CN105103032A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

显示装置(10)包括具有透视区域(14)的透视构件(12)，所述透视构件12包括用于发射可见光的多个显示部分(16)，所述显示部分(16)以相互隔开的方式设置在透视区域(14)中，透视构件(12)进一步包括设置在透视区域(14)中的多个全息光学元件(20)，每个全息光学元件(20)都与相应的显示部分(16)相关联，其中每个全息光学元件(20)都适于在显示部分(16)被定位在相关联的全息光学元件(20)的焦平面中时，准直由相关联的显示部分(16)发出的可见光。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及一种显示装置。
背景技术
显示装置可以是透视的显示装置、头部安装式显示装置、透视的头部安装式显示装置、护罩安装式显示装置、透视的护罩安装式显示装置、平视显示装置和/或透视的平视显示装置。显示装置，特别地平视显示装置，可以执行于诸如汽车的车辆的挡风玻璃中。
该显示装置可以用于产生增强的现实视野，即用于在用户的视野中叠加物理世界和显示器的图像。在显示装置的适当使用过程中，因而可以的是，除了穿过显示装置的物理世界的图像，反映重叠信息的显示器的附加的叠加图像到达用户的眼睛。
为允许用户将他的/她的视野适应两个叠加图像，显示装置的光学系统可以适于放大显示器的图像并且(虚拟地)将所述图像投射到无穷远。例如：显示装置的图像可以通过在用户的眼睛的方向上离开显示装置的被准直的可见光被表示，其中所述可见光由适应于无穷远的人眼晶体聚焦在视网膜上。在这种意义上，应理解，将由显示器装置发出的可见光准直在无限远距离处产生显示器的图像。替代地，显示装置的光学系统可以适于(虚拟地)将显示装置的图像成像在某个平面上，用于产生虚拟图像。当人眼未聚焦到无穷远而是例如聚焦到位于与虚拟图像的平面对应的平面中的现实世界中的对象上时，这是有用的。
在通常已知的显示装置中，尤其在通常已知的透视的显示装置中，显示器从显示装置的透视构件中分离。因为通常已知的显示装置中的显示器对于可见光是不透明的，因此该设计是必要的。因而，显示器必须从使用该显示装置的用户的视线或视场移除。
然而，该方法的问题是，在由光学系统引导进入用户的眼睛中之前，表示显示器的图像的可见光必须通过额外的传输光学系统传送进入用户的视线或视场中。该额外的传输光学系统反过来又增加了显示装置的重量和尺寸。
发明内容
本发明的实施例的一个目的是，提供一种重量轻并且紧凑设计的显示装置。
该目的通过根据权利要求1所述的显示装置得以解决。
显示装置包括具有透视区域的透视构件。透视构件包括多个显示部分。每个显示部分都适于发出可见光。多个显示部分以相互隔开的方式设置在透视区域中。
例如，多个显示部分可以以相互隔开的方式设置在透视区域中，使得透视区域在每对邻近的显示部分之间包括透视区段。透视区段允许可见光穿过透视构件。
替代地或附加地，例如通过利用透明的有机发光二极管(OLEDs)和/或透明的晶体管形成显示部分，使显示部分对于可见光可以是透明的或大致透明的。透明的或大致透明的显示部分允许可见光穿过透视构件。
透视构件进一步地包括设置在透视区域中的多个全息光学元件。每个全息光学元件都与相应的显示部分相关联。每个显示部分都可以定位在相关联的全息光学元件的焦平面中。总的来说，每个全息光学元件都可以适于偏转(即反射、折射、重新引导等)由相关联的显示部分发出的可见光。特别地，每个全息光学元件都可以适于在显示部分被定位在相关联的全息光学元件的焦平面中时，准直由相关联的显示部分发出的可见光。多个全息光学元件可以表示显示装置的准直光学系统。
由于每对邻近的显示部分之间的透视区段允许可见光穿过透视构件和/或允许显示部分的(大致)透明性，可见光可以经由透视区段和/或显示部分自身在每对邻近的显示部分之间穿过。由于多个显示部分形成显示装置的显示器，因而由显示器自身发出的可见光和来自物理世界的可见光可以穿过显示器。所以，显示器是透明的或至少是半透明的。因此，可以将显示器直接地设置在使用显示装置的用户的视线或视场中。仅多个全息光学元件是强制的，然而，用于将由显示器发出的可见光传输进入视线或视场中的额外的传输光学系统是多余的。这转而允许重量轻和紧凑设计的显示装置。
每个显示部分都可以包括多个透明的或大致透明的显示像素单元。特别地，每个显示像素单元都可以适于对于可见光是透明的或大致透明的。这允许将显示部分实现为透明的或大致透明的。每个显示像素单元都可以适于在开启状态中发出可见光并且在关闭状态中不发出可见光。例如，每个显示像素单元都可以是OLED。多个像素单元可以用于实现以下效果，即包括像素单元的显示部分适于发出例如仅在特定的单色发射光谱中的可见光。显示像素单元可以以相互隔开的方式设置，使得显示像素单元被布置在距离与显示部分相关联的全息光学元件的光轴的不同距离处。例如，显示像素单元可以沿着直线等距设置或等距设置在平面中。在特定时间时处于其开启状态的显示部分的显示像素单元在显示部分上形成显示图像。这允许将每个显示部分实现为用于显示显示图像的微型显示器。
显示装置可以包括显示部分控制器，用于控制每个显示部分的显示像素单元的开启状态和关闭状态，以在显示部分上显示显示图像。特别地，显示部分控制器可以适于在第一显示图像位置处或在第二显示图像位置处显示显示图像。第一显示图像位置可以不同于第二显示图像位置，即第二显示图像位置可以与第一显示图像位置在空间上偏移。更特别地，显示部分控制器可以适于在第一显示图像位置处或与第一显示图像位置在空间上偏移的第二显示图像位置处显示显示图像，使得在第一显示图像位置处的显示图像的可见光被与显示部分相关联的全息光学元件偏转以穿过第一出射光瞳，并且使得在第二显示图像位置处的显示图像的可见光被与显示部分相关联的全息光学元件偏转以穿过第二出射光瞳。第二出射光瞳的中心位置可以相对于第一出射光瞳的中心位置在空间上偏移开。第二出射光瞳的尺寸可以相对于第一出射光瞳的尺寸更大或更小。当然，显示部分控制器可以适于在对应于在显示部分的显示区域中的显示图像在远离或朝向与显示部分相关联的全息光学元件的光轴的方向上的任意精细分辨的空间移动或偏移的任意多个第一显示图像位置和/或第二显示图像位置处显示显示图像。换句话说：显示部分控制器可以适于调节出射光瞳的位置，由(所有)显示部分中的显示像素单元发出的可见光将通过所述出射光瞳在进入用户的眼睛的方向上离开显示装置。这允许将显示装置的出射光瞳的位置设置在任意预定位置上。或者进一步换句话说：显示部分控制器可以将显示部分从在第一显示图像位置处显示显示图像改变成在第二显示图像位置处显示显示图像，从而在显示部分的显示区域中移动(即在空间上偏移)显示图像。这允许相对于与显示部分相关联的全息光学元件移动显示图像。
显示装置可以包括图像采集装置，用于采集用户的眼睛的瞳孔的图像并且用于生成表示用户的眼睛的瞳孔的位置的位置信号。因此，图像采集装置允许跟踪用户的眼睛的瞳孔的位置。在这种意义上，图像采集装置可以被认为是眼睛追踪器。图像采集装置可以是定位在显示装置的一侧的独立的微型摄像机或可以嵌入在显示装置自身中。
显示部分控制器可以适于基于由图像采集装置生成的位置信号在显示图像位置处在每个显示部分中显示显示图像，使得在显示图像位置处的显示图像的可见光被与显示部分相关联的全息光学元件偏转以穿过出射光瞳，出射光瞳的位置与用户的眼睛的瞳孔的位置一致。这允许设置出射光瞳的位置，由显示部分中的显示像素单元发出的可见光将通过所述出射光瞳在进入用户的眼睛的方向上离开显示装置，以到达用户的眼睛的瞳孔的位置。该概念的一个另外的优点是，在任何时候，即使在移动时，用户的眼睛接收由显示部分发出的可见光。该概念的另一优点是，将出射光瞳的位置设置到用户的眼睛的瞳孔的位置处不需要任何机械移动部件，而是仅被电子地/光学地控制。
显示装置可以包括多个液晶显示(LCD)部分。每个LCD部分都可以与相应的显示部分相关联。每个LCD部分都可以包括多个LCD像素单元。特别地，LCD部分的每个LCD像素单元在开启状态中对于由相关联的显示部分发出的可见光可以是不透明的或大致不透明的，并且在关闭状态中对于由相关联的显示部分发出的可见光是透明的或大致透明的。更特别地，LCD部分的每个LCD像素单元在开启状态中仅对于由相关联的显示部分发出的光可以是不透明的或大致不透明的，并且在关闭状态中对于可见光是透明的或大致透明的。LCD像素单元可以以相互隔开的方式设置，使得LCD像素单元被布置在距离与LCD部分相关联的全息光学元件的光轴的不同距离处。例如，LCD像素单元可以沿着直线等距设置或等距设置在平面中。在特定时间时处于其开启状态的LCD部分的LCD像素单元在LCD部分上形成LCD图像。这允许将每个LCD部分实现为用于显示LCD图像的微型LCD。因此，LCD部分可以用于成形吸收可见光的任意形成的遮罩。
显示装置可以包括LCD部分控制器，用于基于由图像采集装置生成的位置信号，控制每个LCD部分的LCD像素单元的开启状态和关闭状态，以在LCD部分上显示LCD图像。特别地，LCD部分控制器可以适于在第一LCD图像位置处或在与第一LCD图像位置在空间上偏移的第二LCD图像位置处显示LCD图像。更特别地，LCD部分控制器可以适于在第一LCD图像位置处或在与第一LCD图像位置在空间上偏移的第二LCD图像位置处显示LCD图像，使得在第一LCD图像位置处的LCD图像吸收在第一显示图像位置处的相关联的显示部分的显示图像的可见光，以防止可见光从显示部分直接地穿过第一出射光瞳，并且使得在第二LCD图像位置处的LCD图像吸收在第二显示图像位置处的相关联的显示部分的显示图像的可见光，以防止可见光从显示部分直接地穿过第二出射光瞳。当然，LCD部分控制器可以适于在对应于在LCD部分的显示区域中的LCD图像在远离或朝向与显示部分相关联的全息光学元件的光轴的方向上的任意精细分辨的空间移动或偏移的任意多个第一LCD图像位置和/或第二LCD图像位置处显示LCD图像。换句话说：LCD部分控制器可以适于将由显示部分显示的显示图像的每个显示图像位置与由LCD部分显示的LCD图像的相应的LCD图像位置关联。这允许为每个显示部分实现空间可变的和任意成形的遮罩，使得防止显示部分朝向用户的眼睛直接地发射可见光。
显示装置可以包括致动器，用于在远离或朝向多个全息光学元件的方向上移动多个显示部分。显示装置可以进一步包括致动器控制器，用于控制致动器使得由显示部分发出的可见光所产生的虚拟图像的位置相对于用户的眼睛的位置可调节。这允许将多个显示部分整体布置在全息光学元件的焦平面中。因此，可以改变多个显示部分和多个全息光学元件之间的距离。因此，可以改变由显示部分和全息光学元件产生的虚拟图像的焦平面。例如，可以调节虚拟图像的位置，使得在通过使用用户的两个眼睛的聚散度产生3D图像的情况下，大脑紧张被避免，并且用户的观察舒适度被增强。如果显示装置还包括眼睛跟踪系统，诸如图像采集装置，则致动器控制器可以适于针对由用户观察的相应虚拟区段调节虚拟图像的位置。用户的外围视野不需要聚焦在右侧平面距离处。致动器可以是线性致动器。
附加地或替代地，显示装置可以包括多个致动器，每个致动器都与相应的显示部分相关联，用于在远离或朝向与显示部分相关联的全息光学元件的方向上移动显示部分。显示装置可以进一步包括控制器，用于控制多个致动器，使得由每个显示部分发出的可见光所产生的虚拟图像的位置相对于用户的眼睛可单独地调节。这允许将每个显示部分都单独布置在相关联的全息光学元件的焦平面中。因此，可以独立地改变每个显示部分和其相应的全息光学元件之间的距离。因此，可以产生具有特定景深的虚拟图像。
显示装置可以包括光束扩展单元。光束扩展单元可以设置在多个全息光学部分的面对用户的眼睛的一侧和多个显示部分的面对用户的眼睛的一侧上。
光束扩展单元可以包括至少一个光学部件。光学部件可以包括多个半反射表面。每个半反射表面都可以是平面。半反射表面可以被布置成相互平行的和等距的。每个半反射表面都可以被布置成相对于全息光学元件的光轴倾斜一个倾斜角度。倾斜角度例如是约45°。每个半反射表面都适于例如利用光学涂层以用作分束器。每个半反射表面都可以适于仅半反射由显示部分或显示像素单元发出的可见光，并且否则对于可见光是透明的。
半反射表面可以被布置成将进入光学部件中的光束分成在束平面中传播的一束平行光束。特别地，半反射表面可以被布置成将进入光学部件中的光束分开，使得半反射表面将光束分成透射光束和反射光束，所述透射光束离开光学部件，并且所述反射光束沿着传输方向在光学部件中传输并且然后通过邻近的半反射表面再次被进一步分成离开光学部件的透射光束和沿着传输方向在光学部件中传输到下一个半反射表面的反射光束，依此类推。透射光束的传播方向和反射光束的传输方向跨越该束平面。因而，传输方向表示扩展方向，一束分开的光束沿着所述扩展方向被扩展。因此，光学部件的半反射表面可以被布置成使得光学部件的该束平面和扩展方向可以被任意地定向。这允许扩展显示装置的观察箱。
光束扩展单元可以包括具有第一束平面和第一扩展方向的第一光学部件和具有第二束平面和第二扩展方向的第二光学部件，其中第一束平面平行于第二束平面，和/或第一扩展方向和第二扩展方向是直径相反的。第一光学部件和第二光学部件可以被布置成使得由全息光学元件偏转的光束直接地进入第一光学部件或第二光学部件中。这允许在一个维度上扩展显示装置的观察箱。
光束扩展单元可以包括具有第一束平面和第一扩展方向的第一光学部件和具有第二束平面和第二扩展方向的第二光学部件，其中第一束平面垂直于第二束平面，和/或第一扩展方向垂直于第二扩展方向。这允许在两个维度上扩展显示装置的观察箱。第一光学部件和第二光学部件可以被布置成使得由全息光学元件偏转的光束直接地进入第一光学部件中，其中由第一光学部件分开的一束平行光束随后进入第二光学部件中以用于进一步分开光束。
换句话说：显示装置可以包括光学部件，所述光学部件包括多个第一半反射表面。所述光学部件可以设置在多个全息光学部分的面对用户的眼睛的一侧和多个显示部分的面对用户的眼睛的一侧上。第一半反射表面可以被布置成相互平行的。每个第一半反射表面都可以被布置成相对于全息光学元件的光轴倾斜例如约45°。第一半反射表面适于将由全息光学元件偏转的光束分成在第一平面中传播的一束平行光束。这允许出射光瞳在对应于观察箱的尺寸的一维增加的方向上的扩展。光学部件可以额外地包括多个第二半反射表面。多个第二半反射表面设置在多个第一半反射表面的面对用户的眼睛的一侧上。第二半反射表面适于将由第一半反射表面偏转的光束分成在与第一平面不平行的第二平面中传播的一束平行光束。这不仅允许出射光瞳在第一平面中沿着一个方向的扩展，还允许出射光瞳沿着第一平面中对应于观察箱的尺寸的二维增加的一个方向的扩展。
透视构件例如表示，显示装置的基板、观察孔、窗口、遮光板、玻璃、目镜、眼镜、矫正镜片、挡风玻璃和/或柔性焦距透镜组。透视构件可以由玻璃或塑料制成。透视区域例如是透视构件的部分、段、区段或区域，在显示装置的适当使用过程中，用户通过透视构件的部分、段、区段或区域观察。透视区域和/或透视区段可以对于整个可见光谱是透明的和/或半透明的。换句话说：可见光可以穿过透视区域和/或透视区段而没有被散射、反射、折射、偏转和/或吸收。
多个显示部分可以被布置在透视构件和/或透视区域上或内侧。例如，将多个显示部分布置在透视构件内侧允许显示部分被保护免于诸如擦伤的物理冲击。可以通过固定、粘合、结合、焊接或打印为电路，以实现多个显示部分的设置。
全息光学元件可以是全息凹透镜(即，反射全息的凹透镜)。特别地，全息凹透镜是反射的、凹面的和抛物面反射镜(即，反射全息的反射的、凹面的和抛物面反射镜)。该全息光学元件允许将与全息光学元件相关联的显示部分布置在全息光学元件的面对用户的眼睛一侧上，用户通过透视的头部或护罩显示装置合适地观察。全息光学元件可以例如通过为反射全息的旋转对称的凹面的、抛物面反射镜具有旋转对称的成像性能。
全息光学元件可以适于偏转(即，反射或折射)仅在偏转光谱中的可见光并且对于透射光谱中的可见光是透明的，其中偏转光谱和透射光谱在光谱上是分离的。换句话说：偏转光谱和透射光谱中的每一个仅覆盖可见光谱的相应光谱段，并且偏转光谱和透射光谱不重叠。这可以通过使用仅在偏转光谱中的可见光全息地记录全息光学元件来实现。对于偏转光谱中的可见光，该全息光学元件仅是折射的或反射的。透射光谱中的可见光反而穿过全息光学元件而没有被全息光学元件折射、反射和/或吸收。表示显示装置外侧的物理世界的图像的可见光因而不受全息光学元件的存在影响或仅稍微地受全息光学元件的存在影响。
显示部分可以适于发出仅在发射光谱中的可见光。特别地，显示部分可以适于使得发射光谱包括具有限制发射带宽的发射带光谱。发射带光谱可以包括红色光。红色光的波长可以例如是约630nm。然而，任何其它的颜色是可想到的，诸如绿色或蓝色。发射带光谱的发射带宽可以被限制到例如约30nm或更小。该显示部分允许产生单色图像。
特别地，显示部分可以适于发出仅在与显示部分相关联的全息光学元件的偏转光谱中的可见光。换句话说：显示部分的发射光谱可以完全被相关联的全息光学元件的偏转光谱覆盖，使得显示部分的整个发射光谱被相关联的全息光学元件折射或反射。
显示部分的多个像素单元可以被设置在与显示部分相关联的全息光学元件的焦平面中。在显示部分中，多个像素单元可以以菱形形状、矩形形状或正方形形状的方式设置在整个相应的二维像素阵列中。像素阵列可以位于平面的或弧形的像素布置区域中。像素布置区域可以是虚构的或是透视构件的表面。像素布置区域可以与用于布置多个显示部分的布置区域一致。
显示系统可以包括两个显示装置。这允许为用户的每个眼睛采用一个显示装置。因此双眼观察和/或3D(虚拟)图像的产生是可以的。
在本说明书中，当涉及表征为多个元件中的元件的特征时，多个元件中的每一个可以具有对应的特征。
附图说明
在下文中将基于附图进一步阐明本发明，其中：
图1示意性地示出显示装置的第一示例，其中显示部分在第一显示图像位置处显示显示图像，
图2示意性地示出图1的显示装置，其中显示部分在与第一显示图像位置在空间上偏移的第二显示图像位置处显示显示图像，
图3a、3b示意性地示出具有致动器的显示装置的第二示例，所述致动器用于在远离或朝向多个全息光学元件的方向上移动多个显示部分，
图4示意性地示出具有多个致动器的显示装置的第三示例，所述多个致动器用于单独地在远离或朝向多个全息光学元件的方向上移动多个显示部分中的每个显示部分，
图5示意性地示出具有包括多个半反射表面的光学部件的显示装置的第四示例，
图6示意性地示出图5的光学部件的另一示例，
图7示意性地示出图5的光学部件的又一示例。
具体实施方式
在图1和2中示出显示装置10。显示装置10包括具有透视区域14的透视构件12。透视构件12包括多个显示部分16。示例性地，在图中仅示出两个显示部分16。其他显示部分16以点表示。
每个显示部分16都适于发出可见光(由图中的箭头指示)。多个显示部分16以相互隔开的方式被设置在透视区域14中。
为此，每个显示部分16都包括多个透明的或大致透明的显示像素单元18。每个显示像素单元18都对于可见光是透明的或大致透明的。例如，每个显示像素单元18都是透明的OLED。
每个显示像素单元18都适于在开启状态中发出可见光并且在关闭状态中不发出可见光。在图1和2中，在开启状态中的显示像素单元18被示出为灰色，而在关闭状态中的显示像素单元18被示出为白色。
透视构件12进一步地包括设置在透视区域14中的多个全息光学元件20。每个全息光学元件20都与相应的显示部分16相关联。在图1和2中，每个显示部分16都定位在相关联的全息光学元件20的焦平面中。每个全息光学元件20都适于偏转(即反射、折射、重新引导等)由相关联的显示部分16发出的可见光。特别地，例如如图1和2所示，每个全息光学元件20都适于在显示部分被定位在相关联的全息光学元件20的焦平面中时，准直由相关联的显示部分18发出的可见光。多个全息光学元件20因而表示显示装置10的准直光学系统。
显示像素单元18以相互隔开的方式设置，使得显示像素单元18被布置在距离与显示部分16相关联的全息光学元件20的光轴22的不同距离处。如在图1和2中的侧视图示意性地所示，显示部分16的显示像素单元18在平面中沿着直线等距设置。在特定时间时处于显示像素单元开启状态的显示像素单元18形成显示图像。因此，每个显示部分16都可以被认为用于显示这种显示图像的微型显示器。
由于每个显示像素单元18都对于可见光是透明的或大致透明的，因而可见光可以穿过每个显示部分16。所以，显示部分16自身是透明的或至少是大致透明的。因此，显示部分16允许可见光穿过透视构件12。此外，由于多个显示部分16形成显示装置10的显示器，因而由显示器自身发出的可见光和来自物理世界的可见光可以穿过显示器。所以，整个显示器是透明的或至少是半透明的。因此，可以将显示器直接地设置在使用显示装置10的用户的视线或视场中。仅多个全息光学元件20是强制的，然而，用于将由显示器发出的可见光传输进入视线或视场中的额外的传输光学系统是多余的。这转而允许重量轻并且紧凑设计的显示装置10。
如图1和2所示，显示装置10包括显示部分控制器24，以用于控制每个显示部分16的显示像素单元18的开启状态和关闭状态，以在显示部分16上显示显示图像。换句话说：显示部分控制器24可以将每个显示部分16从在第一显示图像位置处显示显示图像改变成在第二显示图像位置处显示显示图像，从而在显示部分16的显示区域中移动(即在空间上偏移)显示图像。这允许相对于与显示部分16相关联的全息光学元件20移动显示图像。
特别地，显示部分控制器24适于在第一显示图像位置处(如图1所示)或在第二显示图像位置处(如图2所示)显示显示图像。显示部分控制器24适于在第一显示图像位置处或在与第一显示图像位置在空间上偏移的第二显示图像位置处显示显示图像，使得在第一显示图像位置处的显示图像的可见光被与显示部分18相关联的全息光学元件20偏转以穿过第一出射光瞳26(如图1所示)，并且在第二显示图像位置处的显示图像的可见光被与显示部分16相关联的全息光学元件20偏转以穿过第二出射光瞳28(如图2所示)。第二出射光瞳28的中心位置相对于第一出射光瞳26的中心位置在空间上偏移，通过比较图1和2可以看出。因此，显示部分控制器24可以调节显示装置10的出射光瞳26、28的位置，由显示部分16中的显示像素单元18发出的可见光将通过出射光瞳26、28在进入用户的眼睛30的方向上离开显示装置10。这允许将出射光瞳26、28的位置设置在任意预定位置上。
如图1和2所示，显示装置10进一步包括图像采集装置32，以用于采集用户的眼睛30的瞳孔34的图像并且用于生成表示用户的眼睛30的瞳孔34的位置的位置信号。因此，图像采集装置32允许跟踪用户的眼睛30的瞳孔34的位置。在这种意义上，图像采集装置32可以被认为是眼睛追踪器。
如图1和2所示，显示部分控制器24适于基于由图像采集装置32生成的位置信号在显示图像位置中的每个显示部分16中显示显示图像，使得在显示图像位置中的显示图像的可见光由与显示部分16相关联的全息光学元件20偏转，以穿过出射光瞳26、28，所述出射光瞳的位置与用户的眼睛30的瞳孔34的位置一致。这允许设置出射光瞳26、28的位置，由显示部分16中的显示像素单元18发出的可见光将通过所述出射光瞳在进入用户的眼睛30的方向上离开显示装置20，以到达用户的眼睛30的瞳孔34的位置。该概念的一个另外的优点是，在任何时候，即使在移动时，用户的眼睛30接收由显示部分16发出的可见光。该概念的另一个优点是，将出射光瞳26、28的位置设置到用户的眼睛30的瞳孔34的位置处不需要任何机械移动的部件，而是仅被电子地/光学地控制。
如图1和2所示，显示装置还包括多个液晶显示(LCD)部分36。每个LCD部分36都与相应的显示部分16相关联并且包括多个LCD像素单元38。特别地，LCD部分36的每个LCD像素单元38在开启状态中对于由相关联的显示部分16发出的可见光都是不透明的或大致不透明的，并且在关闭状态中对于由相关联的显示部分16发出的可见光是透明的或大致透明的。在图1和2中，在开启状态中的LCD像素单元38被示出为灰色，而在关闭状态中的LCD像素单元38被示出为白色。LCD像素单元38以相互隔开的方式设置，使得LCD像素单元38被布置成位于距离与LCD部分16相关联的全息光学元件20的光轴22的不同距离处。如图1和2中的侧视图示意性地所示，LCD像素单元38在平面中沿着直线等距设置。这允许将每个LCD部分36实现为用于显示LCD图像的微型LCD。因此，LCD部分36可以用于成形吸收可见光的任意形成的遮罩。
进一步如图1和2所示，显示装置10还包括LCD部分控制器40，以用于控制每个LCD部分36的LCD像素单元38的开启状态和关闭状态，以在LCD部分36上显示LCD图像。特别地，LCD部分控制器40适于在第一LCD图像位置(如图1所示)处或在与第一LCD图像位置在空间上偏移的第二LCD图像位置(如图2所示)处显示LCD图像。更特别地，LCD部分控制器40适于基于由图像采集装置32生成的位置信号显示LCD图像，使得在第一LCD图像位置处的LCD图像吸收在第一显示图像位置处的相关联的显示部分16的显示图像的可见光，以防止可见光从显示部分16直接地穿过第一出射光瞳26(如图1所示)，并且使得在第二LCD图像位置处的LCD图像吸收在第二显示图像位置处的相关联的显示部分16的显示图像的可见光，以防止可见光从显示部分16直接地穿过第二出射光瞳28(如图2所示)。换句话说：LCD部分控制器40可以适于将由显示部分16显示的显示图像的每个显示图像位置与由相关联的LCD部分36显示的LCD图像的相应的LCD图像位置关联。这允许为每个显示部分16实现空间可变的和任意成形的遮罩，使得防止显示部分16朝用户的眼睛30直接地发射可见光。
如图3a和3b所示，显示装置10包括致动器42，以用于在远离或朝向多个全息光学元件20的方向上移动多个显示部分16。显示装置10进一步包括致动器控制器44，以用于控制致动器42，使得由显示部分16发出的可见光所产生的虚拟图像46的位置可相对于用户的眼睛30的位置调节。这允许将多个显示部分16整体布置在全息光学元件20的焦平面中。因此，可以改变多个显示部分16和多个全息光学元件20之间的距离48。因此，可以改变由显示部分16和全息光学元件20产生的虚拟图像46的焦平面。在图3a中，虚拟图像46的位置被调节到(由箭头指示的)无穷远。在图3b中，因为显示部分16和显示像素单元18不再位于全息光学元件20的焦距处，因而虚拟图像46的位置是位于有限距离处的图像。49指示全息光学元件20的焦距。
如图4所示的显示装置10包括多个致动器42，每个致动器42都与相应的显示部分16相关联，以用于在远离或朝向与显示部分16相关联的全息光学元件20的方向上移动显示部分16。显示装置10进一步包括致动器控制器44，以用于控制多个致动器42，使得由每个显示部分16发出的可见光所产生的虚拟图像46的位置可单独地相对于用户的眼睛30调节。这允许将每个显示部分16都单独地布置在相关联的全息光学元件20的焦平面中。因此，可以独立地改变每个显示部分16和其相应的全息光学元件20之间的距离48。因此，可以产生具有特定景深的虚拟图像46。
如图5、6和7所示，显示装置包括光学部件50，所述光学部件包括多个第一半反射表面52。光学部件50设置在多个全息光学部分20的面对用户的眼睛30的一侧和多个显示部分16的面对用户的眼睛30的一侧上。第一半反射表面52被布置成相互平行。每个半反射表面都被布置成相对于全息光学元件20的光轴22倾斜45°。每个半反射表面52都适于用作分束器。
半反射表面52适于将由全息光学元件20偏转的光束56分成在第一平面中传播的一束平行光束58。这允许出射光瞳的在对应于观察箱58的尺寸的一维增加的方向上的扩展。
如图7所示，光学部件另外地包括多个第二半反射表面60。多个第二半反射表面60设置在多个第一半反射表面52的面对用户的眼睛30的一侧上。第二半反射表面60适于将由第一半反射表面52偏转的光束62分成在与第一平面不平行的第二平面中传播的一束平行光束64。这不仅允许出射光瞳在第一平面中沿着一个方向的扩展，还允许出射光瞳沿着第一平面中对应于观察箱66的尺寸的二维增加的一个方向的扩展。
每个全息光学元件20都是全息凹透镜(即，反射全息的凹透镜)。特别地，全息凹透镜是反射的、凹面的和抛物面反射镜(即，反射全息的反射的、凹面的和抛物面反射镜)。该全息光学元件20允许将与全息光学元件20相关联的显示部分16布置在全息光学元件20的面对用户的眼睛30的一侧上，用户通过显示装置10合适地观察。每个全息光学元件20都适于偏转(即反射或折射)仅在偏转光谱中的可见光并且对于透射光谱中的可见光是透明的，其中偏转光谱和透射光谱在光谱上是分离的。每个显示部分16都适于发出仅在与显示部分16相关联的全息光学元件20的偏转光谱中的可见光。
除非明确地另有说明，否则图中的相同附图标记表示相同的或相同作用的元件。并且，可想到在附图以及单独的实施例中阐明的特征和/或修改的任意组合。

Claims (10)

1.一种显示装置(10)，包括：
透视构件(12)，所述透视构件具有透视区域(14)，
所述透视构件(12)包括用于发射可见光的多个显示部分(16)，所述显示部分(16)以相互隔开的方式设置在透视区域(14)中，
所述透视构件(12)进一步包括设置在透视区域(14)中的多个全息光学元件(20)，每个全息光学元件(20)都与相应的显示部分(16)相关联，
其中每个全息光学元件(20)都适于在显示部分(16)被定位在相关联的全息光学元件(20)的焦平面中时，准直由相关联的显示部分(16)发出的可见光。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中每个显示部分(16)都包括以相互隔开的方式设置的多个大致透明的显示像素单元(18)，使得所述显示像素单元(18)被布置在距离与显示部分(16)相关联的全息光学元件(20)的光轴(22)的不同距离处，其中每个显示像素单元(18)都适于在开启状态中发出可见光并且在关闭状态中不发出可见光。
3.根据权利要求2所述的显示装置，进一步包括：
显示部分控制器(24)，所述显示部分控制器用于控制每个显示部分(16)的显示像素单元(18)的开启状态和关闭状态，以在显示部分(16)上显示显示图像，所述显示部分控制器(24)适于在第一显示图像位置处或在与第一显示图像位置在空间上偏移的第二显示图像位置处显示所述显示图像，使得在第一显示图像位置处的所述显示图像的可见光被与显示部分(16)相关联的全息光学元件(20)偏转以穿过第一出射光瞳(26)，并且使得在第二显示图像位置处的所述显示图像的可见光被与显示部分(16)相关联的全息光学元件(20)偏转以穿过第二出射光瞳(28)，其中第一出射光瞳(26)的位置与第二出射光瞳(28)的位置在空间上偏移开。
4.根据权利要求3所述的显示装置，进一步包括：
图像采集装置(32)，所述图像采集装置用于采集用户的眼睛(30)的瞳孔(34)的图像，并且用于生成表示用户的眼睛(30)的瞳孔(34)的位置的位置信号，
其中所述显示部分控制器(24)适于基于由图像采集装置生成的位置信号在显示图像位置处的每个显示部分中显示显示图像，使得在该显示图像位置处的显示图像的可见光由与显示部分(16)相关联的全息光学元件(20)偏转，以穿过出射光瞳(26、28)，所述出射光瞳的位置与用户的眼睛(30)的瞳孔(34)的位置一致。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的显示装置，进一步包括：
多个液晶显示(LCD)部分(36)，每个LCD部分都与相应的显示部分(16)相关联，
其中每个LCD部分(36)都包括以相互隔开的方式设置的多个LCD像素单元(38)，使得所述LCD像素单元(38)被布置在距离与LCD部分(36)相关联的全息光学元件(20)的光轴(22)的不同距离处，其中LCD部分(36)的每个LCD像素单元(38)在开启状态中对于由相关联的显示部分(16)发出的可见光都是大致不透明的，并且在关闭状态中对于可见光是大致透明的。
6.根据权利要求5所述的显示装置，进一步包括：
LCD部分控制器(40)，所述LCD部分控制器用于基于由图像采集装置生成的位置信号控制每个LCD部分(36)的LCD像素单元(38)的开启状态和关闭状态，以在LCD部分(36)上显示LCD图像，LCD段控制器(40)适于在第一LCD图像位置处或在与第一LCD图像位置在空间上偏移的第二LCD图像位置处显示LCD图像，使得在第一LCD图像位置处的LCD图像吸收在第一显示图像位置处的相关联的显示部分(16)的显示图像的可见光，以防止可见光从显示部分(16)直接地穿过第一出射光瞳(26)，并且使得在第二LCD图像位置处的LCD图像吸收在第二显示图像位置处的相关联的显示部分(16)的显示图像的可见光，以防止可见光从显示部分(16)直接地穿过第二出射光瞳(28)。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的显示装置，进一步包括：
致动器(42)，所述致动器用于在远离或朝向多个全息光学元件(20)的方向上移动所述多个显示部分(16)；和
致动器控制器(44)，所述致动器控制器用于控制致动器(42)，使得由显示部分(16)发出的可见光所产生的虚拟图像(46)的位置相对于用户的眼睛(30)的位置可调节。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的显示装置，进一步包括：
多个致动器(42)，每个致动器(42)都与相应的显示部分(16)相关联，用于相对于与显示部分(16)相关联的全息光学元件(20)移动显示部分(16)；和
致动器控制器(44)，所述致动器控制器用于控制所述多个致动器(42)，使得由每个显示部分(16)发出的可见光所产生的虚拟图像(46)的位置相对于用户的眼睛(30)可单独地调节。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的显示装置，进一步包括：
光学部件(50)，所述光学部件包括多个第一半反射表面(52)，所述光学部件(50)设置在所述多个全息光学段(20)的面对用户的眼睛(30)的一侧和所述多个显示部分(16)的面对用户的眼睛(30)的一侧上，其中所述第一半反射表面(52)被布置成将由全息光学元件(20)偏转的光束(56)分成在第一平面中传播的一束平行光束(58)。
10.根据权利要求9所述的显示装置，所述光学部件进一步包括多个第二半反射表面(60)，所述多个第二半反射表面(60)设置在所述多个第一半反射表面(52)的面对用户的眼睛(30)的一侧上，其中所述第二半反射表面(60)被布置成将由第一半反射表面(52)偏转的光束(62)分成在与第一平面不平行的第二平面中传播的一束平行光束(64)。
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