OPTISCHES SYSTEM FÜR SCHWEBENDE HOLOGRAMME MIT MEHREREN SCHALTBAREN OPTISCHEN KANÄLEN

TECHNISCHES GEBIET

Verschiedene Beispiele der Offenbarung betreffen ein System, welches mehrere optische Kanäle umfasst, um ein schwebendes Hologramm zu erzeugen. Die verschiedenen optischen Kanäle sind von einer Steuerung individual ansteuerbar.

HINTERGRUND

Es sind Techniken bekannt, um mittels eines bildgebenden holographischen optischen Elements (HOE) ein schwebendes Hologramm zu erzeugen. Ein solches schwebendes Hologramm wird in einem Volumen erzeugt, das außerhalb des bildgebenden HOE angeordnet ist. Das bedeutet, dass das Hologramm versetzt zum bildgebenden HOE rekonstruiert wird. Dadurch kann eine optische „Schwebewirkung“ erzeugt werden, das Hologramm steht frei im Raum.

Es wurde festgestellt, dass bei entsprechenden optischen Systemen das schwebende Hologramm vergleichsweise statisch und wenig interaktiv ausgebildet sein kann. Außerdem sind solche optischen Systeme oftmals vergleichsweise groß.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG

Entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches System bereitzustellen, welches ein schwebendes Hologramm erzeugen kann. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System bereitzustellen, welches die ein oder mehreren Hologramme dynamisch bereitstellen kann. Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes optisches System bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen. Ein optisches System umfasst mehrere optische Kanäle, die individuell an- und ausschaltbar sind. Das bedeutet, dass jeweils selektiv Licht entlang von ein oder mehreren Strahlengängen der verschiedenen optischen Kanäle ausgesendet werden kann. Die Lichtquellen können also individuell angesteuert werden. Das Licht trifft auf ein oder mehrere bildgebende HOEs, die jeweils entsprechende Teile des schwebenden Hologramms erzeugen. Dadurch können ein oder mehrere Bildmotive des Hologramms an- und ausgeschaltet werden, je nachdem welcher optische Kanal angesteuert wird.

Ein optisches System umfasst mindestens ein bildgebendes HOE. Das mindestens eine HOE ist eingerichtet, um basierend auf Licht ein schwebendes Hologramm zu erzeugen. Das schwebende Hologramm wird in einem Volumen außerhalb des mindestens einen bildgebenden HOE rekonstruiert. Das schwebende Hologramm ist folglich in einem Volumen außerhalb des mindestens einen bildgebenden HOE angeordnet. Außerdem umfasst das optische System mehrere optische Kanäle. Die mehreren optischen Kanäle umfassen jeweils eine Lichtquelle und einen Strahlengang. Die mehreren optischen Kanäle sind eingerichtet, um das Licht entlang des jeweiligen Strahlengangs hin zum mindestens einen bildgebenden HOE zu führen / zu leiten. Die Steuerung ist eingerichtet, um die Lichtquelle der mehreren optischen Kanäle individuell anzusteuern.

Das individuelle Ansteuern der Lichtquellen kann also bedeuten, dass einzelne Lichtquellen getrennt von anderen Lichtquellen an- und ausgeschaltet werden können. Das bedeutet, dass Licht wahlweise entlang der verschiedenen Strahlengänge der verschiedenen optischen Kanäle ausgesendet werden kann oder nicht. Das bedeutet, in anderen Worten, dass die verschiedenen optischen Kanäle individuell angesteuert werden können, das heißt individuell geschaltet werden können.

Die verschiedenen optischen Kanäle können mit verschiedenen Bildmotiven des Hologramms assoziiert sein. Diese verschiedenen Bildmotive können unterschiedliche Teile des schwebenden Hologramms bereitstellen. Unterschiedliche Bildmotive können unterschiedliche Geometrien oder Bilder wiedergeben. Unterschiedliche Bildmotive können auch dieselben Geometrien oder Bilder wiedergeben, jedoch in unterschiedlichen Farben.

Ein Computer-implementiertes Verfahren umfasst das individuelle Ansteuern von mehreren Lichtquellen eines optischen Systems. Die mehreren Lichtquellen werden dabei basierend auf ein oder mehreren Entscheidungskriterien angesteuert. Je nachdem, wie eine entsprechende Überprüfung der ein oder mehreren Entscheidungskriterien ausgeht, kann also eine bestimmte Lichtquelle der mehreren Lichtquellen angeschaltet werden oder ausgeschaltet werden, und eine andere Lichtquelle der mehreren Lichtquellen kann ausgeschaltet werden oder angeschaltet werden. Diese Überprüfung kann individuell für jede Lichtquelle stattfinden.

Die mehreren Lichtquellen sind dabei mehreren optischen Kanälen des optischen Systems zugeordnet. Die optischen Kanäle umfassen jeweils einen zugehörigen Strahlengang. Die optischen Kanäle sind jeweils eingerichtet, um das von der jeweiligen Lichtquelle der mehreren Lichtquellen ausgesendete Licht hin zu mindestens einem bildgebenden HOE des optischen Systems zu führen. Das mindestens eine bildgebende HOE ist dabei eingerichtet, um basierend auf dem Licht ein schwebendes Hologramm in einem Volumen außerhalb des mindestens einen bildgebenden HOE zu erzeugen.

Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

FIG. 1 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen, welches einen optischen Kanal, eine Steuerung und einen Tiefensensor umfasst. FIG. 2 illustriert eine beispielhafte strukturelle Implementierung des optischen Systems aus FIG. 1 gemäß verschiedenen Beispielen.

FIG. 3 illustriert eine Spektralfilterung, die von einem lichtformenden FIOE, das gemäß verschiedenen Beispielen ein Umlenkelement implementiert, bereitgestellt werden kann.

FIG. 4 illustriert eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems aus FIG. 1 gemäß verschiedenen Beispielen.

FIG. 5 illustriert eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems aus FIG. 1 gemäß verschiedenen Beispielen.

FIG. 6A illustriert eine beispielhafte Integration optischen Systems mit einem Spiegel gemäß verschiedenen Beispielen.

FIG. 6B ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Systems gemäß FIG. 2.

FIG. 7 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.

FIG. 8 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen, welches ein bildgebendes HOE und einen Lichtwellenleiter umfasst.

FIG. 9 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Systems aus FIG. 8 gemäß verschiedenen Beispielen.

FIG. 10 ist eine der Implementierung aus FIG. 9.

FIG. 11 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen, welches mehrere optische Kanäle umfasst.

FIG. 12 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen, welches mehrere optische Kanäle umfasst. FIG. 13 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen, welches mehrere optische Kanäle umfasst.

FIG. 14 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Systems aus einer der FIGs. 11 bis 13 gemäß verschiedenen Beispielen.

FIG. 15 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Systems aus einer der FIGs. 11 bis 13 gemäß verschiedenen Beispielen.

FIG. 16 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Systems aus einer der FIGs. 11 bis 13 gemäß verschiedenen Beispielen.

FIG. 17 ist eine Perspektivansicht der Implementierung des optischen Systems aus FIG. 16.

FIG. 18 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Systems aus einer der FIGs. 11 bis 13 gemäß verschiedenen Beispielen.

FIG. 19 ist eine Perspektivansicht der Implementierung des optischen Systems aus FIG. 18.

FIG. 20 illustriert schematisch eine Steuerung für mehrere optische Kanäle gemäß verschiedenen Beispielen.

FIG. 21 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.

FIG. 22 illustriert schematisch eine Menüebene eines GUI gemäß verschiedenen Beispielen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird.

Nachfolgend werden Techniken beschrieben, die es ermöglichen, ein schwebendes Flologramm zu erzeugen. Das Flologramm kann ein Bildmotiv wiedergeben, etwa einen Knopf oder ein Flinweisschild. Das Flologramm könnte auch mehrere Bildmotive wiedergeben. Z.B. könnte ein Bild durch mehrere Bildmotive zusammengesetzt werden, oder es könnten getrennte Bildmotive wiedergegeben werden.

Dazu wird ein optisches System verwendet, welches mehrere optische Kanäle umfasst. Jeder optische Kanal kann jeweils eine zugeordnete Lichtquelle und einen Strahlengang aufweisen. Die optischen Kanäle sind eingerichtet, um jeweils das Licht entlang des jeweiligen Strahlengangs hin zu mindestens einem bildgebenden HOE auszusenden. Das mindestens eine bildgebende HOE ist eingerichtet, um basierend auf dem Licht ein schwebendes Hologramm zu erzeugen. Dieses ist in einem Volumen außerhalb des mindestens einen bildgebenden HOEs rekonstruiert bzw. angeordnet.

Das Hologramm, welches mittels eines entsprechenden optischen Systems erzeugt wird, kann eine besonders große Schwebehöhe und/oder eine besonders große Tiefenwirkung aufweisen. Beispielsweise könnte ein Abstand zwischen einem Volumen, in dem das Hologramm bei geeigneter Beleuchtung des mindestens einen bildgebenden HOE dargestellt wird, und dem mindestens einen bildgebenden HOE nicht kleiner als 60% der lateralen Abmessungen (senkrecht zum Abstand) eines Brechungsindex-modulierten Bereichs des mindestens einen bildgebenden HOE sein. Das Hologramm kann grundsätzlich ein oder mehrere Bildmotive aufweisen. Die verschiedenen Bildmotive können durch Licht erzeugt werden, welches unterschiedliche Strahlengänge durchlaufen hat bzw. unterschiedlichen optischen Kanälen zugeordnet ist.

Das mindestens eine bildgebende HOE kann als Volumen-HOE implementiert sein, das heißt eine Variation des Brechungsindex in 3-D aufweisen. Ein entsprechender Brechungsindex-modulierter Bereich weist eine 3-D Ausdehnung auf. Diese Variation des Brechungsindex bricht das Licht mit einem Diffraktionsmuster, wodurch das Hologramm ausgebildet wird. Das Volumen-HOE ist abgegrenzt gegenüber einem Oberflächen-HOE, bei welchem eine Modulation der Oberfläche eines Substrats das Diffraktionsmuster hervorruft. Zum Beispiel könnte die Oberfläche wellenförmig ausgebildet sein.

Das mindestens eine bildgebende HOE kann als Transmissions-HOE oder als Reflexions-HOE implementiert sein. Bei einem Transmissions-HOE wird der Brechungsindex-modulierte Bereich von einer Seite beleuchtet und das Hologramm wird in einem der gegenüberliegenden Seite zugewendeten Volumen erzeugt. Bei Reflexions-HOE wird der Brechungsindex-modulierte Bereich von einer Seite beleuchtet und das Hologramm wird in einem derselben Seite zugewendeten Volumen erzeugt.

Zum Beispiel wäre es möglich, dass ein Strahlengang des Lichts in Edge-Lit-Geometrie auf das bildgebende HOE auftrifft. Das bedeutet, dass das mindestens eine bildgebende HOE ein Substrat (aus einem transparenten Material, das optisch dichter ist, als Luft) aufweist, auf welchem der Brechungsindex-modulierte Bereich aufgebracht ist. Ein entsprechender Strahlengang wird auf der Schmalseite in das Substrat eingekoppelt, durchläuft dann das Substrat - z.B. Glas oder Polymethylmethacrylat -, bevor er auf den Brechungsindex-modulierten Bereich auftrifft. Typischerweise weist das Substrat eine Schichtdicke auf, die wesentlich größer ist, als die Schichtdicke des Brechungsindex-modulierten Bereichs. Der sog. Rekonstruktionswinkel bezeichnet denjenigen Winkel, mit dem das Licht auf den Brechungsindex-modulierten Bereich auftrifft. Dieser kann entlang einer Oberfläche des mindestens einen bildgebenden HOE angeordnet sein. Licht, das nicht durch den Brechungsindex-modulierten Bereich gebeugt wird, um das Hologramm zu erzeugen, kann dann Totalresektion an der Oberfläche des mindestens einen bildgebenden HOE erfahren und in das Substrat zurück reflektiert werden.

In manchen Varianten wäre es denkbar, dass ein absorbierendes Material solches zurückreflektiertes Licht absorbiert (engl beam dump); dadurch wird die Wiedergabe des Hologramms nicht durch „Hintergrundlicht“ gestört. In anderen Beispielen wäre es aber auch denkbar, dass das Substrat einen Lichtwellenleiter implementiert. Das an der Oberfläche des mindestens einen bildgebenden HOE zurück reflektierte Licht wird dann an einer weiteren Oberfläche des Lichtwellenleiters reflektiert und trifft wieder auf das mindestens eine bildgebende HOE auf. Der Lichtwellenleiter kann also unterhalb des mindestens einen bildgebenden HOE angeordnet sein und sich entlang des mindestens einen bildgebenden HOE erstrecken und das im Lichtwellenleiter propagierende Licht kann zur Ausleuchtung des mindestens einen bildgebenden HOE verwendet werden. Das mindestens eine bildgebende HOE ist dabei auf einer Außenfläche des Lichtwellenleiters angebracht. Die Verwendung eines Lichtwellenleiters ermöglicht eine besonders kompakte Bauform, weil die Dicke des den Lichtwellenleiter ausbildenden Substrats geringer sein kann, als die lateralen Abmessungen des mindestens einen bildgebenden HOE. Beispielsweise wäre es denkbar, dass eine Dicke des Lichtwellenleiters senkrecht zum mindestens einen bildgebenden HOE (also entlang einer Richtung, die sich weg vom bildgebenden HOE erstreckt) nicht größer ist als 20% einer Länge des mindestens einen bildgebenden HOE entlang des Lichtwellenleiters.

Beispielsweise könnten mehrere bildgebende HOE auf einem gemeinsamen Lichtwellenleiter angebracht sein, durch den das Licht mehrerer optischer Kanäle läuft. Es könnte auch ein Lichtwellenleiter pro optischem Kanal verwendet werden.

Die verwendeten Lichtquellen emittieren vorzugsweise Licht im sichtbaren Spektrum, insbesondere zwischen 380 nm und 780 nm. In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen können ein oder mehrere Leuchtdioden als Lichtquelle verwendet werden. Leuchtdioden sind besonders einfach, langlebig und kostengünstig und weisen bezüglich einer Vielzahl von Leuchtfunktionen, insbesondere holographischer Leuchtfunktion, ausreichende optische Eigenschaften, insbesondere bezüglich der Kohärenz des ausgesendeten Lichts auf. Leuchtdioden sind besonders effizient. Zum Beispiel könnte eine Leuchtdiode einen Lichtemitter (aktive Fläche, die Photonen emittiert) aufweisen, der Abmessungen zwischen 0,5 x 0,5 mm ² und 1 x 1 mm ² aufweist. Es kann insbesondere vorteilhaft sein, für die genannten Anwendungen kleine Emitterflächen zu verwenden. Das optische System kann pro optischen Kanal eine Lichtquelle umfassen. Diese ist eingerichtet, um das Licht entlang des jeweiligen Strahlengangs zum mindestens einen bildgebenden HOE auszusenden. Der Strahlengang kann z.B. durch die optische Achse des entsprechenden optischen Kanals mit den optischen Bauteilen definiert sein. Das Licht propagiert entlang des Strahlengangs hin zum mindestens einen bildgebenden HOE.

Beispielsweise wäre es denkbar, dass jedem optischen Kanal ein entsprechendes bildgebendes HOE zugeordnet ist. Es wäre aber auch denkbar, dass ein einzelnes bildgebendes HOE mehreren optischen Kanälen zugeordnet ist. Das würde also bedeuten, dass ein durchgängiger Brechungsindex-modulierter Bereich des bildgebenden HOE vorhanden ist (der Phasenkohärent belichtet wurde), der von Licht aus mehreren Strahlengängen beleuchtet wird. Um dennoch unterschiedlich Bildmotive des Hologramms durch die verschiedenen optischen Kanäle zu erzeugen, können unterschiedliche Techniken eingesetzt werden. Diese Techniken sind im Zusammenhang mit TAB. 1 nachfolgend zusammengefasst.

TAB. 1 : Unterschiedliche Varianten für die gemeinsame Nutzung („Multiplexen“) eines gemeinsamen bildgebenden HOEs mittels Licht, welches unterschiedlichen optischen Kanälen zugeordnet ist. Das Licht kann also aus unterschiedlichen Richtungen auf das bildgebende HOE auftreffen. Dadurch können unterschiedliche Bildmotive durch die verschiedenen optischen Kanäle erzeugt werden. Indem die optischen Kanäle individuell geschaltet werden können, kann das Hologramm flexibel durch die verschiedenen Bildmotive zusammengesetzt werden. Verschiedene Beispiele beruhen auf der Erkenntnis, dass eine besonders kompakte Bauform eines entsprechenden optischen Systems dadurch erreicht werden kann, dass mindestens ein optisches Umlenkelement verwendet wird. Das bedeutet, dass das Licht entlang eines jeweiligen Strahlengangs von der Lichtquelle ausgesendet wird und dann durch das optische Umlenkelement hin zu mindestens einem bildgebenden HOE umgelenkt wird. Dadurch ist es möglich, dass die Lichtquelle angrenzend an bzw. hinter dem mindestens einen bildgebenden HOE angeordnet ist. In anderen Worten: zumindest eines des mindestens einen bildgebenden HOE kann zwischen dem Volumen (in dem das Hologramm rekonstruiert wird) und der jeweiligen Lichtquelle angeordnet sein. Durch das optische Umlenkelement wird erreicht, dass die Lichtquelle das Licht nicht direkt auf das mindestens eine bildgebende HOE aussendet, sondern zunächst zum Umlenkelement. Dadurch können großflächigere Beleuchtungen des Brechungsindex-modulierten Bereichs des mindestens einen bildgebenden HOE erreicht werden als bei direkter Beleuchtung. Es können flachere Rekonstruktionswinkel erzielt werden. Dies verbessert die Darstellung der Bildmotive des Hologramms.

Beispielsweise könnte ein solches Umlenkelement als Spiegel implementiert sein. Das Umlenkelement könnte auch als optisches Prisma implementiert sein oder durch einen Lichtwellenleiter, der durch Totalreflektion das Licht in einem optisch dichten Medium führt.

Es wären auch kompliziertere Implementierungen des Umlenkelements denkbar. Insbesondere wären Implementierungen des Umlenkelements denkbar, die - neben der Umlenkung des Lichts auch andere lichtformende Funktionalitäten bereitstellt. Dazu kann auch ein HOE verwendet werden, das nachfolgend als lichtformendes HOE bezeichnet wird.

Verschiedene Beispiele beruhen auf der Erkenntnis, dass eine weitere Verbesserung der Beleuchtung des bildgebenden HOE durch die Verwendung eines lichtformenden HOE erzielt werden kann, welches im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem bildgebenden HOE angeordnet ist und welches - neben der lichtformenden Funktionalität - auch das Licht umlenkt. Das lichtformende HOE kann also das Umkehrelement implementieren.

Einige solche lichtformenden Funktionalitäten, die vom lichtformenden HOE bereitgestellt werden können, sind nachfolgend im Zusammenhang mit TAB. 2 beschrieben.

TAB. 2: Verschiedene lichtformende Funktionalitäten, die vom lichtformenden HOE bereitgestellt werden können. Mittels solcher lichtformenden Funktionalitäten kann ein homogenes Winkel- und Wellenlängenspektrum der Beleuchtung des bildgebenden FIOE erzielt werden, so dass ein Hologramm rekonstruiert werden kann, welches einen großen Abstand zum Brechungsindex-modulierten Bereich des mindestens einen bildgebenden HOE aufweist und eine große Tiefenschärfe aufweist.

Grundsätzlich sind verschiedene Implementierungen für das lichtformende HOE denkbar. Beispielsweise wäre es möglich, dass das lichtformende HOE den Strahlengang in Reflexionsgeometrie umlenkt. Das heißt es kann ein Reflexions-HOE verwendet werden. Ein Reflexions-HOE ist wellenlängenselektiv, das heißt es wird für einen bestimmten Austrittswinkel nur Licht eines engen Wellenlängenspektrums effizient gebeugt. Dadurch kann die Spektralfilterung gemäß TAB. 2: Beispiel I erreicht werden. Zum Beispiel könnte eine Halbwertsbreite des Wellenlängenspektrums des Lichts nach der Spektralfilterung erreicht werden, die nicht größer ist als 10 nm, insbesondere nicht größer als 5 nm. Dadurch kann eine bessere Rekonstruktion des Bilds in Form des Hologramms erreicht werden, weil Verschmierung und Geisterbilder - die andernfalls bei einer breitbandigen Beleuchtung des mindestens einen bildgebenden HOE entstehen könnten - vermieden werden.

Ähnlich wie obenstehend im Zusammenhang mit dem mindestens einen bildgebenden HOE beschrieben, wäre es denkbar, dass das lichtformende HOE auf einer Außenfläche eines Lichtwellenleiters angebracht ist. Das lichtformende HOE und das bildgebende HOE können auf unterschiedlichen Außenflächen des Lichtwellenleiters aufgebracht sein. Jeder optische Kanal kann beispielsweise ein zugeordnetes Umlenkelement oder insbesondere ein zugeordnetes lichtformendes HOE aufweisen. Die lichtformenden HOE unterschiedlicher optischer Kanäle können durch eine gemeinsame Gitterstruktur ausgebildet sein, d.h. unterschiedliche Bereiche der gemeinsamen Gitterstruktur werden vom Licht unterschiedlicher optischer Kanäle beleuchtet. Es könnten aber auch separate Gitterstrukturen verwendet werden.

Als allgemeine Regel gibt es unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten der optischen Kanäle. Die Kanäle können nebeneinander angeordnet sein, sodass eine zeilen- oder spaltenweise Rekonstruktion ermöglicht wird. Das bedeutet, dass die Strahlengänge der verschiedenen optischen Kanäle zumindest in Teilbereichen parallel oder senkrecht zueinander verlaufen. Die optischen Kanäle können ebenso in Gitterstruktur angeordnet sein, sodass eine zeilen- und spaltenweise Rekonstruktion gegeben ist. Weiterhin können die Kanäle auch in diagonaler Richtung oder in weiteren azimutalen Winkeln zueinander angeordnet sein. Ein Winkel zwischen den Strahlengängen kann also z.B. im Bereich von 45° bis 90° liegen.

Die Strahlengänge können durch Blendenelemente getrennt sein. Das bedeutet, dass die Strahlengänge zum Beispiel durch die optischen Achsen von bestimmten optischen Elementen des jeweiligen optischen Kanals definiert sein können, etwa von entsprechenden Kollimator-Linsen.

Es ist möglich, dass das optische System eine Steuerung umfasst. Diese Steuerung kann die verschiedenen optischen Kanäle schalten. Das bedeutet, dass die Steuerung eingerichtet sein kann, um die Lichtquellen der mehreren optischen Kanäle individuell anzusteuern.

Zum Beispiel könnte die Steuerung einen Prozessor umfassen, beispielsweise einen Mikroprozessor, einen applikationsspezifischen integrierten Schaltkreis oder ein feldprogrammierbares schaltbares Array. Die Steuerung kann basierend auf Programmcode ein oder mehrere Techniken zum Schalten der optischen Kanäle ausführen. Beispielsweise wäre es denkbar, dass die Steuerung eingerichtet ist, um die Lichtquellen der mehreren optischen Kanäle basierend auf einem Messsignal eines Tiefensensors (engl „depth sensor“; manchmal auch als Abstandssensor bezeichnet) des optischen Systems anzusteuern. Der Tiefensensor kann eingerichtet sein, um ein Objekt im Volumen oder angrenzend an das Volumen zu detektieren und ein entsprechendes Messsignal auszugeben.

Der Tiefensensor kann z.B. aus Benutzersicht hinter dem bildgebenden HOE angeordnet sein. Das bedeutet, das bildgebende HOE kann zwischen dem Volumen (in dem das Hologramm rekonstruiert wird) und dem Tiefensensor angeordnet sein.

Insbesondere kann der Tiefensensor also eingerichtet sein, um eine laterale Position (X-Y-Position) und einen Abstand (Z-Position) des Objekts zu bestimmen. Basierend auf solchen Eigenschaften kann dann ein Ansteuern der Lichtquellen der verschiedenen optischen Kanäle erfolgen.

Grundsätzlich können unterschiedliche Implementierungen für den Tiefensensor verwendet werden. Es wäre zum Beispiel möglich, dass ein Lichtlaufzeit-basierter Sensor (engl time-of-flight; TOF-Sensor) verwendet wird, der basierend auf Laufzeitmessungen von Lichtpulsen die Tiefenposition des Objekts bestimmt. Es könnte auch Laserlicht verwendet werden, das heißt es könnte ein LIDAR-Sensor (engl. Light Detection and Ranging) verwendet werden. Es wäre grundsätzlich auch denkbar, einen RADAR-Sensor zu verwenden, der basierend auf Radarwellen eine Tiefenposition des Objekts bestimmt. Ebenso kommt es in Betracht einen Ultraschall-Sensor zu verwenden, um basierend auf Ultraschallwellen eine Tiefenposition des Objekts zu bestimmen. Bei der Verwendung eines optischen Tiefensensors kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich die Wellenlänge des für die Bestimmung der Tiefenposition verwendeten Lichts von der Wellenlänge des Lichts unterscheidet, welches für die Erzeugung des schwebenden Hologramms verwendet wird. Beispielsweise kann für den Tiefensensor Licht im infraroten Bereich und für das schwebende Hologramm Licht im sichtbaren Bereich verwendet werden. Durch die Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen kann insbesondere eine Beeinflussung des Tiefensensors durch das Hologramm vermieden werden. Ein Objekt im Volumen oder angrenzend an das Volumen, in dem das Hologramm rekonstruiert wird, kann folglich mit höherer Zuverlässigkeit detektiert werden. Insbesondere können eine laterale Position und ein Abstand des Objekts genauer bestimmt werden.

Es wäre möglich, dass die Steuerung eingerichtet ist, um basierend auf dem Messsignal Zustandsdaten zu bestimmen, die indikativ sind für die Benutzerbetätigung eines Interaktionselements, dass als Bildmotiv durch das Hologramm angezeigt wird.

Das bedeutet also, dass Bildmotive, die durch das Licht unterschiedlicher optischer Kanäle rekonstruiert werden, Interaktionselemente - beispielsweise Knöpfe, Schieberegler, usw. - einer grafischen Benutzeroberfläche (englisch „graphic user interface“; GUI) darstellen können. Durch unterschiedliche optische Kanäle können unterschiedliche Interaktionselemente angezeigt werden. Es wäre dann möglich, basierend auf dem Messsignal des Tiefensensors zu bestimmen, ob ein Benutzer eines dieser Interaktionselemente betätigt.

Dabei können unterschiedliche Faktoren bei einer solchen Bestimmung der Benutzerbetätigung berücksichtigt werden. Beispielsweise könnte überprüft werden, ob eine Fingerspitze des Benutzers im entsprechenden Teilbereich des Volumens angeordnet ist, in welchem das Interaktionselement angeordnet ist (d.h. , ob der Benutzer z.B. einen Knopf „drückt“). Beispielsweise wäre es denkbar, dass solche Zustandsdaten basierend auf eine Orientierung des Fingers in Bezug auf das Volumen bestimmt werden. Das heißt es könnte überprüft werden, ob der Finger auf ein entsprechendes Interaktionselemente zeigt oder davon abgewendet orientiert ist. Insbesondere wäre es zum Beispiel denkbar, dass eine Parallaxe des Betrachters des Hologramms bei einer entsprechenden Betätigung bestimmt wird. Unter einer Parallaxe des Betrachters kann insbesondere eine Blickrichtung des Betrachters auf das Hologramm verstanden werden. Das heißt es könnte überprüft werden, ob ein Benutzer unter einem besonders schrägen Winkel das Hologramm betrachtet - und damit auch der Finger schräg auf das Volumen gerichtet ist -, so dass die Traktionselemente versetzt gegenüber einer Raumposition angeordnet sind, in denen sie durch einen Betrachter unter einem vergleichsweise senkrechten Winkel wahrgenommen werden. Dies kann zum Beispiel dadurch bestimmt werden, ob die Orientierung des Fingers schräg oder senkrecht zum Volumen orientiert ist. Allgemein formuliert kann die Parallaxe des Betrachters bestimmt werden basierend auf der Orientierung des Fingers. Alternativ oder zusätzlich wäre es auch möglich, einen Blickwinkel des Betrachters durch Augenerkennung in einem von einer Umfeldkamera erfassten Bild zu bestimmen.

Der Tiefensensor kann insbesondere zur Bestimmung der Lage und Orientierung eines Fingers eingerichtet sein. Beispielsweise kann der Tiefensensor dazu eingerichtet sein, einen Finger zu detektieren, der sich in einem Volumen von ca. 15 cm mal 15 cm mal 3 cm befindet. Eine räumliche Auflösung des Tiefensensors kann in Beispielen 10 mal 10 Pixel betragen. Eine solch geringe Auflösung kann ausreichend sein, um die Orientierung eines Fingers zu bestimmen. Weiter kann ein Tiefensensor vorgesehen sein, welcher die Detektion des Fingers bzw. die Bestimmung seiner Orientierung, in regelmäßigen zeitlichen Abständen, z.B. alle 100 ms, erlaubt. Auf diese Weise können beispielsweise Bewegungen des Fingers erkannt werden.

Die Steuerung könnte eingerichtet sein, um basierend auf dem Messsignal des Tiefensensors eine Geste eines Fingers oder einer Hand des Benutzers zu erkennen. Beispielhafte Gesten wären z.B. „Doppelklick“; „Streichen“; usw. Dabei könnte die Geste in Bezug auf das Volumen bestimmt sein. Das bedeutet, dass ein „Doppelklick“ eine bestimmte Position in Bezug auf das Volumen, z.B. insbesondere einen Teilbereich, in dem ein Interaktionselement angezeigt wird, aufweisen muss, um als Geste erkannt zu werden.

Zur Erkennung von Objekten, der Orientierung von Objekten wie Fingern, und/oder von Gesten können Algorithmen eingesetzt werden, die dem Fachmann grundsätzlich bekannt sind. Es könnten maschinengelernte Algorithmen eingesetzt werden. Die konkrete Implementierung solcher Algorithmen ist nicht entscheidend für die Funktionsweise der hierin beschriebenen Techniken, und deshalb werden keine weiteren Details genannt.

Als allgemeine Regel können die hierin beschriebenen optischen Systemen in unterschiedliche Anwendungen integriert werden. Beispielweise wäre es denkbar, dass das ein System das optische System sowie einen Spiegel umfasst, der eine Spiegeloberfläche aufweist, die sich entlang des mindestens einen bildgebenden HOE erstreckt und die zwischen dem mindestens einen bildgebenden HOE und dem Volumen, in dem das schwebende Hologramm erzeugt wird, angeordnet ist. Beispielsweise könnte eine grafische Benutzerschnittstelle mit mehreren Interaktionselementen erzeugt werden, die vor der Spiegeloberfläche „schweben“. Derart könnte zum Beispiel ein Radio gesteuert werden oder eine Bildwiedergabe eines an anderer Stelle in den Spiegel integrierten Bildschirms.

Eine weitere Anwendung wäre zum Beispiel die Integration in einen Bildschirm. Ein System kann also das optische System sowie einen Bildschirm umfassen, der sich entlang des mindestens einen bildgebenden HOE erstreckt. Das mindestens eine bildgebende HOE kann also zwischen dem Bildschirm und dem Volumen angeordnet sein. Derart könnte zum Beispiel schwebend über den Bildschirm eines Fernsehers oder eines Computermonitors eine grafische Benutzerschnittstelle mit mehreren Interaktionselementen implementiert werden.

FIG. 1 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit einem optischen System 110. FIG. 1 ist eine schematische Darstellung des optischen Systems 110, welches eingerichtet ist, um ein Hologramm 150 zu erzeugen. Das Hologramm 150 umfasst ein einzelnes Bildmotiv 780, hier ein Knopf als Interaktionselement einer GUI.

In FIG. 1 ist illustrativ ein einzelner optischer Kanal 31 gezeigt, um die Funktionsweise zu erläutern. Das optische System könnte aber weitere optische Kanäle aufweisen, die so wie der optische Kanal 31 konfiguriert sind.

Das optische System 110 umfasst eine Lichtquelle 111. Die Lichtquelle 111 kann durch ein oder mehrere Leuchtdioden implementiert werden. Die Lichtquelle 111 ist eingerichtet, um Licht 90 entlang eines Strahlengangs 81 auszusenden. Das Licht 90 wird dazu verwendet, um das Hologramm 150 zu erzeugen. Dies definiert einen entsprechenden optischen Kanal 31.

Entlang des Strahlengangs 81 sind verschiedene optische Komponenten 171, 120, 130 angeordnet.

Beispielsweise wäre es möglich, dass ein refraktives oder spiegeloptisches optisches Element 171, 172 im Strahlengang 81 zwischen der Lichtquelle 81 benachbart zu Lichtquelle 111 angeordnet ist. Dieses refraktive oder spiegeloptische optische Element ist eingerichtet, um das Licht 90 zu sammeln. Derart kann eine größere Lichtausbeute erreicht werden.

Zum Beispiel könnte das optische Element 171, 172 durch einen Hohlspiegel oder eine Linse - d.h. eine Kollimatorlinse - implementiert werden.

Das Licht 90 propagiert entlang des Strahlengangs 81 weiter in Richtung eines Umlenkelements 120. Das Umlenkelement 120 kann z.B. als lichtformendes HOE 120 implementiert sein. Verschiedene lichtformende Funktionalitäten, die vom lichtformenden HOE 120 bereitgestellt werden können, wurden voranstehend im Zusammenhang mit TAB. 2 beschrieben.

Das Licht 90 - nachdem es durch das Umlenkelement 120 umgelenkt wurde (nicht in der schematischen Ansicht der FIG. 1 gezeigt) - propagiert dann weiter entlang des Strahlengangs 81 hin zu einem bildgebenden HOE 130. Das bildgebende HOE 130 ist eingerichtet, um basierend auf dem Licht 90 das schwebende Hologramm 150 zu erzeugen.

Das optische System umfasst auch eine Steuerung 901. Die Steuerung 901 ist eingerichtet, um die Lichtquelle 111 anzusteuern. Das bedeutet, dass die Steuerung 901 die Lichtquelle 111 an- oder ausschalten kann.

Die Steuerung 901 kann dabei ausgebildet sein, um die Lichtquellen mehrerer optischen Kanäle (in FIG. 1 ist nur ein optischer Kanal 31 gezeigt) individuell anzusteuern. Derart kann wahlweise Licht entlang der verschiedenen Strahlengänge der mehreren optischen Kanäle ausgesendet werden und es können unterschiedliche Bildmotive 780 des Hologramms 150 an- oder ausgeschaltet werden.

Dabei sind als allgemeine Regel unterschiedliche Entscheidungskriterien denkbar, um die unterschiedlichen Lichtquellen an- oder ausschalten. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Steuerung 101 eingerichtet ist, um die Lichtquellen mehrerer optischer Kanäle basierend auf einem Messsignal eines Tiefensensors 950 anzusteuern. Der Tiefensensor 950 ist eingerichtet, um ein Objekt 790, hier die Finger eines Benutzers, im Volumen, in dem das Hologramm 150 angezeigt wird, oder auch angrenzend an das Volumen zu detektieren, und um das Messsignal an di Steuerung 901 auszugeben.

Es sind verschiedene strukturelle Implementierungen des Strahlengangs 31 denkbar. Einige Implementierungen werden nachfolgend beschrieben, zum Beispiel im Zusammenhang mit FIG. 2.

FIG. 2 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit dem optischen System 110. Insbesondere illustriert FIG. 2 eine beispielhafte strukturelle Implementierung des optischen Kanals 31. Im Beispiel der FIG. 2 umfasst das optische System 110 kein refraktives oder spiegeloptisches optisches Element, welches im Strahlengang 81 zwischen der Lichtquelle 111 und dem lichtformenden HOE 120 angeordnet wäre.

Die Lichtquelle 111 sendet das Licht 90 mit einer signifikanten Divergenz aus, das heißt mit einem vergleichsweise breiten Winkelspektrum. FIG. 2 zeigt beispielhaft Strahlen des Lichts 90 entlang des Strahlengangs 81 (engl „ray tracing“), der den optischen Kanal 31 definiert.

Das Licht 90 trifft auf das lichtformende HOE 120 auf. Das lichtformende HOE 120 umfasst ein Substrat 122 sowie einen Brechungsindex-modulierten Bereich 121. Das lichtformende HOE 120 lenkt das Licht 90 entlang des Strahlengangs in Reflexionsgeometrie um. Außerdem erfolgt eine Spektralfilterung. Durch die Spektralfilterung ist das Licht 90, das auf das bildgebende HOE 130 auftrifft, schmalbandiger als das Licht 90, das von der Lichtquelle 111 ausgesendet wird (FIG. 3 illustriert das Spektrum 601 des ungefilterten Lichts und das Spektrum 602 des gefilterten Lichts, mit jeweils zugehörigen Halbwertsbreiten 611, 612).

In FIG. 2 ist auch der Reflexionswinkel 125, mit dem das lichtformende HOE 120 das Licht entlang des Strahlengangs 81 reflektiert, dargestellt. Außerdem ist auch der Einfallswinkel 126 des Lichts 90 auf das lichtformende HOE 120 dargestellt. Diese Winkel 125, 126 entsprechen dabei den Winkeln mit denen Referenzlicht bei der Belichtung des lichtformende HOE 120 aus zwei unterschiedlichen Laserquellen auf das bildgebende HOE 120 auftrifft. In FIG. 2 ist auch ein sogenannter Rekonstruktionswinkel 135 dargestellt. Der Rekonstruktionswinkel 135 bezeichnet die Richtung, entlang welcher das Licht 90 entlang des Strahlengangs 81 auf den Brechungsindex-modulierten Bereich 131 des bildgebenden HOE 130 auftrifft. Dieser Rekonstruktionswinkel 135 ist definiert durch den Reflexionswinkel 125, die relative Anordnung des lichtformenden HOE 120 zum bildgebenden HOE 130, und die Brechung an der Grenzfläche von Luft zum Substrat 132.

Dann wird in einem Volumen 159, dass in einem Abstand 155 zum Brechungsindex- modulierten Bereich 131 des bildgebenden HOE 130 angeordnet ist, basierend auf dem Licht 90, das Hologramm 150 erzeugt. Es wird also ein schwebendes Hologramm 150 erzeugt.

Im Beispiel der FIG. 2 ist die Dicke 134 des Substrats 132 vergleichsweise groß dimensioniert. Insbesondere ist die Dicke 134 des Substrats 132 so dimensioniert, dass das Licht 90 ohne auf einer von dem bildgebenden HOE 130 abgewendeten Rückseite 139 des Substrats 132 reflektiert zu werden, die gesamte laterale Fläche des Brechungsindex-modulierten Bereichs 131 des bildgebenden HOE 130 beleuchtet. Das bedeutet, dass das Substrat 132 im dargestellten Beispiel der FIG. 2 keine Funktionalität eines Lichtwellenleiters implementiert. Beispielsweise könnte auf der Rückseite 139 ein Licht-absorbierendes Material angebracht sein (sog. „beam dump“).

In verschiedenen Beispielen ist es möglich, dass entlang des Strahlengangs 81 zwischen der Lichtquelle 111 und dem lichtformenden HOE 120 ein oder mehrere weitere strahlformende Komponenten angeordnet sind. Beispielsweise könnte eine Linse 171 - vergleiche FIG. 4 - oder ein Spiegel 172 - vergleiche FIG. 5 - verwendet werden. Dadurch kann die Lichtausbeute erhöht werden, das heißt eine größere Menge des Lichts 90, das von der Lichtquelle 111 ausgesendet wird, kann zur Beleuchtung des bildgebenden HOE 130 verwendet werden.

FIG. 6A illustriert eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems 110 im Zusammenwirken mit einem Spiegel 791, wodurch ein entsprechendes System 40 definiert ist. Der Spiegel 791 umfasst eine Spiegeloberfläche 793, zum Beispiel als dünne metallische Rückseitenbeschichtung eines Substrats 799 implementiert. Es ist auch eine Aussparung 792 der Spiegeloberfläche 793 vorgesehen, die angrenzend an das bildgebende HOE 130 angeordnet ist. Durch die Aussparung 792 kann das Licht 90 hindurchtreten. In der Aussparung 792 könnte sich z.B. eine teilreflektierende Schicht befinden, die das Licht 90 im Wellenlängenbereich der Lichtquelle 111 hindurchtreten lässt und Umfeldlicht reflektiert. Es könnte ein Bandpassfilter verwendet werden.

In FIG. 6A ersichtlich, dass das bildgebende HOE 130 sich entlang der Spiegeloberfläche 793 erstreckt. Die Spiegeloberfläche 793 ist dabei zwischen dem Volumen, in dem das Hologramm 150 ausgebildet wird, und dem bildgebenden HOE 130 angeordnet. Das bildgebende HOE 130 ist wiederum zwischen der Spiegeloberfläche 793 und der Lichtquelle 111 angeordnet, wobei eine Blende 959 vorgesehen ist.

Im Beispiel der FIG. 6A ist auch ein Tiefensensor 950 vorgesehen. Das bildgebende HOE 130 ist dabei zwischen dem Volumen, in dem das Hologramm 150 rekonstruiert wird, und dem Tiefensensor 950 angeordnet.

Verwendet der Tiefensensor 950 zum Beispiel Licht (anstatt Mikrowellen), so könnte Licht in einem Spektralbereich verwendet werden, welches nicht durch den Brechungsindex-modulierten Bereich 131 des bildgebenden HOE 130 beeinflusst wird. Zum Beispiel könnte das Licht 90, dass zur Rekonstruktion des Hologramms 150 verwendet wird, im sichtbaren Spektrum liegen; während das Licht des Tiefensensors 950 im infraroten Bereich liegen könnte.

Die Kombination des optischen Systems 110 mit einem Spiegel 791 ist nur ein Beispiel. Es wäre auch denkbar, dass das ein System mit einen Bildschirm gebildet wird, der sich entlang des bildgebenden HOE 130 erstreckt. Dabei könnte dann das bildgebende HOE 130 zwischen dem Bildschirm und dem Volumen angeordnet sein, das heißt der Bildschirm könnte hinter dem bildgebenden HOE 130 (aus Sicht des Betrachters) angeordnet sein.

FIG. 6B ist eine Perspektivansicht des Strahlengangs 31. In FIG. 6B ist die Schwebehöhe 155 eines Bildmotivs 780 (ein An-/Ausknopf) über dem HOE 130 dargestellt. Außerdem ist das Umlenkelement 120, zum Beispiel ein lichtformendes HOE sichtbar.

FIG. 7 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Fierstellung eines optischen Systems. Beispielsweise kann mittels des Verfahrens der FIG. 7 das optische System 110 gemäß einem der voranstehend diskutierten Beispiele hergestellt werden. Optionale Blöcke sind in FIG. 7 mit gestrichelten Linien dargestellt.

In Block 3005 erfolgt zunächst ein Bereitstellen eines bildgebenden HOE. Zum Beispiel kann das bildgebende HOE 130 gemäß den voranstehend beschriebenen Beispielen implementiert werden.

Block 3005 könnte zum Beispiel ein Belichten des bildgebenden HOE 130 mit Referenz-Licht aus mehreren interferierenden Laserlichtquellen umfassen. Derart kann der Brechungsindex-modulierte Bereich auf einem entsprechenden Substrat ausgebildet werden. Dadurch wird der Rekonstruktionswinkel 135 definiert.

Grundsätzlich sind dem Fachmann Techniken zum Belichten eines bildgebenden HOE bekannt, so dass hier keine weiteren Details genannt werden müssen.

In Block 3010 erfolgt das Bereitstellen eines lichtformenden HOE. Zum Beispiel kann das lichtformende HOE 120 gemäß den voranstehend beschriebenen Beispielen bereitgestellt werden.

Block 3010 kann das Belichten des lichtformenden HOE 120 mit Referenz-Licht aus mehreren interferierenden Laserlichtquellen umfassen.

In Block 3015 kann eine Lichtquelle bereitgestellt werden. Diese kann insbesondere unter einem geeigneten Abstand zum lichtformenden HOE angeordnet werden.

Dann könnte in Block 3020 optional die Integration des derart erhaltenen optischen Systems in eine weitere Einheit, z.B. einen Spiegel, einen Bildschirm oder eine Innenraum-Blende eines Kraftfahrzeugs erfolgen. FIG. 8 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit dem optischen System 110. FIG. 8 ist eine schematische Darstellung des optischen Systems 110, welches eingerichtet ist, um ein Flologramm 150 zu erzeugen. Das optische System 110 aus FIG. 8 entspricht grundsätzlich dem optischen System 110 aus FIG. 1. Das optische System 110 in FIG.

8 umfasst aber ferner einen Lichtwellenleiter 301. Der Lichtwellenleiter 301 führt den Strahlengang 81 des Lichts 90, allgemein formuliert, hin zum bildgebenden HOE 130. Der Lichtwellenleiter 301 führt im dargestellten Beispiel das Licht 90 auch hin zum Umlenkelement HOE 120, sowie weiter vom Umlenkelement 120 hin zum bildgebenden HOE 130. Der Lichtwellenleiter 301 kann das Licht z.B. durch Totalreflexion an seinen Grenzflächen hin zum umgebenden optischen dünneren Medium führen.

Das bedeutet, dass eine Einkopplungsfläche 302 des Lichtwellenleiters 301 zwischen dem refraktiven oder spiegeloptischen Element 171, beispielsweise eine Kollimator- Linse, und dem lichtformenden HOE 120 angeordnet ist. Wird zum Beispiel eine refraktive Kollimator-Linse verwendet, so könnte die Einkopplungsfläche 302 senkrecht zur optischen Achse der Kollimator-Linse orientiert sein.

Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass die Einkopplungsfläche 302 zum Beispiel zwischen dem lichtformenden HOE 120 und dem bildgebenden HOE 130 angeordnet ist.

Durch die Verwendung des Lichtwellenleiters 301 kann eine besonders kompakte Bauform des optischen Systems 110 ermöglicht werden. Beispielsweise kann der Lichtwellenleiter 301 das Substrat 132 implementieren, auf dem das bildgebende HOE 130 angeordnet ist. Durch eine Führung des Lichts 90 im Lichtwellenleiter 301 und entlang des Brechungsindex-modulierten Bereichs 131 kann dadurch die Dicke 134 des Substrats 132 bzw. des Lichtwellenleiters 301 vergleichsweise klein dimensioniert sein (z.B. im Vergleich zum Szenario der FIG. 2). Ein solches Szenario ist in FIG. 9 und FIG. 10 für eine beispielhafte strukturelle Implementierung dargestellt.

FIG. 9 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften strukturellen Implementierung des optischen Systems 110 aus FIG. 8 mit dem Lichtwellenleiter 301. FIG. 10 ist eine Seitenansicht der strukturellen Implementierung des optischen Systems 110 aus FIG. 9. Aus FIG. 9 und FIG. 10 ist ersichtlich, dass der Lichtwellenleiter 301 aus Bulk-Material ausgebildet ist, zum Beispiel aus Glas oder Kunststoff. Der Lichtwellenleiter 301 kann als optischer Block 350 implementiert sein. Das Umlenkelement - hier als lichtformendes HOE 120 implementiert - ist auf einer Außenfläche 308 des Lichtwellenleiters 301 aufgebracht und das bildgebende HOE 130 ist auf einer dazu senkrechten Außenfläche 309 des Lichtwellenleiters 301 aufgebracht. Allgemein können das lichtformende HOE und das bildgebende HOE 130 auf unterschiedlichen Außenflächen angeordnet sein.

In FIG. 9 ist ersichtlich, dass das Licht durch Reflektion im Lichtwellenleiter 301 mehrfach auf den Brechungsindex-modulierten Bereich 131 des bildgebenden HOE 130 auftrifft (anders als in FIG. 2), weil sich der Lichtwellenleiter 301 unterhalb des bildgebenden HOE 130 erstreckt und dessen Substrat implementiert. Damit ist die Dicke 134 viel kleiner als die laterale Abmessung 136, bzw. insbesondere die Länge entlang des Lichtwellenleiters 301. Allgemein kann die Dicke 134 nicht größer sein als 20% der Länge des bildgebenden HOE 130 entlang des Lichtwellenleiters 130.

Zusammen mit einer reduzierten Dicke 134 kann auch der Strahlquerschnitt des Lichts 90 reduziert werden. Damit kann die laterale Ausdehnung des lichtformenden HOE 120 reduziert werden, was das optische System 110 noch kompakter gestaltet.

Nachfolgend werden Aspekte des optischen Systems 110 in Bezug auf die Verwendung mehrerer optischer Kanäle beschrieben.

FIG. 11 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit einem optischen System 110. FIG. 11 ist eine schematische Darstellung des optischen Systems 110, welches eingerichtet ist, um ein Hologramm 150 zu erzeugen. Das optische System 110 im Beispiel der FIG. 11 umfasst zwei optische Kanäle 31 , 32.

Der optische Kanal 31 entspricht dem Beispiel der FIG. 8 und wurde bereits im Zusammenhang mit FIG. 8 diskutiert.

Das optische System 110 umfasst auch noch den weiteren optischen Kanal 32. Dieser ist analog zum optischen Kanal 31 implementiert, das heißt umfasst eine Lichtquelle 111#, ein lichtformendes HOE 171#, und einen Lichtwellenleiter 301# mit einer entsprechenden Einkopplungsfläche 302#.

Optional kann das optische System 110 auch ein Blendenelement 39 umfassen, das zwischen den optischen Kanälen 31 , 32 angeordnet ist und ein Übersprechen von Licht zwischen den optischen Kanälen 31 , 32 vermeidet. Das Blendenelement 39 kann aus lichtabsorbierendem Material gefertigt sein. Das Blendenelement 39 kann sich z.B. zwischen den jeweiligen Lichtquellen 111, 111# bis hin zu den Kollimator-Linsen 171 , 171# erstrecken (bzw. allgemein hin zu refraktiven oder spiegeloptischen Elementen, wie obenstehend diskutiert). Nach der Kollimation kann die Blende entbehrlich sein.

In FIG. 11 sind die optischen Kanäle 31, 32 entsprechend konfiguriert. Allgemein formuliert ist es möglich, dass die optischen Kanäle 31, 32 unterschiedlich konfiguriert sind, betreffend die Anordnung und/oder Anwesenheit von optischen Elementen. Einige beispielhafte Variationen sind nachfolgend aufgehführt:

Erste Variation: Zum Beispiel kann - vergleichbar zum optischen Kanal 31 im Szenario der FIG. 1 - auf den Lichtwellenleiter 301 und/oder den Lichtwellenleiter 301# verzichtet werden.

Zweite Variation: Während in FIG. 11 und den nachfolgenden Figuren jeweils zwei optische Kanäle 31, 32 gezeigten, wäre es grundsätzlich möglich, eine größere Anzahl von optischen Kanälen zu implementieren.

Dritte Variation: Im Beispiel der FIG. 11 adressieren die optischen Kanäle 31, 32 unterschiedliche bildgebende HOEs 130, 130#, die mittels des Lichts 90, 90# jeweils ein entsprechendes Bildmotiv 780-1, 780-2 eines Hologramms 150 rekonstruieren. Es wären aber auch Varianten denkbar, wo die optischen Kanäle 31 , 32 dasselbe bildgebende HOE 130 adressieren, z.B. in unterschiedlichen oder überlappenden Bereichen. Solche Beispiele sind in FIG. 12 und FIG. 13 gezeigt.

Im Beispiel der FIG. 12 ist der erste optische Kanal 31 eingerichtet, um den Bereich 801 des bildgebenden HOE mit dem Licht 90 zu beleuchten und der zweite optische Kanal 32 ist eingerichtet, um mit dem Licht 90# den Bereich 802 des bildgebenden HOE 130 zu beleuchten. Der Bereich 801 und der Bereich 802 sind nebeneinander angeordnet. Dadurch ist es möglich, dass mittels des Licht 90 und des Lichts 90# ein gemeinsames Bildmotiv 780 rekonstruiert wird, wenn beide optischen Kanäle 31 , 32 zeitgleich aktiviert sind. Das entsprechende Bildmotiv kann dadurch besonders großflächig ausgebildet sein.

Anstelle einer solchen Implementierung, wie sie in FIG. 12 gezeigt ist, bei der nebeneinander angeordnete Bereich 801, 802 durch die beiden optischen Kanäle 31,

32 adressiert werden, wäre es auch denkbar, dass der optische Kanal 31 mit dem Licht 90 einen ersten Bereich des bildgebenden HOE 130 beleuchtet und der optische Kanal 32 mit dem Licht 90# einen zweiten Bereich des bildgebenden HOE 130 beleuchtet, wobei der erste Bereichen der zweite Bereich einen gemeinsamen Überlappungsbereich aufweisen. Ein solches Beispiel ist in FIG. 13 dargestellt.

Im Beispiel der FIG. 13 ist also der optische Kanal 31 eingerichtet, um den Bereich 811 des bildgebenden HOE 130 mit dem Licht 90 zu beleuchten und der optische Kanal 32 ist eingerichtet, um mit dem Licht 90# den Bereich 812 des bildgebenden HOE 130 zu beleuchten. Der Bereich 801 und der Bereich 802 weisen einen Überlappungsbereich 813 auf, der also von beiden optischen Kanälen bedient wird.

Im illustrierten Beispiel der FIG. 13 wird das Licht 90 verwendet, um ein Bildmotiv 780-1 im Rahmen des Hologramms 150 zu erzeugen und das Licht 90# wird verwendet, um ein Bildmotiv 780-2 im Rahmen des Hologramms 150 zu erzeugen. Diese Bildmotive können im selben Ortsbereich angeordnet sein, d.h. im Volumen des Hologramms 150 überlappend angeordnet sein (in der schematischen Ansicht aus FIG. 13 ist das nicht repräsentiert). Z.B. können derart Interaktionselemente, etwa Knöpfe, im selben Raumbereich angezeigt werden, je nachdem, ob der optische Kanal 31 oder der optische Kanal 32 aktiviert ist.

Auf diese Art und Weise können also wechselnde Bildmotive - z.B.

Interaktionselemente einer GUI - an der gleichen Position angezeigt werden, je nachdem welcher optische Kanal 31 , 32 aktiviert ist. Auch können Bildmotive unterschiedlicher Farbe in einem Bereich realisiert werden (wenn das Licht 90 und das Licht 90# unterschiedliche Wellenlängen zur Rekonstruktion verwenden). Eine solche Geometrie ist insbesondere vorteilhaft, da dadurch die Bildmotive sowohl in der Wellenlänge als auch im Rekonstruktionswinkel getrennt werden können und so Übersprechen zwischen den optischen Kanälen vermieden werden kann. Es wäre auch denkbar, durch Hinzuschalten einzelner optischer Kanäle (bei gleichem Bildmotiv und Farbe) die Helligkeit stufenweise geschaltet werden.

Eine entsprechende Trennung der optischen Kanäle - um unterschiedliche Bildmotive 780-1 , 780-2 zu erzeugen - kann auf verschiedene Weisen implementiert werden, vgl. TAB. 1.

Nachfolgend werden beispielhafte strukturelle Implementierungen von optischen Systemen 110 mit mehreren optischen Kanälen diskutiert.

FIG. 14 ist eine Perspektivansicht mit drei optischen Kanälen 31, 32, 33, die Strahlengänge 81, 81# sowie 81## aufweisen, die parallel zueinander verlaufen. Es werden lichtführende Elemente 301, 301#, 301## verwendet, die als gemeinsamer optischer Block 350 ausgebildet sind. Die Kollimator-Linsen 171 , 171#, 171## sind auch integral ausgebildete, als Linsen-Array. Z.B. könnten die Kollimator-Linsen 171, 171#, 171## in einem gemeinsamen Spritzguss-Vorgang oder einem gemeinsamen 3-D- Druckvorgang hergestellt werden.

FIG. 15 ist eine Erweiterung des Beispiels der FIG. 14. In FIG. 15 werden insgesamt sechs optische Kanäle 31-36 verwendet, wobei jeweils die optischen Kanäle 31-33 und 34-36 senkrecht zueinander angeordnet sind (das heißt die entsprechenden Strahlengänge schließen einen Winkel von 90° miteinander ein). Die Kanäle 31-33 entsprechen dem Beispiel der FIG. 14; die Kanäle 34-36 entsprechen auch dem Beispiel der FIG. 14.

Derart kann ein Zeilen-Spalten-Array für unterschiedliche bildgebende HOEs 130 oder zumindest unterschiedliche Bereiche eines gemeinsamen bildgebenden HOE ausgebildet werden. Es könnte ein Zeilen-Spalten-Array unterschiedlicher Bildmotive rekonstruiert werden. Als allgemeine Regel könnten die Strahlengänge der verschiedenen optischen Kanäle unterschiedliche Winkel miteinander einschließen, zum Beispiel im Bereich von 45° bis 90°.

FIG. 16 ist ein weiteres Beispiel einer möglichen Implementierung des optischen Systems 110 mit zwei optischen Kanälen 31, 32, deren Strahlengänge 81, 81# parallel zueinander verlaufen, und zwar mit einem 180° Winkel zueinander. Damit unterscheiden sich die Rekonstruktionswinkel in azimutaler Richtung um 180°. FIG. 17 ist eine entsprechende Perspektivansicht des optischen Systems auf FIG. 16.

FIG. 18 und FIG. 19 zeigen ein optisches System 110 in zwei unterschiedlichen Perspektivansichten, das eine Erweiterung des optischen Systems 110 aus FIG. 16 und FIG. 17 ist. Das optische System 110 in FIG. 18 und FIG. 19 verwendet vier optische Kanäle 31-34, wobei jeweils zwei Kanäle Strahlengänge aufweisen, die parallel zueinander verlaufen und jeweils dem optischen System 110 aus FIG. 16 bzw. FIG. 17 entsprechen.

FIG. 20 illustriert schematisch eine Steuerung gemäß verschiedenen Beispielen. In FIG.

20 ist eine Datenverarbeitungsanlage 901 gezeigt, die einen Prozessor 902 und einen Speicher 903 umfasst. Die Datenverarbeitungsanlage 901 implementiert die Steuerung, die mehrere optische Kanäle eines optischen Systems wie voranstehend beschrieben steuern kann. Dazu kann der Prozessor 902 Programmcode aus dem Speicher 903 laden und ausführen. Der Prozessor 902 kann dann einzelne Lichtquellen, die mit verschiedenen optischen Kanälen des optischen Systems assoziiert sind, getrennt an- und ausschalten, indem entsprechend Anweisungen über eine Schnittstelle 904 ausgegeben werden. Der Prozessor 902 kann also mehrere Lichtquellen unterschiedlicher Kanäle individuell ansteuern.

Ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung des optischen Systems nachfolgend im Zusammenhang mit FIG. 21 beschrieben.

FIG. 21 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens. Das Verfahren aus FIG.

21 dient der Steuerung einer optischen Vorrichtung mit mehreren optischen Kanälen. Zum Beispiel kann das optische System 110 wie voranstehend beschrieben gesteuert werden.

Das Verfahren aus FIG. 21 könnte von einer Steuerung ausgeführt werden, beispielsweise vom Prozessor 902 der Datenverarbeitungsanlage 901 , basierend auf Programmcode aus dem Speicher 903 (vergleiche FIG. 20).

In Box 920 wird überprüft, ob ein erster optischer Kanal angeschaltet werden soll. Dazu könnte zum Beispiel überprüft werden, ob ein bestimmtes Bildmotiv eines schwebenden Flologramms angezeigt werden soll, wobei das Bildmotiv, welches angezeigt werden soll, vom ersten optischen Kanal erzeugt wird.

Bei der Überprüfung in Box 920 können verschiedene Entscheidungskriterien berücksichtigt werden. Einige beispielhafte Entscheidungskriterien sind in TAB. 3 beschrieben.

TAB. 3: Unterschiedliche Entscheidungskriterien, die in Box 920 individuell oder kumulativ berücksichtigt werden können.

Sollte der erste optische Kanal angeschaltet werden, so wird in Box 925 eine erste Lichtquelle, die mit dem ersten optischen Kanal assoziiert ist, angeschaltet.

In Box 930 erfolgt eine Überprüfung gemäß der Überprüfung in Box 920, aber für einen weiteren optischen Kanal. Box 935 entspricht dann wieder Box 925, aber für den weiteren optischen Kanal. Die optischen Kanäle können also einzeln angesteuert werden.

Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.