieser definierten festen Abtastspiegelelementposition die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend derart anzusteuern, dass die Beleuchtungseinrichtung Licht aussendet, damit ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment erzeugt wird und dieses Segment an die mit dem Abtastspiegelelement angefahrene Position im Sichtfeld gerichtet wird. Das bedeutet, nur im Stopp-Zustand des Abtastspiegelelements steuert die Steuereinrichtung die Beleuchtungseinrichtung an, so dass das von dieser ausgesandte Licht mittels der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mit der geforderten Information moduliert und ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mittels des optischen Systems erzeugt wird, das dann an die vom Abtastspiegelelement vorgegebene Position im Sichtfeld gerichtet wird. Nachdem das Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt und an die geforderte Position im Sichtfeld gerichtet wurde, wird das Abtastspiegelelement mittels der Steuereinrichtung um einen weiteren definierten Winkel bewegt, wobei das Abtastspiegelelement dann wieder in seiner Bewegung gestoppt wird, damit ein weiteres Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt und an eine andere definierte Position im Sichtfeld gerichtet werden kann. Eine derartige Start-Stopp-Bewegung des Abtastspiegelelements ist mit einer hohen Geschwindigkeit möglich. Hierfür sind bereits geeignete Spiegelelemente bekannt. Die Beleuchtungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollte hierfür wenigstens eine Lichtquelle aufweisen, die gepulst betrieben werden kann. Die Beleuchtungseinrichtung bzw. die wenigstens eine Lichtquelle befindet sich dann nur solange im eingeschalteten Zustand solange sich das Abtastspiegelelement im Stopp- Zustand befindet. Wenn sich das Abtastspiegelelement in Bewegung befindet, ist die Beleuchtungseinrichtung bzw. die Lichtquelle in einem AUS-Zustand.

Alternativ zu einer schrittweisen Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements kann dieses auch eine kontinuierliche Bewegung vorsehen. Eine kontinuierliche Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements würde jedoch auch eine kontinuierliche Verschiebung des erzeugten Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung bewirken. Dies ist jedoch unerwünscht. Um einer derartigen kontinuierlichen Bewegung des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung nach dessen Erzeugung entgegenzuwirken, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass bei einer kontinuierlichen Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements das wenigstens eine Abtastspiegelelement mit einem Kompensationsspiegelelement kombiniert ist, das eine synchronisierte Bewegung zur Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements derart vornimmt, dass bei gleichsinniger Bewegung beider Spiegelelemente ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung an einer festen gleichbleibenden Position erzeugbar ist und bei gegensinniger Bewegung beider Spiegelelemente ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung im Sichtfeld verschiebbar ist. Durch das Vorsehen eines Kompensationsspiegelelements, das steuerbar ausgebildet ist, kann das Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung während seiner Erzeugung an der gleichen geforderten Position gehalten und somit an eine definierte Position im Sichtfeld gerichtet werden. Das Kompensationssteuerelement kann ebenfalls von der Steuereinrichtung angesteuert werden. Beide Bewegungen, d.h. die Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements und die dazu synchronisierte Bewegung des Kompensationsspiegelelements, werden somit miteinander kombiniert, um ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an eine geforderte Position im Sichtfeld zu richten. Beispielsweise könnte das wenigstens eine Abtastspiegelelement mit dem Kompensationsspiegelelement derart kombiniert sein, dass während der kontinuierlichen Bewegung des Abtastspiegelelements dieser eine Position erreicht, an der ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt werden soll, dieses Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung nun jedoch aufgrund der kontinuierlichen Bewegung des Abtastspiegelelement nicht weiterhin an die definierte Position richtbar ist wie gefordert. Das Kompensationsspiegelelement ist dabei derart ansteuerbar, dass dieses eine Bewegung synchronisiert zur Bewegung des Abtastspiegelelements ausführt. Dadurch wird das erzeugte Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment in entgegengesetzter Richtung zur Bewegungsrichtung des Abtastspiegelelements verschoben bzw. bewegt, so dass es durch diese Kompensationsbewegung des Kompensationsspiegelelements an die geforderte definierte Position im Sichtfeld verschoben und gerichtet werden kann. Ein nachfolgend erzeugtes Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung wird auf dieselbe Art und Weise an seine definierte Position im Sichtfeld gerichtet. Die synchronisierte Bewegung des Kompensationsspiegelelements wird jedoch nur solange durch Ansteuerung der Steuereinrichtung aufrechterhalten, solange sich die Beleuchtungseinrichtung bzw. die wenigstens eine Lichtquelle in einem AN-Zustand befindet. Mit anderen Worten, eine gleichsinnige Bewegung des Abtastspiegelelements und des Kompensationsspiegelelements kann, solange sich die Beleuchtungseinrichtung in einem AN-Zustand befindet, vorgesehen sein. Eine Bewegung des Kompensationsspiegelelements in seinen Ausgangszustand kann dann erfolgen, wenn sich die Beleuchtungseinrichtung bzw. die wenigstens eine Lichtquelle in einem AUS-Zustand befindet.

Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass eine kontinuierliche Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements mit unterschiedlichen vordefinierten Geschwindigkeiten oder eine schrittweise Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements mit unterschiedlichen anpassbaren Schrittbreiten zur Erzeugung von wenigstens zwei Bildern der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente im Sichtfeld innerhalb eines Frames vorgesehen ist.

Bei der Erzeugung von zwei oder mehreren Bildern der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente kann das Richten der Segmente an die geforderte definierte Position im Sichtfeld mittels des wenigstens einen Abtastspiegelelements mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bei einer kontinuierlichen Bewegung oder unterschiedlichen Schrittbreiten bei einer schrittweisen Bewegung erfolgen. Die Geschwindigkeit oder die Schrittbreite der Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements hängt dabei von der geforderten Position des zu erzeugenden Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment im Sichtfeld des Benutzers ab. Soll beispielsweise eine virtuelle Information für den Benutzer der erfindungsgemäßen Vorrichtung im linken Bereich des Sichtfelds dargestellt bzw. angezeigt werden und ebenfalls eine virtuelle Information im rechten Bereich des Sichtfelds, so wird beispielsweise zum Richten und Anzeigen des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment im linken Bereich des Sichtfeldes eine normaldefinierte Geschwindigkeit gefordert, während zum Richten und Anzeigen des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment für den rechten Bereich des Sichtfeldes danach eine größere Geschwindigkeit des wenigstens einen Abtastspiegelelements erforderlich ist, da beide virtuelle Informationen im Sichtfeld weit auseinander liegen, jedoch der Benutzer diese Informationen möglichst gleichzeitig betrachten möchte. Um dies zu gewährleisten, muss das Abtastspiegelelement mit einer größeren Geschwindigkeit betrieben werden, damit das Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment im rechten Bereich des Sichtfelds möglichst zeitnah mit dem Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung im linken Bereich des Sichtfelds angezeigt werden kann. Würden jedoch virtuelle Informationen nur im linken Bereich des Sichtfeldes notwendig sein und eng beieinander liegen, so kann das wenigstens eine Abtastspiegelelement mit einer geringeren Geschwindigkeit zwischen den beiden oder mehreren Darstellungen von virtuellen Informationen betrieben werden. Mit anderen Worten, es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeit oder die Schrittbreite der Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements an die definierte Position des jeweiligen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment im Sichtfeld angepasst ist.

Aufgrund von Aberrationen, die durch das optische System erzeugt werden könnten, könnte die Größe und die Form der erzeugten Segmente mit der Position im Sichtfeld variieren. Um derartige Größenänderungen und Formänderungen von Segmenten im Sichtfeld zu korrigieren, könnte die Geschwindigkeit oder die Schrittbreite der Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements ebenfalls entsprechend variiert werden.

Ferner kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Größe und/oder Form des wenigstens einen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment in aufeinanderfolgenden Frames variierbar ist oder die Größe und/oder Form der wenigstens zwei Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente mit der definierten Position im Sichtfeld innerhalb eines Frames oder in aufeinanderfolgenden Frames variierbar ist.

Eine Änderung der Größe und/oder Form des wenigstens einen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment in aufeinanderfolgenden Frames ist insbesondere sinnvoll, wenn sich auch die Größe und/oder Form der dargestellten Szene oder Objekte in aufeinanderfolgenden Frames ändert und mit einer festen Zahl von Segmenten dargestellt werden soll.

Ändert sich beispielsweise die Größe eines Objektes, so dass es in einem Frame mit einem einzelnen Segment dargestellt werden kann, im nächsten Frame aber geringfügig größer ist als das Segment, so kann es vorteilhafter sein, eher die Größe und/oder Form des wenigstens einen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment anzupassen als dieses Objekt durch zwei Segmente fester Größe darzustellen. Eine Änderung der Größe oder Form des wenigstens einen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment mit der definierten Position im Sichtfeld innerhalb eines Frames kann dem gleichen Zweck dienen, kann aber auch verwendet werden, wenn in bestimmten Bereichen des Sichtfeldes eine höhere Auflösung benötigt wird als in anderen Bereichen. Beispielsweise könnten im mittleren Bereich des Sichtfeldes in ihrer Ausdehnung kleine Segmente mit feiner Auflösung und im Randbereich des Sichtfeldes in ihrer Ausdehnung große Segmente mit gröberer Auflösung erzeugt werden.

Eine Änderung der Größe oder Form des wenigstens einen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment mit der definierten Position im Sichtfeld innerhalb eines Frames kann aber auch beispielsweise zur Vereinfachung des optischen Systems dienen. Dies nimmt in Kauf, dass sich bei der Erzeugung des wenigstens einen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment bei einem einfachen optischen System eine Änderung der Vergrößerung mit der Position im Sichtfeld oder Änderungen der optischen Verzeichnungen, die die Form des Bildes beeinflussen, ergeben können.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Kombinierer als teilreflektierendes Spiegelelement oder als Lichtleiter ausgebildet ist.

Der wenigstens eine Kombinierer könnte als teilreflektierendes Spiegelelement ausgebildet sein. Dieses teilreflektierende Spiegelelement könnte beispielsweise eine Windschutzscheibe in einem Fortbewegungsmittel oder auch ein Brillenglas sein.

Auch könnte der wenigstens eine Kombinierer als Lichtleiter ausgebildet sein, wobei das Licht im Lichtleiter aufgrund von Totalreflexion propagiert. Der Lichtleiter als Kombinierer ist Teil des optischen Systems und dient auch zur Erzeugung des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment. Das Licht der realen Umgebung des Benutzers kann dabei ungehindert durch den Lichtleiter als Kombinierer hindurchdringen, wodurch das wenigstens eine, von der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als die virtuelle Information tragende Segment mit der realen Umgebung des Nutzers im Sichtfeld überlagert wird.

Vorteilhafterweise kann in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Ablenkeinrichtung als schaltbares Einkopplungselement zur Einkopplung des Lichts in den als Lichtleiter ausgebildeten Kombinierer und/oder als Auskopplungselement zur Auskopplung des Lichts aus dem als Lichtleiter ausgebildeten Kombinierer ausgebildet ist.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der der Kombinierer als Lichtleiter ausgebildet ist, kann die Ablenkeinrichtung zum Richten des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung an eine definierte Position im Sichtfeld als schaltbares Einkopplungselement und/oder auch als schaltbares Auskopplungselement ausgeführt sein. Beispielsweise kann mittels eines schaltbares Auskopplungselements Licht an unterschiedlichen Positionen des Lichtleiters aus dem Lichtleiter ausgekoppelt werden und so an verschiedenen Positionen im Sichtfeld ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment erzeugt werden. Als Lichtleiter könnte beispielsweise ein Lichtleiter wie er in der WO 2018/146326 A1 beschrieben ist, wobei deren Offenbarungsgehalt hier vollumfänglich mitaufgenommen sein soll, verwendet werden. Das Licht breitet sich innerhalb des Lichtleiters über eine Reflexion an den Grenzflächen des Lichtleiters aus, wobei die Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter nach einer vorher festgelegten Anzahl an Reflexionen des Lichts an Grenzflächen des Lichtleiters vorgesehen ist. Die Lichtauskopplungseinrichtung kann steuerbar ausgebildet sein, wobei die Lichtauskopplungseinrichtung derart ansteuerbar ist, dass in einem Ansteuerzustand der Lichtauskopplungseinrichtung Licht nach einer vorher festgelegten Anzahl an Reflexionen ausgekoppelt wird und in einem anderen Ansteuerzustand der Lichtauskopplungseinrichtung das Licht weiter im Lichtleiter propagiert. Ferner ist in der WO 2018/146326 A1 eine Anzeigevorrichtung beschrieben, insbesondere eine nah am Auge vorgesehene Anzeigevorrichtung, die eine Beleuchtungseinrichtung, die wenigstens eine Lichtquelle aufweist, wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung, ein optisches System und eine derartige Lichtleitvorrichtung aufweist. Für eine Abbildung oder für ein einzelnes Segment einer Mehrfachabbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kann die Auskopplung von Licht kommend von verschiedenen Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung nach Eintritt in die Lichtleitvorrichtung nach einer für alle Pixel jeweils gleichen Anzahl an Reflexionen an Grenzflächen des Lichtleiters vorgesehen sein. Für unterschiedliche Segmente der Mehrfachabbildung kann sich die Anzahl der Reflexionen des Lichts an den Grenzflächen des Lichtleiters für die Erzeugung eines Segments von der Anzahl der Reflexionen des Lichts an den Grenzflächen des Lichtleiters für die Erzeugung eines anderen Segments unterscheiden. Für unterschiedliche Segmente einer Mehrfachabbildung kann die Anzahl der Reflexionen des Lichts an den Grenzflächen des Lichtleiters gleich sein, und der Einkoppelort des Lichts in den Lichtleiter sich für diese Segmente unterscheiden. Zur Verschiebung des Einkoppelorts des Lichts in den Lichtleiter kann eine Lichtablenkeinrichtung in Lichtrichtung vor der Lichtleitvorrichtung vorgesehen sein.

Hierbei wird die Lichtablenkeinrichtung zur Verschiebung des Lichteinkoppelorts und/oder das Auskopplungselement zur Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter nur angesteuert, wenn ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an einer mit dem Ort der Auskopplung in Verbindung stehenden Position im Sichtfeld gefordert wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, in der der wenigstens eine Kombinierer ebenfalls als Lichtleiter ausgebildet ist, kann die Ablenkeinrichtung das bereits erwähnte wenigstens eine Abtastspiegelelement aufweisen.

Das optische System und der Lichtleiter sind so ausgebildet, dass von den einzelnen Pixeln der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgehende Lichtstrahlen unter im Mittel unterschiedlichen Winkeln relativ zur Oberfläche des Lichtleiter auf den Lichtleiter auftreffen und einkoppelbar sind, wodurch ein Einkoppelwinkelspektrum definierbar ist, wobei die im Lichtleiter propagierenden Lichtstrahlen unter im Mittel unterschiedlichen Winkeln relativ zu einem virtuellen Sichtbarkeitsbereich aus dem Lichtleiter auskoppelbar sind, wodurch ein Auskoppelwinkelspektrum definierbar ist.

Insbesondere könnte in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Lichtleiter wie in der WO 2019/012028 A1 ausgebildet sein, wobei deren Offenbarungsgehalt hier vollumfänglich mitaufgenommen sein soll. Dort wird ein Lichtleiter beschrieben, der derart ausgebildet ist, dass das Auskoppelwinkelspektrum des Lichts im Vergleich zum Einkoppelwinkelspektrum des Lichts vergrößert ist. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung können aber auch das Auskoppelwinkelspektrum und das Einkoppelwinkelspektrum des Lichts gleich groß sein.

Vorzugsweise kann dann das wenigstens eine Abtastspiegelelement im Strahlengang zwischen der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und dem Lichtleiter als Kombinierer angeordnet sein. Auf diese Weise kann beispielsweise durch Bewegung oder Rotation des Abtastspiegelelements der Einkopplungswinkel des Lichts in den Lichtleiter verändert werden, wodurch sich der Propagationswinkel des Lichts im Lichtleiter ebenfalls ändert. Der Lichtleiter als Kombinierer kann passive oder aktive Auskopplungselemente aufweisen. Mittels diesen Auskopplungselementen kann das Licht aus dem Lichtleiter entsprechend an verschiedenen Positionen und/oder unter unterschiedlichen Auskopplungswinkeln ausgekoppelt und somit an definierte Positionen im Sichtfeld gerichtet werden.

Beispielsweise könnte anstatt einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, die eine relativ große Pixelanzahl aufweist (z.B. größer als 1000 Pixel in einer Dimension), eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung in Verbindung mit einem Lichtleiter als Kombinierer und wenigstens einem Abtastspiegelelement verwendet werden, die eine relativ geringe Anzahl an Pixeln aufweist (z.B. kleiner als 1000 Pixel in einer Dimension). In einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik würde eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung mit einer großen Anzahl an Pixeln ein bestimmtes Einkoppelwinkelspektrum erzeugen, das in den Lichtleiter eingekoppelt werden würde, wobei das mit der Vorrichtung erzielte Sichtfeld proportional zum Einkoppelwinkelspektrum sein würde.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung mit einer geringen Pixelanzahl, z.B. mehrere Hundert Pixel in einer Richtung, verwendet. Diese räumliche Lichtmodulationseinrichtung erzeugt ein kleines Einkoppelwinkelspektrum für jedes zu erzeugende Segment im Sichtfeld. Das wenigstens eine Abtastspiegelelement ist dabei derart ausgebildet, dass der Zentralwinkel des in den Lichtleiter einzukoppelnden Lichts jeweils unterschiedlich für jedes zu erzeugende, eine virtuelle Information enthaltende Segment ist. Auf diese Weise können mit ein und demselben Lichtleiter an unterschiedlichen Positionen im Sichtfeld Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente erzeugt werden, in denen virtuelle Informationen dem Benutzer angezeigt werden. Hierbei weist jedes erzeugte Segment ein Sichtfeld an sich auf, das proportional zu dem kleinen Einkoppelwinkelspektrum ist, wobei die Kombination von mehreren Segmenten wiederum im Ganzen gesehen ein großes Winkelspektrum erzeugt.

Die Erfindung soll nicht auf einen bestimmten Typ von räumlicher Lichtmodulationseinrichtung beschränkt sein. Verschiedene Typen oder Kombinationen von mehr als einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung können ebenfalls für die Erfindung genutzt werden. Vorzugsweise kann die räumliche Lichtmodulationseinrichtung einen LCoS-SLM oder einen MEMS-SLM aufweisen.

Ein LCoS-SLM ist eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung, die eine relativ große Pixelanzahl, jedoch eine relativ niedrige Bildfrequenz aufweist. Ein MEMS-SLM hingegen weist nur eine geringe Anzahl an Pixeln auf, besitzt jedoch eine relativ hohe Bildfrequenz.

Hinsichtlich einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mit einer relativ großen Pixelanzahl könnte die räumliche Lichtmodulationseinrichtung in virtuelle Bereiche oder Teilbereiche unterteilt sein. Zur Erzeugung eines Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment, das eine virtuelle Information für den Benutzer enthält, wird nur ein derartiger virtueller Bereich oder Teilbereich der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beleuchtet und nicht die komplette räumliche Lichtmodulationseinrichtung. Jedes Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung oder in einer anderen Ausführung alle Pixel, die zur Darstellung einer virtuellen Information beitragen, werden wenigstens einem virtuellen Bereich oder Teilbereich zugeordnet. Die virtuellen Bereiche oder Teilbereiche können sich auch auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung überlappen. Im Falle von überlappenden virtuellen Bereichen oder Teilbereichen kann ein Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung auch mehr als einem virtuellen Bereich oder Teilbereich zugeordnet sein. Beispielsweise könnte die räumliche Lichtmodulationseinrichtung ein LCoS-SLM mit einer Pixelanzahl von 4000 x 2000 Pixeln sein und durch die Unterteilung des LCoS-SLM in virtuelle Bereiche oder Teilbereiche könnten jeweils durch Beleuchtung nur dieser virtuellen Bereiche oder Teilbereiche Bilder dieser Bereiche des LCoS-SLM als Segmente mit einer Größe von 400 x 400 Pixel erzeugt werden.

Für ein Einzelbild werden Daten in alle Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung oder eben nur in jene Pixel, die zur Darstellung der virtuellen Information beitragen sollen, geschrieben. Hierbei kann beispielsweise das Datenschreiben durch Zeilenabtastung auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erfolgen. Zur Erzeugung jeweils eines Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment des Sichtfelds werden die virtuellen Bereiche oder Teilbereiche der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, z.B. eines LCoS, nacheinander beleuchtet. Hierfür kann die Ablenkeinrichtung, die wenigstens ein Abtastspiegelelement aufweist, im Strahlengang zwischen der Beleuchtungseinrichtung und der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angeordnet sein und das Licht durch definierte Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements mittels der Steuereinrichtung auf die jeweiligen virtuellen Bereiche oder Teilbereiche der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung richten. Hierzu kann der Ablauf zur Beleuchtung der virtuellen Bereiche oder Teilbereiche der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung an den Ablauf des Schreibens der Daten in die Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angepasst sein. Die Bereiche bzw. Teilbereiche der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung können die gleiche Größe oder auch eine unterschiedliche Größe aufweisen.

Bei einer kontinuierlichen Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements können die virtuellen Bereiche oder Teilbereiche der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung auch eine größere Überlappung aufweisen. Beispielsweise können benachbart vorgesehene virtuelle Bereiche oder Teilbereiche einen Überlapp von nur einem Pixel oder auch um ein paar wenige Pixel aufweisen. Während des Abtastens der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung befindet sich die Beleuchtungseinrichtung nur in einem AN-Zustand bei Pixeln oder virtuellen Bereichen, die zur Darstellung einer virtuellen Information im Sichtfeld eines Benutzers beitragen. Werden eventuell Pixel oder virtuelle Bereiche auf der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung abgetastet, die nicht zur Darstellung einer virtuellen Information zu diesem Zeitpunkt beitragen, ist die Beleuchtungseinrichtung in einem AUS-Zustand.

Es könnte jedoch auch eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung mit nur einer relativ kleinen Anzahl an Pixeln, wie beispielsweise ein MEMS-SLM, verwendet werden. Hierbei könnte die Pixelanzahl unterhalb von typischen Auflösungen für eine Anzeigevorrichtung bzw. Display liegen, wie beispielsweise weniger als 640 x 480 Pixel (VGA), z.B. 200 x 200 Pixel oder 300 x 200 Pixel oder auch 400 x 400 Pixel, wobei die Pixelanzahl einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung für die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf diese offenbarten Pixelanzahlen beschränkt sein soll.

Für räumliche Lichtmodulationseinrichtungen mit einer relativ geringen Pixelanzahl kann bevorzugt die Ablenkeinrichtung im Strahlengang zwischen der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und dem wenigstens einen Kombinierer angeordnet sein. In einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung kann bevorzugt vorgesehen sein, dass ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment einer Abbildung der gesamten Fläche der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung entspricht. Daher haben vorzugsweise alle erzeugten Segmente die gleiche Größe. Die Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente werden zeitsequentiell im Sichtfeld des Benutzers dargestellt bzw. angezeigt. Dies erfolgt jeweils durch ein Einschreiben von Information, z.B. durch ein Kodieren eines Hologramms, in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung und Abbilden der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mittels des optischen Systems, wobei das jeweilige Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an eine definierte, jeweils unterschiedliche, Position im Sichtfeld mittels der Ablenkeinrichtung, z.B. mittels des wenigstens einen Abtastspiegelelements, gerichtet wird.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die im Sichtfeld des Benutzers der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusätzliche Information stereoskopisch dargestellt werden soll. Das bedeutet, dass flache bzw. ebene zweidimensionale Bilder erzeugt und dargestellt werden, wobei für das linke Auge und für das rechte Auge des Benutzers jeweils ein Bild der darzustellenden Information erzeugt wird. Das bedeutet wiederum, dass eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung für die Erzeugung eines Bildes für das linke Auge und eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung für die Erzeugung eines Bildes für das rechte Auge des Benutzers vorgesehen sein sollte. Beide erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtungen können beispielsweise gemäß einer Art Brille miteinander kombiniert werden.

Es kann eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung auch für beide Augen so vorgesehen sein, dass zum Beispiel eine Beleuchtungseinrichtung und eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung verwendet werden, wobei ein optisches System vorgesehen ist, mit dem zeitlich oder räumlich gemultiplext Licht zum linken Auge und Licht zum rechten Auge eines Benutzers gelenkt wird. Zum Beispiel kann dabei auch jedem Auge des Benutzers ein separater Kombinierer zugewiesen werden, zum Beispiel ein separater Lichtleiter für linkes Auge und ein separater Lichtleiter für rechtes Auge, wobei Licht von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mit einem Umschaltelement zeitsequentiell in den einen oder den anderen Lichtleiter eingekoppelt wird. Bei anderen Anwendungen, wie zum Beispiel einem Head-Up-Display, kann auch ein gemeinsamer Kombinierer für beide Augen eines Benutzers vorgesehen sein, beispielsweise wäre dann der Kombinierer die Windschutzscheibe eines Fortbewegungsmittels oder Fahrzeugs.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das optische System ein variables Fokussystem aufweist, mit dem der Abstand des wenigstens einen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment im Sichtfeld zum Benutzer einstellbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine varifokale Ausgestaltung aufweisen. Das bedeutet, dass die erzeugte virtuelle Information im Sichtfeld entlang der optischen Achse des optischen Systems der Vorrichtung in seiner Tiefe einstellbar ist. Als Tiefe oder Tiefenposition soll der Abstand der virtuellen Information, d.h. des erzeugten Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment, zur Betrachterebene, in der sich der Benutzer mit seinem Auge befindet, verstanden werden. Somit kann der Abstand des die virtuelle Information aufweisenden Segments mittels eines variablen Fokussystems des optischen Systems entsprechend einer geforderten Tiefenposition im Sichtfeld eingestellt werden. Vorzugsweise kann das variable Fokussystem wenigstens ein Gitterelement mit einer steuerbaren Gitterperiode oder eine Kombination von aktiven und passiven Abbildungselementen aufweisen. Das Gitterelement kann beispielsweise ein Flüssigkristallgitterelement sein. Auch kann das variable Fokussystem Kombinationen aus abstimmbaren Gitterelementen und passiven Abbildungselementen, wie z.B. Linsenelementen, aufweisen. Das variable Fokussystem kann auch ein schaltbares Gitterelement wie zum Beispiel ein schaltbares Polarisationsgitter aufweisen oder ein passives Gitter in Kombination mit einem Polarisationsumschalter.

Das variable Fokussystem ist vorzugsweise in der Nähe einer Fourier-Ebene oder in einer Fourier-Ebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angeordnet, wobei auch andere Anordnungen möglich sind. Die Fourier-Ebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung wird im Strahlengang beispielsweise zwischen der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und dem wenigstens einen Kombinierer gebildet.

Wenn das variable Fokussystem wenigstens ein Gitterelement mit einer steuerbaren Gitterperiode aufweist, dann kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Gitterelement mit einer steuerbaren Gitterperiode Prismenfunktionen und/oder Phasenfunktionen zur Korrektur von Aberrationen, verursacht durch das optische System, aufweist.

Zusätzlich zu einer Linsenfunktion kann das wenigstens eine Gitterelement auch andere Funktionen, wie Prismenfunktionen oder Phasenfunktionen, zur Aberrationskorrektur aufweisen. Diese Funktionen können in das wenigstens eine Gitterelement eingeschrieben werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Blickverfolgungssystem zur Detektion einer Blickrichtung des Benutzers vorgesehen ist.

Durch Vorsehen eines Blickverfolgungssystems kann ermittelt werden, wohin der Benutzer zu einem bestimmten Zeitpunkt im Sichtfeld seinen Blick hinwendet bzw. welcher Teil des Sichtfelds und welcher Teil oder Objekt der dargestellten virtuellen Information oder der realen Information im Sichtfeld für den Benutzer gerade von Interesse ist und daher von diesem anvisiert wird. Daraufhin wird die Tiefenposition desjenigen/derjenigen anvisierten Objekts oder Objekte in z-Richtung bestimmt, die der Benutzer aktiv anblickt bzw. anvisiert. Für reale Informationen kann deren Tiefenposition, d.h. der Abstand zum Auge des Benutzers, zum Beispiel mittels eines zusätzlichen Sensors detektiert werden. Eine eingeblendete virtuelle Information im Umfeld von oder mit inhaltlichem Bezug zu der anvisierten realen Information im Sichtfeld oder andere wichtige virtuelle Informationen, wie zum Beispiel Warnhinweise, sollten dann zum Beispiel in der gleichen Tiefe dargestellt werden wie die reale Information, die der Benutzer anvisiert. Mittels des variablen Fokussystems kann die Tiefenposition des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an diejenige Tiefenposition entlang der z-Richtung verschoben werden, die der Benutzer in diesem Moment aktiv anvisiert. Die virtuelle Information im Sichtfeld, die der Benutzer nicht anblickt oder anvisiert, könnte derart mittels Software-Systeme beeinflusst werden, dass diese Information beispielsweise leicht unscharf oder leicht verschwommen bzw. verzerrt dargestellt werden würde., oder kann wahlweise gar nicht angezeigt werden.

Zudem kann zusätzlich oder alternativ zum Blickverfolgungssystem eine Detektionseinrichtung zur Ermittlung, in welchem Bereich des Sichtfelds eine virtuelle Information darzustellen ist, vorgesehen sein.

Die Detektionseinrichtung ermittelt im Sichtfeld eines Benutzers, in welchem Bereich des Sichtfelds eine oder auch mehrere virtuelle Informationen erzeugt und angezeigt bzw. dargestellt werden sollen.

Die Beleuchtungseinrichtung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann wenigstens eine in gepulster Form ansteuerbare Lichtquelle aufweisen.

Ferner wird die Aufgabe der Erfindung auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 28 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Merkmale auf:

- Ansteuern einer Steuereinrichtung, die mit einer Beleuchtungseinrichtung zum Aussenden von Licht und einer Ablenkeinrichtung eines optischen Systems einer Anzeigevorrichtung gekoppelt ist, zum Betreiben der Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit von einer Ansteuerung der Ablenkeinrichtung, um wenigstens ein Bild einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an eine definierte Position im Sichtfeld eines Benutzers zu richten,

- Richten des Lichts auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung und Erzeugen wenigstens eines Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment mittels des optischen Systems, - Richten des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment mittels der Ablenkeinrichtung an die definierte Position im Sichtfeld des Benutzers, und

- Darstellung einer virtuellen Information im Segment im Sichtfeld des Benutzers.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine energieeffiziente Darstellung von Informationen in einem Sichtfeld eines Benutzers, da nur dann Informationen für den Benutzer dargestellt und angezeigt werden, wenn diese erforderlich sind.

Vorzugsweise kann für jeden Frame einer Bildabfolge, die mittels einer Anzeigevorrichtung dargestellt werden soll, eine Bestimmung mittels der Detektionseinrichtung erfolgen, welcher Teil oder Bereich des Sichtfelds mit virtueller Information, beispielsweise mit zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Objekten oder Szenen, gefüllt bzw. angezeigt werden soll und welcher Teil oder Bereich des Sichtfelds keine virtuelle Informationen aufweisen soll.

Mit dem optischen System können dabei wenigstens zwei Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und entsprechend der Anzahl der Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung virtuelle Sichtbarkeitsbereiche erzeugt werden, wobei die wenigstens zwei Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente im Sichtfeld des Benutzers gebildet, vorzugsweise miteinander kombiniert oder überlappt oder durch eine Lücke beabstandet, werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Kombinierer des optischen Systems eine reale Information im Sichtfeld mit virtueller Information, die durch die Darstellung des wenigstens einen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment zusätzlich im Sichtfeld erzeugt wird, überlagern.

Das wenigstens eine Bild der Lichtmodulationseinrichtung als Segment kann entsprechend einer geforderten Position im Sichtfeld erzeugt werden. Das wenigstens eine Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kann dynamisch für jeden Frame derart erzeugt werden, dass das erzeugte Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment von der Position der darzustellenden virtuellen Information im Sichtfeld für den jeweiligen Frame abhängt. Hierbei können die Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente insbesondere derart erzeugt werden, dass für einen einzelnen Frame bzw. für ein Einzelbild die virtuelle Information in Form von Objekten innerhalb einer minimalen Anzahl von Bildern der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente liegen. Das heißt, zur Darstellung einer virtuellen Information in Form von beispielsweise eines Navigationshinweises werden z. B. nur drei Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente benötigt. Für die Darstellung eines anderen Objektes als virtuelle Information können jedoch beispielsweise sieben Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente erforderlich sein. Somit hängt auch die Anzahl der zu erzeugenden Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung für die Darstellung einer virtuellen Information in Form eines Objekts von der Größe des anzuzeigenden Objekts ab. Zum Beispiel kann für eine virtuelle Information in Form eines Objekts, bei der das Objekt in seiner Größe kleiner als die Ausdehnung des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ist, das Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung derart erzeugt werden, dass das gesamte Objekt von nur einem Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment erzeugt und im Sichtfeld dargestellt wird. Hierfür kann der Mittelpunkt des Objekts beispielsweise mit dem Mittelpunkt des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment zusammenfallen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Sichtfeld in Rasterfelder unterteilt wird, wobei für jeden Frame geprüft wird, in welchem Rasterfeld des Sichtfelds eine virtuelle Information darzustellen ist, wobei die räumliche Lichtmodulationseinrichtung und wenigstens ein Abtastspiegelelement der Ablenkeinrichtung derart angesteuert werden, dass jeweils nur für das Rasterfeld, in dem die virtuelle Information pro Frame dargestellt werden soll, ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment erzeugt und an die definierte Position im Sichtfeld gerichtet wird.

Das Sichtfeld kann als eine Art Gitteranordnung ausgebildet sein, das mehrere Rasterfelder aufweist. Diese Gitteranordnung kann fest definiert und somit für jeden Frame dieselbe sein. Die Anzahl der zu erzeugenden Segmente als Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zur Darstellung von virtuellen Informationen ist jedoch kleiner als die Gesamtanzahl an Segmenten, die benötigt würde, um das gesamte Sichtfeld zu erzeugen. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Zeit zur Erzeugung eines einzelnen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment 1/M der Gesamtbildzeit, wenn M die Anzahl an Segmenten ist, die die virtuelle Information aufweisen. In dem bereits erwähnten Beispiel von einem Sichtfeld von 60° x 60°, in dem 144 Segmente erzeugt werden müssten, um das gesamte Sichtfeld zu erzeugen, läge die Anzahl an Segmenten als Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, die jeweils eine virtuelle Information aufweisen, bei M = 30. Dies wiederum würde das Ansteuern der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mit einer niedrigeren Bildfrequenz erlauben. Jedoch wäre es erforderlich, dass das optische System flexibler ausgestaltet sein müsste. Beispielsweise könnten die Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente an verschiedenen Positionen im Sichtfeld mit Lücken oder Abständen dazwischen erzeugt werden oder erzeugt werden müssen. Die Größe der Lücken oder Abstände kann dabei jeweils von Frame zu Frame verschieden sein. Dies ist somit von den jeweiligen Positionen der Segmente im Sichtfeld abhängig, so dass ein Segment im linken Sichtfeldbereich durch eine größere Lücke beabstandet von einem Segment im rechten Sichtfeldbereich erzeugbar ist. Dazu müsste beispielsweise ein Abtastspiegelelement der Ablenkeinrichtung mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegt werden, um die unterschiedlich großen Lücken zu überbrücken. Die Anzahl der Segmente M, die eine virtuelle Information aufweisen kann auch von Frame zu Frame variieren.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Sichtfeld in Rasterfelder unterteilt wird, wobei alle Rasterfelder mittels wenigstens eines Abtastspiegelelements der Ablenkeinrichtung nacheinander abgetastet werden, wobei für jeden Frame geprüft wird, in welchem Rasterfeld des Sichtfelds eine virtuelle Information darzustellen ist und nur für das jeweilige Rasterfeld, in dem auch die virtuelle Information dargestellt werden soll, ein virtuelle Information aufweisendes Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment mittels des optischen Systems erzeugt und zugeordnet wird.

Auch in dieser alternativen Ausgestaltung kann das Sichtfeld kann als eine Art Gitteranordnung ausgebildet sein, das mehrere Rasterfelder aufweist. Diese Gitteranordnung kann fest definiert und somit für jeden Frame dieselbe sein. Die Anzahl der zu erzeugenden Segmente als Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zur Darstellung von virtuellen Informationen ist auch hier kleiner als die Gesamtanzahl an Segmenten, die benötigt würde, um das gesamte Sichtfeld zu erzeugen. Hier werden jedoch alle Rasterfelder der Gitteranordnung nacheinander abgetastet, wobei jedoch nur dann ein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung durch Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung, der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung und der Ablenkeinrichtung erzeugt wird, wenn in dem jeweiligen gerade abzutastenden Rasterfeld eine virtuelle Information darzustellen ist. Die einzelnen Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente, in den eine virtuelle Information angezeigt werden soll, werden zeitsequentiell erzeugt. Die Zeit zur Erzeugung eines einzelnen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment beträgt in dieser Ausgestaltung der Erfindung 1/N der Gesamtbildzeit, wenn N die Gesamtanzahl an Segmenten ist.

Für Rasterfelder, in denen keine virtuelle Information dargestellt werden soll, wird die Beleuchtungseinrichtung somit nicht angesteuert, so dass kein Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erzeugt wird. Somit werden auch keine Daten an die räumliche Lichtmodulationseinrichtung übertragen, wodurch der Datentransfer reduziert wird. Es wäre auch möglich, sollte die Beleuchtungseinrichtung dennoch eingeschaltet sein, dass für alle Pixel, die einem Rasterfeld zugeordnet sind, in dem keine virtuelle Information anzuzeigen ist, ein globales Zurücksetzen auf ein Level erfolgt, in dem die Flüssigkristallschicht der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung derart angesteuert wird, dass sich die Flüssigkristalle zurück in eine Art Startzustand bewegen. Eine weitere Möglichkeit bestände darin, dass diese Pixel in einen Undefinierten Zustand geschalten werden.

Das wenigstens eine Abtastspiegelelement der Ablenkeinrichtung kann zum Richten des wenigstens einen Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an eine definierte Position im Sichtfeld kontinuierlich oder schrittweise mit einer definierten Schrittbreite bewegt werden.

Bei einer schrittweisen Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung jeweils eingeschaltet wird, wenn sich das wenigstens eine Abtastspiegelelement nach einer definierten Schrittbreite in einem Haltezustand bzw. in einem Stopp-Zustand befindet und die räumliche Lichtmodulationseinrichtung zur Erzeugung eines Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung beleuchtet wird, wodurch das erzeugte Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an eine definierte Position im Sichtfeld gerichtet wird. Die Beleuchtungseinrichtung wird ausgeschaltet, wenn sich das wenigstens eine Abtastspiegelelement in einem Bewegungszustand befindet.

Die Beleuchtungseinrichtung wird somit in Verbindung mit der Ansteuerung der Ablenkeinrichtung, insbesondere des wenigstens einen Abtastspiegelelement, angesteuert und in einen AN-Zustand und einen AUS-Zustand gebracht, je nachdem ob sich das wenigstens eine Abtastspiegelelement in einem Stopp-Zustand oder in Bewegung befindet. Die Beleuchtungseinrichtung und die Ablenkeinrichtung werden dabei von der Steuereinrichtung angesteuert.

Bei einer kontinuierlichen Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements kann ein Kompensationsspiegelelement mit dem wenigstens einen Abtastspiegelelement kombiniert werden, wobei das Kompensationsspiegelelement eine synchronisierte, vorzugsweise gleichsinnige, Bewegung zum wenigstens einen Abtastspiegelelement vornimmt, wenn sich die Beleuchtungseinrichtung in einem AN-Zustand befindet.

Die synchronisierte Bewegung des Kompensationsspiegelelements zur Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements wird nur vorgenommen, wenn sich die Beleuchtungseinrichtung in einem AN-Zustand bzw. eingeschaltet ist. Auch bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung ist die Beleuchtungseinrichtung mit der Ablenkeinrichtung gekoppelt, wobei die Ablenkeinrichtung neben dem wenigstens einen Abtastspiegelelement auch das Kompensationsspiegelelement aufweist. Es wäre auch möglich, dass das Kompensationsspiegelelement nicht Bestandteil der Ablenkeinrichtung ist. Ist dies der Fall, dann ist die Beleuchtungseinrichtung nicht nur mit der Ablenkeinrichtung gekoppelt, sondern zusätzlich noch mit dem Kompensationsspiegelelement. Die Steuereinrichtung steuert wiederum die Beleuchtungseinrichtung und die Ablenkeinrichtung und gegebenenfalls das Kompensationsspiegelelement an, sollte dieses nicht Bestandteil der Ablenkeinrichtung sein.

Wenigstens ein Abtastspiegelelement und wenigstens ein Kompensationsspiegelelement können auch derart ausgebildet sein, dass sie in zwei Dimensionen, vorzugsweise horizontal und vertikal, beweglich sind. Durch eine gleichsinnige Bewegung des Abtastspiegelelements und des Kompensationsspiegelelements, sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung, wird ein erzeugtes Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an eine definierte horizontale und vertikale Position im Sichtfeld gerichtet. Durch eine gleichsinnige Bewegung in einer Richtung, zum Beispiel horizontal, aber gegensinnige Bewegung in der dazu senkrechten Richtung, zum Beispiel vertikal, wird die Position des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segments in einer Richtung, zum Beispiel vertikal, verschoben aber in dazu senkrechten Richtung, zum Beispiel horizontal, beibehalten.

Das Abtastspiegelelement kann zwischen einer minimalen Einstellung und einer maximalen Einstellung kontinuierlich hin und her bewegt werden, beispielsweise eine kontinuierliche Bewegung von links nach rechts und anschließend eine kontinuierliche Bewegung zurück von rechts nach links bei einer langsamen Bewegung von oben nach unten. Nach Ende eines Frames kann das Abtastspiegelelement in seine Ausgangsposition zurückbewegt werden. Eine zweidimensionale kontinuierliche Bewegung des wenigstens einen Abtastspiegelelements kann aber zum Beispiel auch in Form von Lissajous-Figuren erfolgen, so dass nach einem Frame der Ausgangszustand des Abtastspiegelelements wieder erreicht ist.

Es kann eine einmalige Kalibration erfolgen, aus der ermittelt wird, welche Einstellungen des Abtastspiegelelements und gegebenenfalls des Kompensationsspiegelelements welcher Position des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment im Sichtfeld entsprechen. Wird beispielsweise bei einer schrittweisen Bewegung des Abtastspiegelelements dieses mit einem Schrittmotor versehen und angesteuert, so kann eine Zuordnung einer bestimmten Zahl von Schritten des Schrittmotors zu einer Position im Sichtfeld erfolgen.

Bei einer kontinuierlichen Bewegung des Abtastspiegelelements kann mittels einer Kalibration eine Zuordnung über die Geschwindigkeit der Bewegung und Zeitintervall zu einer Position im Sichtfeld erfolgen. Die Kalibrationsdaten können beispielsweise in einer Look-Up-Tabelle gespeichert und diese Look-Up-Tabelle von der Steuereinrichtung für die Ansteuerung des Abtastspiegelelements verwendet werden.

Vorzugsweise kann der wenigstens eine Kombinierer als Lichtleiter ausgebildet sein, wobei die räumliche Lichtmodulationseinrichtung durch die Beleuchtungseinrichtung beleuchtet und das von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung modulierte Licht auf die Ablenkeinrichtung gerichtet wird, die das Licht auf den als Lichtleiter ausgebildeten Kombinierer lenkt, wobei das Licht in den Kombinierer eingekoppelt wird und in diesem propagiert, wobei das im Kombinierer propagierende Licht entsprechend der geforderten definierten Position im Sichtfeld ausgekoppelt wird und an diese definierte Position das wenigstens eine Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment gerichtet wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen, dass das wenigstens eine Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment mittels eines variablen Fokussystems in z-Richtung entlang einer optischen Achse des optischen Systems an eine Tiefenposition im Sichtfeld verschoben wird, auf die ein Benutzer akkommodiert.

Das Verschieben des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment an eine Tiefenposition, die ein Benutzer der erfindungsgemäßen Vorrichtung anvisiert bzw. in diese der Benutzer blickt, mittels des variablen Fokussystems kann mit einer hohen Genauigkeit erfolgen, insbesondere für jene Segmente, die in Blickrichtung oder in der Nähe der Blickrichtung des Benutzers vorgesehen sind. Diejenigen Segmente, die im Sichtfeld weiter entfernt von der Blickrichtung des Benutzers dargestellt und angezeigt werden, können entweder in irgendeiner fest definierten Tiefe oder in der gleichen Tiefe wie die Segmente, die sich in Blickrichtung des Benutzers befinden, angeordnet sein. Jedoch werden diese Segmente mit einer geringeren Genauigkeit in der fest definierten Tiefe oder der gleichen Tiefe wie die Segmente der Blickrichtung des Benutzers vorgesehen, d.h. mit einigen Toleranzen. Dies kann relevant sein im Fall der Verwendung der gleichen Einstellparameter des variablen Fokussystems für alle erzeugten Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente. In diesem Fall kann die Tiefenposition des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung aufgrund von Aberrationen, wie beispielsweise der Bildfeldkrümmung, des optischen Systems bei der Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung für verschiedene Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente variieren. Durch Einstellung der korrekten Tiefenposition für die Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente gemäß der jeweils ermittelten Blicktiefe eines Benutzers mittels einer Blickverfolgungseinrichtung in Blickrichtung und dem Zulassen einiger Toleranzen in der Tiefenposition von Bildern der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente weiter weg von der Blickrichtung des Benutzers kann vorteilhaft ein variables Fokussystem mit einer geringen Bildfrequenz verwendet werden, verglichen mit der erforderlichen Bildfrequenz der Ablenkeinrichtung.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als stereoskopische Anzeigevorrichtung oder als varifokale stereoskopische Anzeigevorrichtung ausgebildet sein, in der eine amplitudenmodulierende räumliche Lichtmodulationseinrichtung verwendet wird, in die zweidimensionale Amplitudendaten eingeschrieben werden.

In einer anderen Ausführung einer stereoskopischen Anzeigevorrichtung oder varifokalen stereoskopischen Anzeigevorrichtung kann die räumliche Lichtmodulationseinrichtung als komplexwertige räumliche Lichtmodulationseinrichtung ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise eine phasenmodulierende räumliche Lichtmodulationseinrichtung in Kombination mit einem Strahlvereiniger sein. In diesem Fall wird die darzustellende zweidimensionale Information ebenfalls mittels Amplitudendaten in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung eingeschrieben. Die Fähigkeit der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zur Phasenmodulation des Lichts kann dann genutzt werden, um beispielsweise Phasenfunktionen für eine Aberrationskorrektur einzuschreiben.

Wenigstens ein Gitterelement mit einer relativ geringen Frequenz, z.B. 50 Hz - 200 Hz, und mit einer steuerbaren abstimmbaren Gitterperiode kann in Kombination mit einer, mit einer relativ hohen Frequenz betriebenen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung, die als MEMS- SLM ausgebildet sein kann, und mit statischen optischen Elementen für eine Aberrationskorrektur verwendet werden. Auf diese Weise können die statischen optischen Elemente eine Aberrationskorrektur für die gesamte Anzeigevorrichtung vornehmen. Das wenigstens eine Gitterelement mit einer steuerbaren abstimmbaren Gitterperiode kann die gleiche Linsenfunktion für alle Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente zum Verschieben der Tiefenposition aller Segmente aufweisen, kann jedoch auch eine Aberrationskorrektur für diese definierte Tiefenposition der Segmente vorsehen. Die Aberrationskorrektur ist dabei für alle Segmente die gleiche. Der schnelle MEMS-SLM kann auch eine individuelle Aberrationskorrektur für die einzelnen Bilder der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente vornehmen, da sowohl die zweidimensionale Bildinformation als auch die Phasenfunktion für eine Aberrationskorrektur in jedem Segment aktualisiert werden.

In einer stereoskopischen Anzeigevorrichtung kann eine Streueinrichtung bzw. ein Diffusor vorgesehen sein. Die Streueinrichtung kann beispielsweise in der Nähe der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung oder in einer Zwischenbildebene der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung angeordnet sein. Mit der Streueinrichtung kann der Bereich des Sweet-Spots aufgeweitet werden, so dass ein großer virtueller Sichtbarkeitsbereich in der Betrachterebene geschaffen werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die virtuellen Informationen Im Sichtfeld eines Benutzers holographisch erzeugt und dargestellt werden. Hierfür kann die räumliche Lichtmodulationseinrichtung als eine amplitudenmodulierende, eine phasenmodulierende oder eine komplexwertige (Amplitude und Phase) räumliche Lichtmodulationseinrichtung ausgebildet sein, in die holographische Daten eingeschrieben werden bzw. ein Hologramm kodiert wird. Vorzugsweise ist die räumliche Lichtmodulationseinrichtung komplexwertig ausgebildet, z.B. als phasenmodulierende räumliche Lichtmodulationseinrichtung in Kombination mit einem Strahlvereiniger. In einer anderen Ausgestaltung kann sie als phasenmodulierende räumliche Lichtmodulationseinrichtung ausgebildet sein, in die iterativ, zum Beispiel mit einem Gerchberg-Saxton-Verfahren, berechnete Hologramme eingeschrieben werden.

Eine holographische Anzeigevorrichtung benötigt normalerweise kein variables Fokussystem, da die darzustellende dreidimensionale Information mit der vollständigen Tiefeninformation bereits mittels des in der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kodierten Holograms erzeugt werden kann. Jedoch kann es unter bestimmten Umständen sinnvoll sein, in einer holographischen Anzeigevorrichtung eine Blickverfolgungseinrichtung und/oder ein variables Fokussystem vorzusehen, um die Tiefenposition des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zu verschieben bzw. an eine definierte Position zu setzen. Beispielsweise kann durch eine geeignete Wahl der Tiefenposition des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung der Aufwand für die Hologrammberechnung reduziert werden.

In einer Ausgestaltung einer holographischen Anzeigevorrichtung kann auch wenigstens ein Gitterelement mit einer steuerbaren abstimmbaren Gitterperiode vorgesehen sein, das nicht die Position des Bildes der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment verändert sondern zur Aberrationskorrektur vorgesehen ist.

Ähnlich eines varifokalen Systems ist es in einer holographischen Anzeigevorrichtung wieder möglich, eine Korrektion von Aberrationen mit einem statischen optischen Element zu kombinieren oder auch eine Aberrationskorrektur mittels wenigstens eines Gitterelements mit einer steuerbaren abstimmbaren Gitterperiode durchzuführen, wobei die Gitterperiode für jeden Frame verschieden sein kann und von der darzustellenden Information in dem jeweiligen Frame abhängt. Auch könnte eine Aberrationskorrektur direkt in der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung vorgenommen werden, so dass die Korrektur von Aberrationen bereits bei der Berechnung eines Hologramms berücksichtigt wird und miteinfließt. Das in der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kodierte Hologramm kann dabei für jedes zu erzeugende Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als die virtuelle Information tragendes Segment verschieden sein.

Wenn ein Gitterelement mit einer steuerbaren abstimmbaren Gitterperiode mit einer ausreichend hohen Frequenz betrieben werden kann, könnte auch eine unterschiedliche Aberrationskorrektur durch das Gitterelement für jedes Bild der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segment durchgeführt werden.

Wenn das von der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung ausgehende Licht auf den wenigstens einen Kombinierer unter einem relativ großen schrägen Winkel auftrifft, dann könnte eine statische Aberrationskorrektur auch vorgenommen werden, in dem die räumliche Lichtmodulationseinrichtung relativ zum optischen System der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung bei der Abbildung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung verkippt wird.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und/oder die beschriebenen Ausführungsbeispiele bzw. Ausgestaltungen miteinander zu kombinieren. Dazu ist einerseits auf die den nebengeordneten Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen, in denen auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen der Lehre erläutert werden. Die Erfindung wird dabei anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele prinzipmäßig erläutert, soll jedoch nicht auf diese beschränkt sein.

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 : in einer prinzipmäßigen Darstellung eine AR-Anzeigevorrichtung, dargestellt in

Form einer Brille, bei der nur das Sichtfeld eines Benutzers gezeigt ist;

Fig. 2: in einer prinzipmäßigen Darstellung eine erfindungsgemäße

Anzeigevorrichtung in der Draufsicht;

Fig. 3: in einer prinzipmäßigen Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung in der Draufsicht; Fig. 4: eine prinzipmäßige Darstellung einer Unterteilung des Sichtfelds eines

Benutzers nach Fig. 1 in Rasterfelder;

Fig. 5: eine prinzipmäßige Darstellung von Bildern einer räumlichen

Lichtmodulationseinrichtung als Segmente im Sichtfeld, die jeweils eine virtuelle Information für einen Benutzer aufweisen;

Fig. 6: eine weitere prinzipmäßige Darstellung von Bildern einer räumlichen

Lichtmodulationseinrichtung als Segmente im Sichtfeld, die jeweils eine virtuelle Information für einen Benutzer aufweisen;

Fig. 7: eine prinzipmäßige Darstellung einer in einer erfindungsgemäßen

Anzeigevorrichtung vorgesehenen erfindungsgemäßen Ablenkeinrichtung in verschiedenen Ansteuerzuständen;

Fig. 8: eine prinzipmäßige Darstellung einer Lichteinkopplung in einen Lichtleiter bei

Verwendung einer räumlichen Lichtmodulationseinmrichtung mit einer relativ großen Pixelanzahl, nach dem Stand der Technik; und

Fig. 9: eine prinzipmäßige Darstellung einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, die einen als Lichtleiter ausgebildeten Kombinierer aufweist und zur Erzeugung von wenigstens zwei Bildern einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung als Segmente im Sichtfeld vorgesehen ist, bei Verwendung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung mit einer relativ geringen Anzahl an Pixeln.

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

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung dargestellt, die hier als Augmented- Reality-Display (AR) ausgebildet ist. Die AR-Anzeigevorrichtung ist hier in Form einer Brille ausgeführt, so dass die Anzeigevorrichtung als AR-Head-Mounted-Display ausgebildet ist, wobei dargestellt ist, was ein Benutzer B der AR-Brille durch diese in seinem Sichtfeld S betrachten kann. Der Benutzer B ist hier aus Übersichtlichkeitsgründen nur durch zwei Arme mit zwei sich beispielsweise an einem Fahrradlenker festhaltenden Händen dargestellt. Die Anzeigevorrichtung in Form einer AR-Brille ist am Kopf des Benutzers B befestigt. Der Benutzer B blickt somit durch die AR-Brille und kann durch diese seine natürliche bzw. reale Umgebung R betrachten. Fig. 1 zeigt somit nur das Sichtfeld S des Benutzers B. Der Benutzer B sieht in seinem Sichtfeld in Fig. 1 eine Straßenszene mit Gebäuden, Straßen und Verkehrsmitteln, wobei er diese Straßenszene mit jedem von seinen beiden Augen sieht. Die dargestellte Form des Brillenglases soll sich hier nicht auf eine bestimmte Art von AR-Brille beziehen, sondern nur als Beispiel dienen, wie die Form einer AR-Brille ausgestaltet sein könnte. Es sind daher selbstverständlich auch andere Formen einer AR-Brille möglich. Zudem bedeutet dies, dass hier in den dargestellten Figuren die Anzeigevorrichtung zwar in Form einer Brille ausgebildet ist, jedoch auch andere Anwendungen möglich sind, wie beispielsweise als Head-Up-Display.

Ferner sind im Sichtfeld S des Benutzers B virtuelle Informationen C1 , C2 und C3 mittels der Anzeigevorrichtung dargestellt bzw. angezeigt, die der realen Umgebung R überlagert sind und dem Benutzer B zusätzlich zu seiner realen Umgebung R angezeigt werden können. Dargestellt sind im Sichtfeld S als virtuelle Informationen ein Verkehrszeichen C1 , Informationen über einen Einkaufs-Shop C2, der sich in einem Gebäude befindet und Pfeile C3 als Navigationshilfe, die eine Straßenrichtung anzeigen sollen. Die dargestellten virtuellen Informationen C1 , C2 und C3 füllen somit nur einen kleinen Teil des Sichtfelds S aus. Das bedeutet, nur ein kleiner Prozentsatz des Sichtfeld S wird von virtuellen Informationen gebildet. Der größte Teil des Sichtfelds S des Benutzers wird vom Inhalt der realen Umgebung R gebildet.

In Fig. 2 ist eine mögliche Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung dargestellt. Diese Ausgestaltung könnte sowohl für ein AR-Head-Mounted-Display als auch für ein Head-Up- Display Verwendung finden. Im Folgenden soll die Anzeigevorrichtung als AR-Head-Mounted- Display ausgebildet sein, um eine Verbindung zu Fig. 1 herzustellen.

Die Anzeigevorrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung 10 auf, die wenigstens eine Lichtquelle aufweisen kann, wobei für eine farbige Darstellung der virtuellen Information drei Lichtquellen gemäß der Grundfarben RGB (rot-grün-blau) vorgesehen sein können. Eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung 1 1 , die im Nachfolgenden als SLM bezeichnet wird, folgt der Beleuchtungseinrichtung 10 in Lichtrichtung, so dass die Beleuchtungseinrichtung den SLM beleuchtet. Der SLM 1 1 ist hier als SLM mit einer relativ geringen Anzahl an Pixeln, wie beispielsweise weniger als 1000 Pixel in einer Richtung, ausgebildet. In Lichtrichtung nach dem SLM 11 folgt nun eine Ablenkeinrichtung 12 und ein Kombinierer 13, die beide Komponenten eines optischen Systems der Anzeigevorrichtung sind. Die Ablenkeinrichtung 12 weist hier ein Abtastspiegelelement 12-1 auf, das beweglich angeordnet ist und sich um seine Rotationsachse bewegen bzw. drehen kann. Die Ablenkeinrichtung 12 mit dem Abtastspiegelelement 12-1 ist im Strahlengang zwischen dem SLM 11 und dem Kombinierer angeordnet. Das Abtastspiegelelement 12-1 kann eine kontinuierliche oder aber auch eine schrittweise Bewegung mit einer fest definierten Schrittbreite ausführen, mit der auftreffendes Licht in eine bestimmte Richtung gelenkt werden kann. Der Kombinierer 13, der gemäß Fig. 1 dann als Brillenglas ausgebildet ist, ist zur Überlagerung von mit der Anzeigevorrichtung erzeugten virtuellen Informationen mit Informationen in der realen Umgebung im Sichtfeld des Benutzers vorgesehen. Hierfür ist der Kombinierer 13 derart ausgebildet, dass Licht der realen Umgebung ungehindert durch den Kombinierer treten kann, d.h. vom Kombinierer nicht beeinflusst wird. Der Kombinierer 13 kann flach bzw. eben oder auch gekrümmt ausgebildet sein. Das optische System kann, wie in Fig. 2 dargestellt, weitere Abbildungselemente aufweisen, wie z.B. ein Abbildungselement 14, das hier als passives Linsenelement ausgebildet ist.

Zudem weist die Anzeigevorrichtung eine Steuereinrichtung 15 auf, die mit der Beleuchtungseinrichtung 10 und der Ablenkeinrichtung 12 gekoppelt ist. Hierdurch kann die Beleuchtungseinrichtung 10 in Abhängigkeit von einer Ansteuerung der Ablenkeinrichtung 12, hier insbesondere des Abtastspiegelelements 12-1 , angesteuert und entsprechend geschaltet werden, d.h. in einen AN-Zustand und einen AUS-Zustand gebracht werden. Die Steuereinrichtung 15 könnte auch mit dem SLM 11 gekoppelt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der SLM 1 1 von einer eigenen Steuereinrichtung zum Einschreiben von Daten betrieben wird.

Im Folgenden wird die allgemeine Vorgehensweise bei der Erzeugung einer virtuellen Information, wie beispielsweise der virtuellen Information C1 gemäß Fig. 1 , beschrieben. Hierfür soll die virtuelle Information holographisch erzeugt werden, wobei selbstverständlich auch eine stereoskopische Erzeugung möglich ist.

Ist die von der Steuereinrichtung 15 angesteuerte Beleuchtungseinrichtung 10 in einen entsprechenden AN-Zustand versetzt worden, sendet die Beleuchtungseinrichtung 10 Licht aus, das im Wesentlichen hinreichend kohärent ist und auf den SLM 1 1 auftrifft, wobei Daten der virtuellen Information an den SLM 1 1 übertragen bzw. übermittelt werden. Das von der Beleuchtungseinrichtung 10 ausgesandte und auf den SLM 1 1 auftreffende Licht ist hier durch einen Pfeil dargestellt. Das nun vom SLM 11 mit der darzustellenden virtuellen Information modulierte Licht durchläuft das Abbildungselement 14, wodurch ein Bild des SLM 11 auf dem Abtastspiegelelement 12-1 der Ablenkeinrichtung 12 erzeugt wird. Die Ablenkeinrichtung 12 ist hier in einer Fourier-Ebene des SLM 1 1 angeordnet. Das Abtastspiegelelement 12-1 wurde bereits vor der Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung 10 von der Steuereinrichtung 15 derart angesteuert, dass es sich in eine Position bewegt hat, die für die Darstellung dieser virtuellen Information an einer definierten Position im Sichtfeld S eines Benutzers B, der hier durch das Auge dargestellt sein soll, erforderlich ist. Um festzustellen, an welche Position sich das Abtastspiegelelement 12-1 bewegen muss, damit eine virtuelle Information im Sichtfeld S auch an der richtigen Position dargestellt wird, wird für jeden Frame vor der Erzeugung der virtuellen Information mittels einer Detektionseinrichtung 16 ermittelt, welcher Bereich des Sichtfelds S mit virtueller Information, beispielsweise eine zweidimensionale oder dreidimensionales Objekt oder Szene, gefüllt werden soll und welcher Bereich im Sichtfeld S keine virtuellen Informationen sondern nur Informationen der realen Umgebung des Benutzers B aufweisen soll. Das Bild des SLM 1 1 wird nun als Segment S1 mittels des Abtastspiegelelements 12-1 in Richtung des Kombinierers 13 gerichtet, der das Bild des SLM 1 1 als Segment S1 mit der realen Umgebung überlagert. Zudem wird das Bild des SLM 11 als Segment S1 vom Kombinierer 13 in eine Betrachterebene 17 abgebildet, um dort einen virtuellen Sichtbarkeitsbereich 18 zu erzeugen. Der virtuelle Sichtbarkeitsbereich 18 kann im Falle einer holographischen Anzeigevorrichtung ein virtuelles Betrachterfenster sein oder im Falle einer stereoskopischen Anzeigevorrichtung ein Sweet-Spot. Auf diese Weise wird die virtuelle Information an der definierten Position im Sichtfeld S dargestellt und angezeigt. Um die virtuelle Information im Sichtfeld S beobachten zu können, muss der Benutzer B sein Auge in der Betrachterebene 17 anordnen und durch den virtuellen Sichtbarkeitsbereich 18 blicken. Zur Darstellung von weiteren virtuellen Informationen im Sichtfeld S des Benutzers B kann auf die gleiche beschriebene Art und Weise vorgegangen werden. Somit können beispielsweise Bilder des SLM 11 als Segmente S2 und S3 erzeugt, mittels des Abtastspiegelelements 12-1 an die geforderten und definierten Positionen im Sichtfeld S gerichtet und mittels des Kombinierer 13 diese Segmente S2 und S3 der realen Umgebung überlagert und dem Benutzer B im Sichtfeld S dargestellt und angezeigt werden. Die Bilder des SLM 1 1 als Segmente S1 , S2 und S3 werden zeitsequentiell erzeugt und im Sichtfeld S dargestellt und angezeigt. Dies erfolgt jedoch mit einer derart hohen Frequenz, dass das Auge des Benutzers B diese aufeinanderfolgende Erzeugung der Segmente S1 , S2 und S3 nicht mit bloßem Auge erkennen kann und sie dadurch als gleichzeitig wahrnimmt.

In nachfolgenden Frames wird ebenso vorgegangen, zuerst detektiert, wo im Sichtfeld S virtuelle Informationen angezeigt werden sollen und dann diese virtuellen Informationen als Segmente zeitsequentiell erzeugt und im Sichtfeld als Überlagerung mit der realen Umgebung des Benutzers B dargestellt.

Auf diese Weise kann auch durch die Erzeugung von nur wenigen Segmenten, die die geforderte virtuelle Information aufweisen, ein großes Sichtfeld geschaffen werden.

Der Kombinierer 13 kann auch ein festes (nicht variables) Fokussierelement aufweisen, beispielsweise ein Gitterelement. Die Anzeigevorrichtung in Fig. 2 weist ferner ein variables Fokussystem 19 auf. Das variable Fokussystem 19 ermöglicht den Abstand des Bildes des SLM 11 als Segment im Sichtfeld zum Benutzer B hin zu variieren, d.h. die Tiefe des Bildes des SLM 11 als Segment im Sichtfeld S einzustellen. Hierzu ist das variable Fokussystem 19 vorzugsweise im Bereich der Fourier- Ebene des SLM 1 1 angeordnet, d.h. in der Fourier-Ebene des SLM 1 1 oder zumindest in der Nähe der Fourier-Ebene des SLM 1 1 , und kann beispielsweise wenigstens ein Gitterelement mit einer einstellbaren abstimmbaren Gitterperiode aufweisen, in das eine Linsenfunktion eingeschrieben ist. Vorzugsweise kann die Einstellung der Tiefe des Bildes des SLM 11 als Segment in Verbindung mit der Detektion einer Blickrichtung des Benutzers B erfolgen. Eine Blickverfolgungseinrichtung 20 ermittelt die Blickrichtung des Benutzers B und auch die Tiefenposition im Sichtfeld, in die der Benutzer B fokussiert bzw. die Tiefe, die er anvisiert. Das erzeugte Bild des SLM 11 als Segment kann dann mittels des variablen Fokussystems 19 an diejenige Tiefenposition zum Benutzer B hin verschoben werden, die der Benutzer B in diesem Moment anvisiert bzw. anblickt.

In einer holographischen Anzeigevorrichtung ist das variable Fokussystem nicht unbedingt nötig, da holographisch bereits die virtuelle Information mit ihrer geforderten Tiefe darstellbar ist. Es könnte jedoch trotzdem von Nutzen sein, ein variables Fokussystem einzusetzen, beispielsweise, um durch das optische System verursachte Aberrationen durch Verschieben des Bildes des SLM 1 1 als Segment in der Tiefe bzw. entlang der z-Richtung zu korrigieren. Hierfür kann das variable Fokussystem 19 wenigstens ein Gitterelement mit einer einstellbaren abstimmbaren Gitterperiode aufweisen, die beispielsweise Prismenfunktionen oder Phasenfunktionen aufweist.

In stereoskopischen Anzeigevorrichtung ist es sinnvoll, ein derartiges variables Fokussystem 19 einzusetzen, um das Bild des SLM als Segment in seiner Tiefe zu verschieben und/oder um Aberrationen des optischen Systems zu korrigieren.

In Fig. 3 ist eine weitere Anzeigevorrichtung dargestellt, die ebenfalls als AR- Anzeigevorrichtung bzw. AR-Display ausgebildet sein kann und sowohl als AR-Head- Mounted-Display als auch als AR-Head-Up-Display Verwendung finden kann.

Die Anzeigevorrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung 30, einen SLM 31 , eine Ablenkeinrichtung 32, einen Kombinierer 33 und Abbildungselemente auf, wobei hier nur ein Abbildungselement 34 gezeigt ist. Die Ablenkeinrichtung 32, der Kombinierer 33 und das Abbildungselement 34 sind Komponenten eines optischen Systems der Anzeigevorrichtung. In dieser Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung folgt der Beleuchtungseinrichtung 30 bereits die Ablenkeinrichtung 32, die auch hier ein Abtastspiegelelement 32-1 aufweist. In Lichtrichtung nach der Ablenkeinrichtung 32 ist das Abbildungselement 34, der SLM 31 und der Kombinierer 33 angeordnet. Das bedeutet somit, dass die Ablenkeinrichtung hier zwischen der Beleuchtungseinrichtung 30 und dem SLM 31 vorgesehen ist. Der SLM 31 ist hier als SLM mit einer relativ großen Anzahl an Pixeln, wie beispielsweise größer als 1000 Pixel in einer Richtung, ausgebildet. Das Abtastspiegelelement 32-1 der Ablenkeinrichtung 32 ist beweglich angeordnet, wie durch die gestrichelten Linien erkenntlich gemacht werden soll, und kann sich somit um seine Rotationsachse bewegen bzw. drehen. Das Abtastspiegelelement 32-1 kann auch hier eine kontinuierliche oder aber auch eine schrittweise Bewegung mit einer fest definierten Schrittbreite ausführen, mit der auftreffendes Licht in eine bestimmte Richtung gelenkt werden kann. Der Kombinierer 33, der auch in diesem Ausführungsbeispiel als Brillenglas ausgebildet sein kann, jedoch nicht darauf beschränkt sein soll, ist zur Überlagerung von mit der Anzeigevorrichtung erzeugten virtuellen Informationen mit Informationen in der realen Umgebung im Sichtfeld S des Benutzers B vorgesehen. Hierfür ist der Kombinierer 33 auch hier derart ausgebildet, dass Licht der realen Umgebung ungehindert durch den Kombinierer 33 treten kann, d.h. vom Kombinierer 33 nicht beeinflusst wird. Der Kombinierer 33 kann flach bzw. eben oder auch gekrümmt ausgebildet sein.

Außerdem weist die Anzeigevorrichtung eine Steuereinrichtung 35 auf, die mit der Beleuchtungseinrichtung 30 und der Ablenkeinrichtung 32 gekoppelt ist. Hierdurch kann die Beleuchtungseinrichtung 30 auch in diesem Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit von einer Ansteuerung der Ablenkeinrichtung 32, hier insbesondere des Abtastspiegelelements 32-1 , angesteuert und entsprechend geschaltet werden, d.h. in einen AN-Zustand und einen AUS- Zustand gebracht werden. Die Steuereinrichtung 35 könnte auch mit dem SLM 31 gekoppelt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der SLM 31 von einer eigenen Steuereinrichtung zum Einschreiben von Daten betrieben wird. Zudem kann die Anzeigevorrichtung auch eine Blickverfolgungseinrichtung 39 aufweisen, die die Blickrichtung des Benutzers B und auch die Tiefenposition im Sichtfeld, in die der Benutzer B fokussiert bzw. die Tiefe, die er anvisiert, ermittelt. Das erzeugte Bild des SLM 31 als Segment kann dann mittels eines variablen Fokussystems, wenn erforderlich, an diejenige Tiefenposition zum Benutzer B hin verschoben werden, die der Benutzer B in diesem Moment anvisiert bzw. anblickt.

Im Folgenden wird die allgemeine Vorgehensweise bei der Erzeugung einer virtuellen Information, wie beispielsweise der virtuellen Information C1 gemäß Fig. 1 , in Verbindung mit der in Fig. 3 dargestellten Anzeigevorrichtung beschrieben. Auch hier soll die virtuelle Information holographisch erzeugt werden, wobei selbstverständlich auch eine stereoskopische Erzeugung möglich ist.

Ist die von der Steuereinrichtung 35 angesteuerte Beleuchtungseinrichtung 30 in einen entsprechenden AN-Zustand versetzt worden, sendet die Beleuchtungseinrichtung 30 Licht aus, das im Wesentlichen hinreichend kohärent ist und auf die Ablenkeinrichtung 32, insbesondere auf das Abtastspiegelelement 32-1 auftrifft. Die Ablenkeinrichtung 32 ist hier nun in Lichtrichtung vor dem SLM 31 angeordnet. Das Abtastspiegelelement 32-1 wurde bereits vor der Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung 30 von der Steuereinrichtung 35 derart angesteuert, dass es sich in eine Position bewegt hat, die für die Darstellung der geforderten virtuellen Information an einer definierten Position im Sichtfeld S eines Benutzers B, der hier durch das Auge dargestellt sein soll, erforderlich ist. Um auch in dieser Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung festzustellen, an welche Position sich das Abtastspiegelelement 32-1 bewegen muss, damit eine virtuelle Information im Sichtfeld S auch an der richtigen Position dargestellt wird, wird für jeden Frame vor der Erzeugung der virtuellen Information mittels einer Detektionseinrichtung 36 ermittelt, welcher Bereich des Sichtfelds S mit virtueller Information, beispielsweise eine zweidimensionale oder dreidimensionales Objekt oder Szene, gefüllt werden soll und welcher Bereich im Sichtfeld S keine virtuellen Informationen sondern nur Informationen der realen Umgebung des Benutzers B aufweisen soll. Das von der Beleuchtungseinrichtung 30 ausgesandte und auf das Abtastspiegelelement 32-1 auftreffende Licht ist hier ebenfalls durch einen Pfeil dargestellt. Das vom Abtastspiegelelement 32-1 der Ablenkeinrichtung 32 entsprechend einer definierten Position im Sichtfeld S reflektierte und gerichtete Licht L1 trifft dann auf das Abbildungselement 34, das das Licht L1 kollimiert. Dieses kollimierte Licht L1 trifft nun auf den SLM 31 , wobei hierbei nur ein Teilbereich des SLM 31 beleuchtet wird. Gemäß Fig. 3 wird mittels des Lichts L1 nur ein linker Teilbereich des SLM 31 beleuchtet, wobei dieser Teilbereich der gesamte linke Bereich des SLM 31 sein kann oder aber auch nur ein Teilbereich im linken Bereich des SLM 31. Die Darstellung ist nur beispielhaft zu sehen. Zudem werden Daten der virtuellen Information an den entsprechenden Teilbereich des SLM 31 , hier der linke Teilbereich, übertragen bzw. übermittelt. Auf dem SLM 31 befindet sich somit nur in diesem Teilbereich, der beleuchtet wird, die Information für die mit dem Licht L1 darzustellende virtuelle Information im Sichtfeld S. Das auf diesen Teilbereich des SLM 31 auftreffende Licht wird mit der darzustellenden Information moduliert und trifft dann als Segment S1 auf den Kombinierer 33 auf. Der Kombinierer 33 dient nun als Abbildungselement zur Erzeugung eines Bildes des SLM 31 , hier eines Bildes des Teilbereiches des SLM 31 , und überlagert auch dieses Bild des SLM 31 als Segment S1 mit der realen Umgebung des Benutzers B. Das Bild des SLM 31 als Segment S1 wird in eine Betrachterebene 37 abgebildet, wodurch ein virtueller Sichtbarkeitsbereich 38 gebildet wird. Der virtuelle Sichtbarkeitsbereich 38 kann im Falle einer holographischen Anzeigevorrichtung ein virtuelles Betrachterfenster sein oder im Falle einer stereoskopischen Anzeigevorrichtung ein Sweet-Spot. Auf diese Weise wird die virtuelle Information an der definierten Position im Sichtfeld S dargestellt und angezeigt. Um die virtuelle Information im Sichtfeld S beobachten zu können, muss der Benutzer B sein Auge in der Betrachterebene 37 anordnen und durch den virtuellen Sichtbarkeitsbereich 38 blicken.

Zur Darstellung von weiteren virtuellen Informationen im Sichtfeld S des Benutzers B kann auf die gleiche beschriebene Art und Weise vorgegangen werden. Somit können beispielsweise durch unterschiedliche Positionen des Abtastspiegelelements 32-1 der Ablenkeinrichtung 32 unterschiedliche Richtungen von Lichtbündel L2, L3 entsprechend von geforderten Positionen der virtuellen Informationen im Sichtfeld S geschaffen werden, die dann auf verschiedene Teilbereiche des SLM 31 auftreffen. Es werden somit Bilder des SLM 31 als Segmente S2 und S3 erzeugt, an die geforderten und definierten Positionen im Sichtfeld S gerichtet und dem Benutzer B im Sichtfeld S dargestellt und angezeigt. Die Bilder des SLM 1 1 als Segmente S1 , S2 und S3 werden zeitsequentiell erzeugt und im Sichtfeld S dargestellt und angezeigt. Dies erfolgt jedoch mit einer derart hohen Frequenz, dass das Auge des Benutzers B diese aufeinanderfolgende Erzeugung der Segmente S1 , S2 und S3 nicht mit bloßem Auge erkennen kann und sie dadurch als gleichzeitig wahrnimmt.

In nachfolgenden Frames wird ebenso vorgegangen, zuerst detektiert, wo im Sichtfeld S virtuelle Informationen angezeigt werden sollen und dann diese virtuellen Informationen als Segmente zeitsequentiell erzeugt und im Sichtfeld als Überlagerung mit der realen Umgebung des Benutzers B dargestellt.

Auf diese Weise kann auch durch die Erzeugung von nur wenigen Segmenten, die die geforderte virtuelle Information aufweisen, ein großes Sichtfeld geschaffen werden.

Der Kombinierer 33 kann auch ein festes Fokussierelement, beispielsweise ein Gitterelement, aufweisen.

Auch die Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 3 kann ein variables Fokussystem aufweisen. Das variable Fokussystem kann hierbei entsprechend des variablen Fokussystems 19 nach Fig. 2 ausgebildet sein, so dass für die Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 3 das Gleiche gelten soll.

Die Anzeigevorrichtungen gemäß der Figuren 2 und 3 können für die folgenden Ausführungen und Ausgestaltungen gemäß den Figuren 4 bis 7 und 9 verwendet werden, in denen spezielle Vorgehensweisen eines Verfahrens zur Erzeugung von virtuellen Informationen beschrieben werden.

In Fig. 4 ist die AR-Brille gemäß Fig. 1 dargestellt, die ein Benutzer B auf dem Kopf trägt, um damit zusätzlich virtuelle Informationen zu erhalten, die in seine reale Umgebung im Sichtfeld eingeblendet und angezeigt werden können.

Wie ersichtlich ist das Sichtfeld S des Benutzers B in einzelne Rasterfelder RF unterteilt, die als eine Art Gitter angeordnet sind oder eine Gitteranordnung bilden. Die Rasterfelder RF besitzen hier alle die gleiche Form und die gleiche Größe. Sie sind in diesem Ausführungsbeispiel quadratisch ausgebildet. Selbstverständlich können die Rasterfelder RF auch eine andere Form und Größe aufweisen. Zudem kann die Größe und Form der Rasterfelder über das Sichtfeld S variieren. Um nun die virtuellen Informationen C1 , C2 und C3 mit der Anzeigevorrichtung zu erzeugen, mit der realen Umgebung des Sichtfelds zu überlagern und dem Benutzer B anzuzeigen, wird das Sichtfeld S mit den Rasterfeldern RF abgetastet oder abgerastert und mittels der Detektionseinrichtung ermittelt, wo im Sichtfeld die für den Benutzer B nützlichen virtuellen Informationen C1 , C2 und C3 dargestellt werden sollen bzw. anzuzeigen sind. Das heißt, es wird geprüft und ermittelt, in welchen Rasterfeldern RF des Sichtfelds S die virtuellen Informationen C1 , C2 und C3 darzustellen sind. Denn nur diese Rasterfelder RF des Sichtfeldes S müssen mit entsprechenden virtuellen Informationen gefüllt werden, die den dort vorliegenden realen Information überlagert werden. Die Abtastung oder Abrasterung des Sichtfelds kann zeilenweise oder spaltenweise Rasterfeld per Rasterfeld erfolgen.

Die Erzeugung und Darstellung einer virtuellen Information, beispielsweise der virtuellen Information C1 gemäß Fig. 1 , erfolgt nun folgendermaßen. Zur Erläuterung der Vorgehensweise wird von einer zeilenweisen Abrasterung des Sichtfelds ausgegangen, wobei selbstverständlich auch spaltenweise vorgegangen werden kann. Für jeden Frame wird nun jedes Rasterfeld RF des Sichtfelds S nacheinander zeilenweise mittels schrittweisen Bewegens des Abtastspiegelelements der Ablenkeinrichtung mit einer definierten Schrittbreite angefahren und nur dem Rasterfeld ein Bild des SLM als Segment zugeordnet, in dem auch eine virtuelle Information dargestellt werden soll. Das bedeutet nun hinsichtlich der Darstellung der virtuellen Information C1 , dass das Rasterfeld RF1 im Sichtfeld mittels des Abtastspiegelelements angefahren wird, wobei durch die vorher durchführte Abrasterung des gesamten Sichtfelds und Ermittlung, in welchen Rasterfeldern eine virtuelle Information dazustellen ist, bekannt ist, dass in diesem Rasterfeld RF1 eine virtuelle Information darzustellen ist. Aufgrund dieser Ermittlung wird das sich bewegende Abtastspiegelelement mittels der Steuereinrichtung in einen Stopp-Zustand versetzt, so dass ebenfalls mittels der Steuereinrichtung die Beleuchtungseinrichtung angesteuert und in einen AN-Zustand gebracht wird, woraufhin in Verbindung mit dem SLM und dem Kombinierer und dem wenigstens einem Abbildungselement des optischen Systems, ein Bild des SLM als Segment erzeugt und dem Rasterfeld RF1 zugeordnet wird. Dadurch wird ein Teil der virtuellen Information C1 angezeigt. Nun steuert die Steuereinrichtung das Abtastspiegelelement und die Beleuchtungseinrichtung erneut an, so dass das Abtastspiegelelement in einen AN-Zustand und die Beleuchtungseinrichtung in einen AUS-Zustand versetzt wird. Das Abtastspiegelelement bewegt sich nun eine definierte Schrittbreite weiter, so dass ein Rasterfeld RF2 angefahren wird, von dem ebenfalls ermittelt wurde, dass dieses Rasterfeld RF2 zur Darstellung der virtuellen Information C1 beiträgt. Die Steuereinrichtung steuert nun das Abtastspiegelelement und die Beleuchtungseinrichtung erneut entsprechend an, so das Abtastspiegelelement in den Stopp-Zustand und die Beleuchtungseinrichtung in den AN-Zustand versetzt werden. Danach wird ein dem darzustellenden virtuellen Informationsteil entsprechendes Bild des SLM als Segment mittels des SLM, dem Kombinierer und dem wenigstens einen Abbildungselement des optischen Systems erzeugt und dem Rasterfeld RF2 zugeordnet, so dass dort die entsprechende virtuelle Information angezeigt wird. Die beiden nachfolgenden Rasterfelder RF3 und RF4 werden entsprechend dem zuvor Offenbarten mit dem Abtastspiegelelement angefahren und jeweils ein Bild des SLM als Segment, das die virtuelle Information trägt, erzeugt. Diese beiden Bilder des SLM als Segmente sind dann den beiden Rasterfeldern RF3 und RF4 zugeordnet, wie in Fig. 5 ersichtlich ist. Das Abtastspiegelelement wird dann weiter schrittweise mit einer definierten Schrittbreite entlang dieser oberen Zeile des Rastergitters bewegt und jeweils in einen Stopp-Zustand und AN-Zustand bei der Abtastung der weiteren Rasterfelder bewegt. Da für die weiteren Rasterfelder RF5 bis RF15 dieser Zeile ermittelt wurde, dass für diese Rasterfelder keine virtuellen Informationen vorzusehen und anzuzeigen sind, wird die Steuereinrichtung die Beleuchtungseinrichtung nicht ansteuern, so dass für diese Rasterfelder RF5 bis RF15 die Beleuchtungseinrichtung in einem AUS-Zustand bleibt und keine Bilder des SLM als Segmente erzeugt werden. Danach wird mittels des Abtastspiegelelement die zweite Zeile des Rastergitters angefahren, wobei gemäß Fig. 5 für das erste Rasterfeld RF16 kein Bild des SLM als Segment erzeugt wird, da in diesem Rasterfeld keine virtuelle Information anzuzeigen ist. Für die folgenden Rasterfelder RF17 bis RF26 wird wie oben erläutert jeweils das Rasterfeld mittels des Abtastspiegelelements angefahren und ein entsprechendes Bild des SLM als Segment erzeugt und dieses Segment dem entsprechenden Rasterfeld zugeordnet, so dass in den Rasterfeldern eine virtuelle Information angezeigt werden kann. Auf die gleiche Weise wird nacheinander jedes Rasterfeld des Rastergitters mittels des Abtastspiegelelements angefahren und für die weiteren Rasterfelder RF35 und RF48 bis RF51 und RF63, RF64 jeweils ein Bild des SLM als Segment erzeugt und dem zugehörigen Rasterfeld zugeordnet und angezeigt. Somit tragen die Rasterfelder RF1 , RF2, RF3, RF4, RF17, RF18 und RF19 zur Darstellung der virtuelle Information C1 bei. Die Rasterfelder RF20 bis RF26 und RF35 tragen zur Darstellung der virtuellen Information C2 und die Rasterfelder RF48 bis RF51 und RF63, RF64 zur Darstellung der virtuellen Information C3 bei. Hierbei wird für jeden Frame wie oben beschrieben vorgegangen. Die Erzeugung und Darstellung der einzelnen Bilder des SLM als Segmente erfolgt zeitsequentiell.

Das Verfahren wurde bei einer schrittweisen Bewegung des Abtastspiegelelement beschrieben. Jedoch ist es auch möglich, dass das Abtastspiegelelement eine kontinuierliche Bewegung vollzieht. Die Fig. 7 beschreibt dies später im Detail.

Ferner kann auch leicht abgewandelt vorgegangen werden. Auch hier wird das Sichtfeld zuerst in Rasterfelder RF auf Art eines Gitters unterteilt, die dann abgetastet oder abgerastert werden und mittels der Detektionseinrichtung ermittelt wird, wo im Sichtfeld die für den Benutzer B nützlichen virtuellen Informationen C1 , C2 und C3 dargestellt werden sollen bzw. anzuzeigen sind. Das heißt, es wird geprüft und ermittelt, in welchen Rasterfeldern RF des Sichtfelds S die virtuellen Informationen C1 , C2 und C3 darzustellen sind. Denn nur diese Rasterfelder RF des Sichtfeldes S müssen mit entsprechenden virtuellen Informationen gefüllt werden, die den dort vorliegenden realen Information überlagert werden. Die Abtastung oder Abrasterung des Sichtfelds kann auch bei dieser Vorgehensweise zeilenweise oder spaltenweise Rasterfeld per Rasterfeld erfolgen. Nun werden aber nicht alle Rasterfelder RF des Rastergitters wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 5 nacheinander zeilenweise oder spaltenweise mittels des Abtastspiegelelements angefahren, sondern nur die Rasterfelder RF, in denen die virtuellen Informationen C1 , C2 und C3 dargestellt und angezeigt werden sollen bzw. die zur Darstellung der virtuellen Information C1 , C2, C3 betragen sollen. Denn nur für diese Rasterfelder RF muss jeweils die Steuereinrichtung das Abtastspiegelelement und die Beleuchtungseinrichtung entsprechend derart ansteuern, dass ein Bild des SLM als Segment erzeugt und dargestellt werden kann. Diese Vorgehensweise könnte effizienter in der Erzeugung und Darstellung der virtuellen Information sein.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Vorgehensweise bei der Erzeugung und Darstellung von virtuellen Informationen gezeigt. Hierbei erfolgt die Positionierung der Bilder des SLM als Segmente zur Darstellung der virtuellen Informationen nicht auf einem Rastergitter oder einem festen Rastergitter, wie in den Ausführungsbeispielen gemäß der Fig. 4 und 5 erläutert, sondern ist im Sichtfeld des Benutzers B der Anzeigevorrichtung frei wählbar. Auf diese Weise ist es möglich, die Anzahl der Bilder des SLM als Segmente zur Darstellung der gleichen virtuellen Information C1 , C2 und C3 bzw. des gleichen Inhalts wie in den Figuren 4 und 5 zu verringern. Das bedeutet, die virtuellen Informationen C1 , C2 und C3 können in Fig. 6 mit einer geringeren Anzahl an Bildern des SLM als Segmente erzeugt werden, nämlich mit nur 17 Bildern des SLM als Segmente anstatt von 21 Bildern des SLM als Segmente gemäß Fig. 5. Die Bilder des SLM als Segmente für die jeweilige virtuelle Information C1 , C2 oder C3 werden für jeden Frame somit nur an denjenigen Positionen im Sichtfeld erzeugt, an denen auch die Information nötig ist. Hierfür werden die Bilder des SLM als Segmente derart erzeugt, dass die virtuelle Information als Objekt möglichst das gesamte Bild des SLM einnimmt, wenn das Objekt in seiner Ausdehnung größer als das Bild des SLM ist, oder die virtuelle Information als Objekt vollständig im Bild des SLM vorgesehen ist, wenn das Objekt in seiner Ausdehnung kleiner als das Bild des SLM ist. Beispielsweise kann der Mittelpunkt des Objekts mit dem Mittelpunkt des Bildes des SLM als Segment zusammenfallen. Dadurch kann erreicht werden, dass mit nur einer minimalen Anzahl an Bildern des SLM als Segmente die geforderte virtuelle Information dargestellt werden kann. Beispielsweise wird die virtuelle Information C1 wie folgt erzeugt und im Sichtfeld dargestellt. Mittels der Detektionseinrichtung wird ermittelt, an welcher Position im Sichtfeld die virtuelle Information C1 dargestellt und angezeigt werden soll. Daraufhin wird ermittelt, mit welcher Anzahl an Bildern des SLM als Segmente die darzustellende Information C1 mit möglichst wenigen Bildern oder sogar nur mit einem Bild des SLM als Segment erzeugt werden muss und dargestellt werden kann. Ist eine geeignete Anzahl und auch die geforderte Position des jeweiligen Bildes des SLM als Segment im Sichtfeld S ermittelt, wird das Abtastspiegelelement der Ablenkeinrichtung mittels der Steuereinrichtung an die betreffende Position für ein Bild des SLM als Segment im Sichtfeld S bewegt und dann in einen Stopp-Zustand gehalten. Vorzugsweise bereits während der Bewegung des Abtastspiegelelements und/oder während des Haltens des Stopp-Zustands des Abtastspiegelelements werden Daten der darzustellenden virtuellen Information in diesem Segment an den SLM übertragen oder vom SLM selbst erzeugt und auf diesem kodiert. Nach Abschluss der Übertragung oder Erzeugung der Daten für dieses Segment auf den oder vom SLM und während des Haltens des Stopp- Zustands des Abtastspiegelelements steuert dann die Steuereinrichtung die Beleuchtungseinrichtung an, so dass diese in den AN-Zustand geschalten wird, woraufhin Daten der darzustellenden virtuellen Information in diesem Segment derart dargestellt werden, dass die virtuelle Information als Gesamtinformation oder als Teilinformation vollständig im Bild des SLM gelegen ist, so dass nur wenige Bilder des SLM als Segmente benötigt werden, um die virtuelle Information im Sichtfeld S darzustellen. Die Beleuchtungseinrichtung beleuchtet nun den SLM, um das Licht entsprechend der virtuellen Information zu modulieren und in Verbindung mit dem Kombinierer und dem optischen System ein Bild des SLM als Segment BS1 zu erzeugen und dies mittels des Abtastspiegelelements an die ermittelte Position im Sichtfeld S zu richten. Danach wird zur Darstellung der virtuellen Information C1 ein weiteres Bild des SLM als Segment BS2 auf die gleiche Weise erzeugt und dargestellt. Diese Vorgehensweise erfolgt solange bis die virtuelle Information C1 vollständig im Sichtfeld S für den Benutzer angezeigt wird. Die Erzeugung und Darstellung der Bilder des SLM als Segmente erfolgt somit auch in diesem Ausführungsbeispiel zeitsequentiell. Wie in Fig. 6 ersichtlich ist, können sich die einzelnen Bilder des SLM als Segmente auch überlappen, um die virtuelle Information C1 gemäß Fig. 1 darzustellen. Die Erzeugung und Darstellung der virtuellen Informationen C2 und C3 erfolgt auf die gleiche Weise wie die Erzeugung und Darstellung der virtuellen Information C1.

Damit eine weitere virtuelle Information, z.B. die virtuelle Information C2 oder C3 aus Fig. 1 gleich anschließend an die Erzeugung und Darstellung der virtuellen Information C1 im selben Frame ermöglicht wird, so dass das Auge des Benutzers die zeitsequentielle Darstellung der virtuellen Informationen nicht als eine Nacheinandererzeugung wahrnimmt sondern als im Wesentlichen gleichzeitig, kann das Abtastspiegelelement mit einer höheren Geschwindigkeit von der Position des Bildes des SLM als Segment BS6 an beispielsweise eine Position für das noch zu erzeugende Bild des SLM als Segment BS7 für die virtuelle Information C2 bewegt werden, um die vorliegende Lücke zwischen diesen beiden Segmenten BS6 und BS7 schneller zu überfahren. Die Geschwindigkeit der Bewegung des Abtastspiegelelements sollte dabei höher sein, als bei dem Anfahren der jeweiligen Position für das Bild des SLM als Segment für die virtuelle Information C1. Danach kann das Anfahren der jeweiligen Positionen der noch zu erzeugenden und darzustellenden Bilder des SLM als Segmente für die virtuelle Information C2 im Sichtfeld S mit einer geringeren Geschwindigkeit der Bewegung des Abtastspiegelelements erfolgen, ähnlich der Geschwindigkeit wie bei der Darstellung der virtuellen Information C1. Die Erzeugung und Darstellung der jeweiligen Bilder des SLM als Segmente für die virtuelle Information C2 erfolgt auf die gleiche Weise wie zur Erzeugung und Darstellung der virtuellen Information C1. Für die Darstellung der virtuellen Information C3 kann ebenso vorgegangen werden. Auch hier kann der Übergang von dem letzten erzeugten Bild des SLM als Segment BS 13 für die virtuelle Information C2 zum noch zu erzeugenden Bild des SLM als Segment BS 14 der virtuellen Information C3 mit einer höheren Geschwindigkeit der Bewegung des Abtastspiegelelements erfolgen, um die große Lücke zeitlich schneller zu überfahren. Diese Reihenfolge des Anfahrens von Positionen und der Erzeugung von Bildern des SLM als Segmente im Sichtfeld S soll nur beispielhaft sein. Selbstverständlich ist auch eine andere Reihenfolge möglich. Beispielsweise könnte nach dem letzten Bild des SLM als Segment BS13 auch das noch zu erzeugende Bild des SLM als Segment BS17 erzeugt und dargestellt werden, da die Lücke zwischen beiden Segmenten BS13 und BS17 nicht so groß wie zwischen den Segmenten BS13 und BS14 ist und somit diese Position des Segments BS17 schneller angefahren werden kann.

Wie in Fig. 6 zu sehen ist, werden die Bilder des SLM als Segmente frei im Sichtfeld dargestellt, können sich überlappen und können auch unterschiedliche Formen und/oder Größen aufweisen.

In den Figuren 4 bis 6 wurde die Erzeugung und Darstellung von virtueller Information mit Hilfe eines schrittweisen Bewegens des Abtastspiegelelements mit einer definierten Schrittbreite beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, das schrittweise Bewegen des Abtastspiegelelements in diesen Ausführungsbeispielen der Figuren 4 bis 6 durch ein kontinuierliches Bewegen des Abtastspiegelelements zu ersetzen und auf diese Weise ein Bild des SLM als Segment im Sichtfeld darzustellen.

Eine derartige Ablenkeinrichtung, die ein kontinuierliches Bewegen eines Abtastspiegelelements vorsieht, ist in Fig. 7 dargestellt. In den Darstellungen a), b) und c) der Fig. 7 ist die Erzeugung von zwei Bildern des SLM als Segmente dargestellt. Eine Ablenkeinrichtung 50 weist ein Abtastspiegelelement 51 und ein Kompensationsspiegelelement 52 auf. Das Abtastspiegelelement 51 ist das Element der Ablenkeinrichtung 50, das eine kontinuierliche Bewegung durchführt. Das Kompensationsspiegelelement 52 ist ebenfalls beweglich gelagert. Das Abtastspiegelelement

51 und das Kompensationsspiegelelement 52 sind unter einem Winkel zueinander angeordnet, wie in Fig. 7 ersichtlich ist. In der Darstellung (a) der Fig. 7 beträgt dieser Wnkel ungefähr 90 Grad. Das Abtastspiegelelement 51 wie auch das Kompensationsspiegelelement

52 werden von einer Steuereinrichtung 53 angesteuert, die ebenfalls auch eine nicht dargestellte Beleuchtungseinrichtung und gegebenenfalls auch einen SLM ansteuert.

In der Darstellung a) der Fig. 7 ist die Erzeugung eines ersten Bildes des SLM als Segment BS1 gezeigt. Hierzu bilden im Moment der Erzeugung des Bildes des SLM als Segment BS1 an einer vorher definierten Position im Sichtfeld des Benutzers beide Spiegelelemente 51 und

52 zueinander einen definierten Wnkel, wobei das Kompensationsspiegelelement 52 fest bleibt, d.h. nicht in Bewegung ist. Das Abtastspiegelelement 51 hingegen bewegt sich kontinuierlich weiter. Das auf die Ablenkeinrichtung 50 auftreffende Licht L trifft somit zuerst auf das Abtastspiegelelement 51 auf und wird von diesem entsprechend seiner Ausrichtung in Richtung des Kompensationsspiegelelements 52 reflektiert. Das auf das Kompensationsspiegelelement 52 auftreffende Licht wird ebenfalls von diesem entsprechend seiner Ausrichtung reflektiert, trifft auf den Kombinierer und wird dann an eine entsprechende Position im Sichtfeld des Benutzers gerichtet. Diese Ausführung der Ablenkeinrichtung 50 könnte beispielsweise dann Vorkommen, wenn im Sichtfeld ein erstes Bild des SLM als Segment an einer definierten Position erzeugt wird, so dass in dem Moment bei einer ersten Ansteuerung des Abtastspiegelelements 51 durch die Steuereinrichtung 53 für eine kontinuierliche Bewegung auch bereits die Beleuchtungseinrichtung mittels der Steuereinrichtung 53 angesteuert wird und Licht aussendet, um eben an dieser ersten Position des Abtastspiegelelements im Sichtfeld ein Bild des SLM als Segment für eine virtuelle Information zu erzeugen und darzustellen.

In der Darstellung b) der Fig. 7 ist gezeigt, dass sich das Abtastspiegelelement 51 entlang des dargestellten Pfeils von der gestrichelten Position weiter an eine andere Position, die durch die durchgezogene Linie dargestellt sein soll, durch Ansteuerung mittels der Steuereinrichtung

53 gedreht bzw. bewegt hat. Das Kompensationsspiegelelement 52 wird dabei in der gleichen Richtung um den gleichen Betrag wie das Abtastspiegelelement 51 mitgedreht, so dass an dem Zeitpunkt, an dem die Beleuchtungseinrichtung von der Steuereinrichtung 53 der Anzeigevorrichtung angesteuert und in einen AN-Zustand versetzt wird, der SLM beleuchtet und das Bild des SLM als Segment an derselben Position im Sichtfeld erzeugt und dargestellt wird wie in der Darstellung a). Somit wird an derselben Position im Sichtfeld das Bild des SLM als Segment BS1 angezeigt. Das bedeutet, es kann weiterhin bei einer kontinuierlichen Bewegung des Abtastspiegelelements 51 ein Bild des SLM als Segment an derselben Position wie in der Darstellung a) erzeugt und angezeigt werden. Das Kompensationsspiegelelement 52 kompensiert somit die Bewegung des Abtastspiegelelements 51. Die gestrichelten Linien und Pfeile sollen den auftreffenden Lichtstrahl auf die beiden Spiegelelemente 51 und 52 gemäß der Darstellung a) zeigen, wobei die durchgezogenen Linien und Pfeile den auftreffenden, versetzten Lichtstrahl dazu verdeutlichen sollen.

In der Darstellung c) der Fig. 7 ist das Abtastspiegelelement 51 kontinuierlich durch Ansteuerung mit der Steuereinrichtung 53 weiterbewegt worden. Jedoch ist das Kompensationsspiegelelement 52 mittels der Steuereinrichtung 53 entgegengesetzt gedreht bzw. bewegt worden, so dass sich dieses nun von der gestrichelten Position in die durchgezogene Linienposition begeben hat. Auf diese Weise wird ein Bild des SLM als Segment BS2 an einer anderen Position als das Bild des SLM als Segment BS1 im Sichtfeld erzeugt und dargestellt.

Der Vorteil einer derartigen Anordnung von Abtastspiegelelement und Kompensationsspiegelelement in der Ablenkeinrichtung liegt darin, dass kontinuierlich scannende bzw. bewegende Spiegelelemente häufig in ihrer Bewegungsgeschwindigkeit schneller sind als Spiegelelemente, die sich schrittweise von Punkt zu Punkt bewegen und dann gestoppt werden. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 könnte zwischen den in den Darstellungen a) und b) gezeigten Zuständen der Spiegelelemente 51 und 52, auch während die Spiegelelemente 51 und/oder 52 sich weiterbewegen bzw. weiterdrehen, die gesamte Zeit lang das Bild des SLM als Segment BS1 angezeigt werden. Zwischen den Darstellungen b) und c) der Fig. 7, wenn das Kompensationsspiegelelement 52 in seinen Ausgangszustand bewegt wird, wird solange kein Bild des SLM als Segment erzeugt bis die geforderte neue Position des Kompensationsspiegelelements 52 erreicht wird. Bei der Bewegung des Kompensationsspiegelelements 52 in seinen Ausgangszustand ist die Beleuchtungseinrichtung ausgeschaltet bzw. befindet sich im AUS-Zustand. Erst, wenn das Kompensationsspiegelelement 52 seine neue geforderte Position erreicht hat, wird die Beleuchtungseinrichtung wieder mittels der Steuereinrichtung 53 in den AN-Zustand versetzt. Danach könnten beide Spiegelelemente 51 und 52 oder auch nur einer der beiden sich weiterbewegen und ein anderes oder weiteres Bild des SLM als Segment erzeugt und im Sichtfeld dem Benutzer angezeigt werden.

Eine allgemeine Erzeugung von Informationen in Verbindung mit einer Einkopplung von Licht in einen Lichtleiter nach dem Stand der Technik ist in Fig. 8 dargestellt. Hierbei wird ein SLM 60 verwendet, der eine relativ große Anzahl an Pixeln aufweist und somit eine HD (high definition)-TV-Auflösung oder höher aufweist. Mittels eines im Strahlengang zwischen dem SLM 60 und einem Lichtleiter 61 angeordneten Abbildungselements 62, beispielsweise einem Linsenelement, wird ein Einkoppelwinkelspektrum 63 des von dem SLM 60 modulierten und ausgehenden Lichts erzeugt, derart, dass die von den einzelnen Pixeln des SLM 60 ausgehenden Lichtstrahlen unter im Mittel unterschiedlichen Winkeln relativ zur Oberfläche des Lichtleiters 61 auf den Lichtleiter 61 auftreffen. Dieses Einkoppelwinkelspektrum 63 trifft auf den Lichtleiter 61 und wird mittels einer Spiegelfläche 64 in den Lichtleiter 61 eingekoppelt. Die Spiegelfläche 64 ist innerhalb des Lichtleiters 61 unter einem definierten Wnkel fest angeordnet. Die Lichtstrahlen, die auf die Spiegelfläche 64 auftreffen, werden von dieser reflektiert und propagieren unter Totalreflexion im Lichtleiter 61. Mittels einer Auskopplungseinrichtung 65, die entsprechende Auskopplungselemente, zum Beispiel Auskoppelgitterelemente, aufweist, kann das Licht aus dem Lichtleiter 61 in Richtung eines Auges eines Benutzers B ausgekoppelt werden, wodurch ein Auskoppelwinkelspektrum 66 definierbar ist. Es wird ein Bild des SLM 60 in eine Betrachterebene 67 abgebildet, um dort einen virtuellen Sichtbarkeitsbereich 68 zu erzeugen.

Weitere Möglichkeiten der Propagation von Licht in einem Lichtleiter und einer Auskopplung von Licht aus diesem sind beispielsweise in der WO 2019/012028 A1 beschrieben, wobei die Offenbarung der WO 2019/012028 A1 hier vollumfänglich mit aufgenommen sein soll. In diesem Dokument wird ein Lichtleiter beschrieben, der derart ausgebildet ist, dass die Auskopplung nach einer festen Anzahl von Reflexionen im Lichtleiter erfolgt und dass das Auskoppelwinkelspektrum im Vergleich zum Einkoppelwinkelspektrum vergrößert ist. Das ausgekoppelte Licht propagiert weiter zu einem Sichtbarkeitsbereich und das Auskoppelwinkelspektrum entspricht dem Sichtfeld.- Jedoch sollen die Propagation und Auskopplung von Licht nicht auf diese Möglichkeiten beschränkt sein.

Fig. 9 zeigt hingegen die Erzeugung von Bildern des SLM als Segmente mittels einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Auch diese Anzeigevorrichtung der Fig. 9 kann insbesondere als eine AR-Anzeigevorrichtung ausgebildet sein, wie beispielsweise ein AR- Head-Mounted-Display oder auch ein AR-Head-Up-Display. Diese Anzeigevorrichtung kann wie auch die Anzeigevorrichtungen der Figuren 2 bis 7 die virtuellen Informationen holographisch oder stereoskopisch erzeugen und im Sichtfeld eines Benutzers darstellen.

Die Darstellung a) zeigt die Anzeigevorrichtung bei einer Erzeugung eines ersten Bildes eines SLM als Segment und die Darstellung b) der Fig. 9 zeigt eine Erzeugung eines zweiten Bildes eines SLM als Segment. Die Anzeigevorrichtung der Fig. 9 weist eine Beleuchtungseinrichtung 70, einen SLM 71 , einen Kombinierer 72, eine Ablenkeinrichtung 73 und wenigstens ein Abbildungselement 74 eines optischen Systems auf. Der SLM 71 weist hier nun im Gegensatz zu Fig. 8 eine relativ geringe Anzahl an Pixeln, z.B. kleiner als 1000 Pixel in eine Richtung, auf. Die Ablenkeinrichtung 73 weist hier zur Ablenkung des auftreffenden Lichts ein Abtastspiegelelement 73-1 auf, das beweglich und somit rotierbar gelagert ist. Das Abtastspiegelelement 73-1 ist in der Nähe einer Lichteinkopplungsfläche des Kombinierer 72 angeordnet, damit eine Einkopplung mit hoher Genauigkeit erfolgen kann. Das optische System der Anzeigevorrichtung soll hier durch das Abbildungselement 74, dem Kombinierer 72 und der Ablenkeinrichtung 73 dargestellt sein, wobei selbstverständlich auch mehrere Abbildungselemente oder andere optische Elemente vorgesehen sein können. Das Abbildungselement 74 ist zwischen dem SLM 71 und der Ablenkeinrichtung 73 im Strahlengang vorgesehen. Der Kombinierer 72 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Lichtleiter ausgebildet, der eben bzw. flach oder auch gekrümmt ausgeführt sein kann. Ferner ist eine Steuereinrichtung 75 vorgesehen, die mit der Beleuchtungseinrichtung 70 und der Ablenkeinrichtung 73, insbesondere dem Abtastspiegelelement 73-1 gekoppelt ist. Sie kann auch zusätzlich mit dem SLM 71 gekoppelt sein, wobei der SLM 71 selbst auch über eine eigene Steuereinrichtung betrieben werden kann.

Befindet sich nun die Beleuchtungseinrichtung 70 in einem AN-Zustand durch eine Ansteuerung mittels der Steuereinrichtung 75 wird von dieser Licht auf den SLM 71 gesendet, dieses Licht vom SLM 71 moduliert und trifft über das Abbildungselement 74 auf die Ablenkeinrichtung 73. Wie in beiden Darstellungen a) und b) der Fig. 9 ersichtlich, erzeugt das Abbildungselement 74 ein Einkoppelwinkelspektrum des Lichts, das in seiner Ausdehnung kleiner als das Einkoppelwinkelspektrum des Lichts gemäß Fig. 8 ist. Dieses Einkoppelwinkelspektrum wird dann in den als Lichtleiter ausgebildeten Kombinierer 72 eingekoppelt, beispielsweise mittels einer Einkopplungseinrichtung, die z.B. ein Spiegelelement oder auch wenigstens ein Gitterelement, beispielsweise ein Volumengitter, aufweisen kann. Die Auskopplung des Lichts aus dem Kombinierer 72 kann über eine Auskopplungseinrichtung 77 erfolgen, die wenigstens ein Auskoppelelement, z.B. ein Auskoppelgitterelement, wie ein Volumengitter, aufweist, so dass das ausgekoppelte Licht in Richtung eines Benutzers B in eine Betrachterebene 78 gerichtet wird und dort einen virtuellen Sichtbarkeitsbereich 79 bildet, durch den der Benutzer B dann die erzeugte virtuelle Information(en) im Sichtfeld betrachten kann.

In der Darstellung a) der Fig. 9 wird ein erstes Bild des SLM 71 als Segment, das eine virtuelle Information aufweist, im Sichtfeld erzeugt und dargestellt. Hierzu wird mittels einer Detektionseinrichtung ermittelt, wo im Sichtfeld eine virtuelle Information dargestellt werden soll. Ist dies bekannt, steuert die Steuereinrichtung 75 das Abtastspiegelelement 73-1 an, um es in eine definierte Position zu bewegen, die erforderlich ist, um zumindest einen Teil der virtuellen Information darzustellen. Zudem versetzt die Steuereinrichtung 75 die Beleuchtungseinrichtung 70 in einen AN-Zustand, so dass der SLM 71 mit Licht beleuchtet wird, wobei an den SLM 71 Daten zur Darstellung der virtuellen Information übertragen werden. Das auf den SLM 71 auftreffende Licht wird entsprechend der virtuellen Information von diesem moduliert und fällt auf das Abbildungselement 74, wodurch ein Bild des SLM 71 auf dem Abtastspiegelelement 73-1 , das in der Fourier-Ebene des SLM 71 angeordnet ist, erzeugt wird. Ein mit der Abbildung des SLM 71 mittels des Abbildungselements 74 erzeugte Winkelspektrum des Lichts 76 wird mittels des Abtastspiegelelements 73-1 in den als Lichtleiter ausgebildeten Kombinierer 72 unter einem ersten Zentralwinkel a eingekoppelt und propagiert weiter im Kombinierer 72 unter Totalreflexion. Trifft das im Kombinierer 72 propagierende Licht nun unter einem definierten Wnkel auf die Auskopplungseinrichtung 77 auf, wird dieses aus dem Kombinierer 72 ausgekoppelt und das Bild des SLM 71 als Segment in die Betrachterebene 78, in der ein virtueller Sichtbarkeitsbereich 79 gebildet wird, gerichtet. Auf diese Weise wird an einer definierten Position im Sichtfeld ein erstes Bild des SLM 71 als Segment in Form einer virtuellen Information erzeugt und dargestellt.

In der Darstellung b) der Fig. 9 wird ein zweites Bild des SLM 71 als Segment an einer zweiten, von der ersten definierten Position verschiedenen definierten Position im Sichtfeld des Benutzers B erzeugt und dargestellt. We ersichtlich, wurde dafür das Abtastspiegelelement 73-1 durch die Steuereinrichtung 75 an eine andere Position bewegt bzw. gedreht, d.h. von der gepunktet dargestellten Position in die Position mit der durchgezogenen Linie entlang des Pfeils. Dadurch wird der Zentralwinkel des Lichtbündels, das in den Kombinierer 72 eingekoppelt wird, geändert. Das mit der Abbildung des SLM 71 erzeugte Wnkelspektrum des Lichts 76 mit dann mittels des Abtastspiegelelements 73-1 unter einem anderen Zentralwinkel, d.h. dem Zentralwinkel ß, den das um einen definierten Winkel rotierte Abtastspiegelelement 73-1 vorgibt, in den Kombinierer 72 eingekoppelt. Das nun im Kombinierer 72 unter unterschiedlichen Wnkeln im Vergleich zur Darstellung a) propagierende Licht kann jedoch auf die gleiche Weise ausgekoppelt werden wie zur Darstellung a) beschrieben. Hiermit wird ein zweites Bild des SLM 71 als Segment an einer zum ersten Bild des SLM 71 als Segment unterschiedlichen Position im Sichtfeld zum Anzeigen einer weiteren virtuellen Information erzeugt und dargestellt.

In der Fig. 9 ist jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen nur die Erzeugung und Darstellung von zwei Bildern des SLM 71 als Segmente gezeigt, wobei beide Bilder des SLM 71 als Segmente zeitsequentiell erzeugt werden. Es können jedoch auf die gleiche Weise weitere Bilder des SLM 71 als Segmente im Sichtfeld erzeugt und dargestellt werden, wie beispielsweise 5 oder 10 Bilder des SLM 71 als Segmente oder sogar noch mehr, wenn erforderlich. Hierfür wird das Abtastspiegelelement 73-1 mittels der Steuereinrichtung 75 um weitere definierte Schrittbreiten gedreht, um die Bilder des SLM 71 als Segmente im Sichtfeld an der jeweiligen definierten Position darzustellen. Zur Erläuterung der Vorgehensweise in Fig. 9 wurde eine schrittweise Bewegung des Abtastspiegelelements 73-1 angenommen. Selbstverständlich kann die Ablenkeinrichtung 73 der Fig. 9 auch gemäß Fig. 7 ausgebildet sein, wodurch eine kontinuierliche Bewegung des Abtastspiegelelements vorgesehen ist.

Bei einem Vergleich der Fig. 9 mit der Fig. 8 ist ersichtlich, dass das Gesamtwinkelspektrum des Lichts, das durch eine Kombination des Winkelspektrums für das erste Bild des SLM 71 als Segment und das zweite Bild des SLM 71 als Segment erreicht wird und das in den Kombinierer 72 eingekoppelt wird, das gleiche Wnkelspektrum des Lichts ist, das gemäß Fig. 8 in den Lichtleiter 61 eingekoppelt wird. Somit wird auch in Fig. 9 in der Größe das gleiche

Sichtfeld erzeugt wie in Fig. 8.

Die Erfindung soll nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt sein. Es sind zudem weitere 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 beschränken soll.