Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lichtformer für einen Bildgeber eines Sichtfeldanzeigegeräts, auf ein Sichtfeldanzeigegerät sowie auf ein Verfahren zum Formen von Licht in einem Sichtfeldanzeigegerät.The present invention relates to a light former for an imager of a field of view display device, to a field of view display device, and to a method of shaping light in a field of view display device.
Ein Bildgeber eines Sichtfeldanzeigegeräts wird durch eine Lichtquelle beleuchtet. Eine Bildinformation von dem Bildgeber wird über eine Projektionsoptik des Sichtfeldanzeigegeräts beispielsweise in ein Sichtfeld eines Fahrers eines Fahrzeugs eingeblendet.An imager of a field of view display device is illuminated by a light source. Image information from the imager is superimposed on a projection optics of the field of view display device, for example, in a field of view of a driver of a vehicle.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Lichtformer für einen Bildgeber eines Sichtfeldanzeigegeräts, ein Sichtfeldanzeigegerät sowie ein Verfahren zum Formen von Licht in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, with the approach presented here, a light former for an imager of a field of view display device, a field of view display device and a method for shaping light in a field of view display device according to the main claims are presented. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Holografische Strukturen können richtungsselektiv ausgebildet werden. Dann wird Licht mit einer ersten Lichtrichtung in eine erste Richtung abgelenkt. Licht mit einer zweiten Lichtrichtung wird in eine andere Richtung abgelenkt. So können ungewollte Lichtanteile aus einem Strahlengang ausgekoppelt werden. Zusätzlich werden Abbildungsfehler durch die Struktur in Randnähe nicht größer.Holographic structures can be formed direction-selective. Then, light is deflected with a first light direction in a first direction. Light with a second light direction is deflected in another direction. Thus, unwanted light components can be coupled out of a beam path. In addition, aberrations due to the structure near the edge do not increase.
Es wird ein Lichtformer für einen Bildgeber eines Sichtfeldanzeigegeräts vorgestellt, wobei der Lichtformer in einem Strahlengang des Sichtfeldanzeigegeräts anordenbar ist und einen Stapel aus zumindest einer Einfalls-Hologrammstruktur sowie zumindest einer Ausfalls-Hologrammstruktur aufweist, wobei die Einfalls-Hologrammstruktur dazu ausgebildet ist, aus einer Lichtquellenrichtung unter einem Einfallswinkel auf den Stapel einfallendes Licht in eine Bildgeberrichtung abzulenken und die Ausfalls-Hologrammstruktur dazu ausgebildet ist, aus der Bildgeberrichtung auf den Stapel einfallendes Licht unter einem Ausfallswinkel in eine Projektionsoptikrichtung abzulenken. There is provided a light former for an imager of a field of view display device, wherein the light former is disposable in a beam path of the field of view display device and has a stack of at least one incident hologram structure and at least one dropout hologram structure, the incident hologram structure being adapted from a light source direction deflecting incident light onto the stack in an imaging device direction at an angle of incidence, and the failure hologram structure is configured to deflect light incident on the stack from the imager direction at a deflection angle in a projection optics direction.
Weiterhin wird ein Sichtfeldanzeigegerät mit einem Lichtformer für einen Bildgeber des Sichtfeldanzeigegeräts vorgestellt, wobei der Lichtformer in einem Strahlengang des Sichtfeldanzeigegeräts angeordnet ist und einen Stapel aus zumindest einer Einfalls-Hologrammstruktur und zumindest einer Ausfalls-Hologrammstruktur aufweist, wobei die Einfalls-Hologrammstruktur dazu ausgebildet ist, von einer Lichtquelle des Sichtfeldanzeigegeräts unter einem Einfallswinkel auf den Stapel einfallendes Licht in Richtung des Bildgebers abzulenken und die Ausfalls-Hologrammstruktur dazu ausgebildet ist, aus Richtung des Bildgebers auf den Stapel einfallendes Licht unter einem Ausfallswinkel in Richtung einer Projektionsoptik des Sichtfeldanzeigegeräts abzulenken.Furthermore, a field of view display device with a light former for an image sensor of the field of view display device is presented, wherein the light former is arranged in a beam path of the field of view display device and has a stack of at least one incidence hologram structure and at least one dropout hologram structure, wherein the incidence hologram structure is designed to to deflect light incident from a light source of the field of view display device onto the stack at an angle of incidence towards the imager; and the dropout hologram structure is adapted to deflect incident light from the imager onto the stack at an angle of incidence in the direction of projection optics of the field of view display device.
Ferner wird ein Verfahren zum Formen von Licht in einem Sichtfeldanzeigegerät vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Ablenkens aufweist, in dem unter einem Einfallswinkel einfallendes Licht von einer Lichtquelle des Sichtfeldanzeigegeräts in Richtung eines Bildgebers des Sichtfeldanzeigegeräts abgelenkt wird und von dem Bildgeber reflektiertes Licht unter einem Ausfallswinkel in Richtung einer Projektionsoptik des Sichtfeldanzeigegeräts abgelenkt wird.Further, there is provided a method of shaping light in a field of view display, the method comprising a step of deflecting light incident at an angle of incidence from a light source of the field of view display toward an imager of the field of view display and light reflected from the imager below Failure angle is deflected in the direction of a projection optics of the field of view display device.
Unter einem Bildgeber kann ein Bauteil verstanden werden, das dazu ausgebildet ist, eine elektrische Bildinformation in eine optische Bildinformation zu wandeln. Ein Sichtfeldanzeigegerät kann als Head-Up-Display bezeichnet werden. Ein Strahlengang kann ein geplanter Weg von Lichtstrahlen innerhalb des Sichtfeldanzeigegeräts verstanden werden. Ein Stapel kann mehrere unmittelbar aufeinander angeordnete Lagen aufweisen. Eine Lichtquellenrichtung kann eine Richtung von dem Lichtformer zu einer Lichtquelle repräsentieren. Eine Bildgeberrichtung kann eine Richtung von dem Lichtformer zu dem Bildgeber repräsentieren. Eine Projektionsoptikrichtung kann eine Richtung von dem Lichtformer zu einer Projektionsoptik repräsentieren. Die Projektionsoptikrichtung kann mit einer Richtung des Strahlengangs übereinstimmen. An imager can be understood as meaning a component which is designed to convert electrical image information into optical image information. A field of view display device may be referred to as a head-up display. An optical path can be understood as a planned path of light rays within the field of view display device. A stack may have several layers arranged directly one above the other. A light source direction may represent a direction from the light shaper to a light source. An imaging direction may represent a direction from the light shaper to the imager. A projection optics device may represent a direction from the lightformer to a projection optics. The projection optics direction may coincide with a direction of the beam path.
Der Stapel kann dazu ausgebildet sein, das aus der Lichtquellenrichtung einfallende Licht von einer ersten Seite des Stapels auf eine gegenüberliegende zweite Seite des Stapels zu leiten und dabei abzulenken. Alternativ oder ergänzend kann der Stapel dazu ausgebildet sein, das aus der Bildgeberrichtung einfallende Licht von der zweiten Seite des Stapels auf die erste Seite des Stapels zu leiten und dabei abzulenken. Der Lichtformer kann also zumindest halbdurchlässig sein. Damit können unerwünschte Lichtbestandteile sicher ausgefiltert werden.The stack may be configured to direct the light incident from the light source direction from a first side of the stack to an opposite second side of the stack while deflecting it. Alternatively or additionally, the stack may be designed to guide the light incident from the imaging device direction from the second side of the stack onto the first side of the stack, thereby deflecting it. The light former can therefore be at least semipermeable. This allows unwanted lighting components to be filtered out safely.
Die Einfalls-Hologrammstruktur und alternativ oder ergänzend die Ausfalls-Hologrammstruktur kann dazu ausgebildet sein, das Licht wellenlängenselektiv zu beugen. Somit können unterschiedliche Wellenlängen in unterschiedliche Richtungen abgelenkt werden. Damit können unerwünschte Wellenlängen aus dem Licht ausgefiltert werden.The incident hologram structure and, alternatively or additionally, the failure hologram structure may be configured to diffract the wavelength-selective light. Thus, different wavelengths can be deflected in different directions. This allows unwanted wavelengths to be filtered out of the light.
Die Einfalls-Hologrammstruktur und alternativ oder ergänzend die Ausfalls-Hologrammstruktur kann eine an die Projektionsoptik angepasste Ablenkcharakteristik aufweisen. Durch die Hologrammstrukturen können räumliche Lichtverteilungen realisiert werden. Beispielsweise können so Verzerrungen durch nachfolgende Bestandteile der Projektionsoptik korrigiert werden.The incident hologram structure and, alternatively or in addition, the failure hologram structure may have a deflection characteristic adapted to the projection optics. Due to the hologram structures spatial light distributions can be realized. For example, distortions can be corrected by subsequent components of the projection optics.
Die Einfalls-Hologrammstruktur und alternativ oder ergänzend die Ausfalls-Hologrammstruktur kann eine erste farbselektive Hologrammschicht und zumindest eine zweite farbselektive Hologrammschicht aufweisen, die gestapelt sind. Die erste Hologrammschicht ist dazu ausgebildet, Licht mit einem ersten Wellenlängenbereich abzulenken. Die zweite Hologrammschicht ist dazu ausgebildet, Licht mit einem zweiten Wellenlängenbereich abzulenken. Insbesondere können die Hologrammstrukturen auf Lichtfarben der Lichtquelle abgestimmte Brechungseigenschaften aufweisen. Dadurch können auf die Lichtfarben optimierte Brechungseigenschaften bereitgestellt werden.The incident hologram structure and, alternatively or additionally, the dropout hologram structure may comprise a first color selective hologram layer and at least one second color selective hologram layer stacked. The first hologram layer is configured to deflect light with a first wavelength range. The second hologram layer is configured to deflect light with a second wavelength range. In particular, the hologram structures may have refractive properties matched to light colors of the light source. As a result, refractive properties optimized for the light colors can be provided.
Die Lichtquelle kann dazu ausgebildet sein, schmalbandiges Laserlicht zu emittieren. Laserlicht kann besonders energieeffizient bereitgestellt werden. Licht mit einem schmalen Frequenzband kann besonders gut an einer Hologrammstruktur gebrochen werden.The light source may be configured to emit narrowband laser light. Laser light can be provided in a particularly energy-efficient manner. Light with a narrow frequency band can be broken particularly well on a hologram structure.
In dem Strahlengang kann zwischen der Lichtquelle und dem Lichtformer ein Despeckler angeordnet sein. Durch einen Despeckler können Speckle im Licht der Lichtquelle reduziert werden, wodurch eine verbesserte Bildqualität ermöglicht wird.In the beam path, a Despeckler can be arranged between the light source and the light former. A despeckler reduces speckle in the light of the light source, allowing for improved image quality.
Der Bildgeber kann dazu ausgebildet sein, von dem Lichtformer einfallendes Licht als Bildinformation auf den Lichtformer zurückzureflektieren. Der Bildgeber kann dazu selektiv reflektiv geschalten werden. Durch die Reflexion kann ein helles Bild erzeugt werden.The imager can be designed to reflect light incident on the light former as image information onto the light former. The imager can be selectively switched to reflective. The reflection can create a bright picture.
Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The approach presented here will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
1 eine Darstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts mit einem Lichtformer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a representation of a field of view display device with a light former according to an embodiment of the present invention;
2 eine Darstellung eines Lichtformers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a representation of a light former according to an embodiment of the present invention;
3 eine Teildarstellung eines Strahlengangs eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a partial view of a beam path of a field of view display device according to an embodiment of the present invention;
4 eine Prinzipdarstellung eines autostereoskopischen Strahlengangs an einem Lichtformer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 a schematic representation of an autostereoscopic beam path to a light former according to an embodiment of the present invention;
5 eine Ablaufdarstellung einer Ansteuersequenz von Lichtquellen und dem Bildgeber eines Sichtfeldanzeigegeräts bei einem autostereoskopischen Ansatz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 a flow diagram of a drive sequence of light sources and the imager of a field of view display device in an autostereoscopic approach according to an embodiment of the present invention;
6 eine Ablaufdarstellung einer verlangsamten Ansteuersequenz von Lichtquellen und dem Bildgeber eines Sichtfeldanzeigegeräts bei einem autostereoskopischen Ansatz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 a flow chart of a slowed down drive sequence of light sources and the imager of a field of view display device in an autostereoscopic approach according to an embodiment of the present invention;
7 eine Darstellung eines Lichtformers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 7 a representation of a light former according to an embodiment of the present invention; and
8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Formen von Licht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 8th a flow chart of a method for shaping light according to an embodiment of the present invention.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.
1 zeigt eine Darstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts 100 mit einem Lichtformer 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Sichtfeldanzeigegerät 100 ist dazu ausgebildet, in einem Fahrzeug verbaut zu werden und grafische Informationen in ein Sichtfeld eines Fahrers des Fahrzeugs einzublenden. Dazu wird auf einem Bildgeber 104 des Sichtfeldanzeigegeräts 100 ein Bild 106 erzeugt, welches über eine Projektionsoptik 108 des Sichtfeldanzeigegeräts 100 beispielsweise auf eine Frontscheibe des Fahrzeugs projiziert wird, wo das Bild 106 als virtuelles Bild im Sichtfeld des Fahrers zu schweben scheint. 1 shows a representation of a field of view display device 100 with a light former 102 according to an embodiment of the present invention. The field of view display device 100 is configured to be installed in a vehicle and display graphic information in a field of view of a driver of the vehicle. This is done on an imager 104 of the field of view display device 100 a picture 106 generated, which has a projection optics 108 of the field of view display device 100 For example, projected onto a windshield of the vehicle where the picture 106 seems to float as a virtual image in the driver's field of vision.
Der Bildgeber 104 ist in diesem Ausführungsbeispiel reflektierend ausgeführt. Das heißt, das Bild 106 wird auf einer Bildseite des Bildgebers 104 angezeigt. Eine Lichtquelle 110 beleuchtet die Bildseite und das Bild 106 wird als Reflexion entlang eines Strahlengangs 112 des Sichtfeldanzeigegeräts 100 geleitet. Der Strahlengang 112 ist innerhalb eines Gehäuses 114 des Sichtfeldanzeigegeräts 100 gefaltet. Dabei wird der Strahlengang 112 mehrfach durch Spiegel 108 abgelenkt, bis er durch ein Deckglas 116 aus dem Gehäuse 114 austritt.The imager 104 is designed reflective in this embodiment. That is, the picture 106 is on a picture page of the imager 104 displayed. A light source 110 illuminates the image page and the image 106 is called reflection along a ray path 112 of the field of view display device 100 directed. The beam path 112 is inside a housing 114 of the field of view display device 100 folded. In this case, the beam path 112 several times through mirrors 108 distracted until he passed through a coverslip 116 out of the case 114 exit.
Die Lichtquelle 110 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Laserlichtquelle 110. Damit ist die Lichtquelle 110 dazu ausgebildet, Licht 118 in einem schmalen Frequenzband zu emittieren. Da die Lichtquelle 110 näherungsweise eine Punktlichtquelle ist, bildet das Licht 118 einen Lichtkegel aus, der auf den Bildgeber 104 gerichtet ist. Zwischen der Lichtquelle 110 und dem Bildgeber 104 ist der Lichtformer 102 angeordnet. Der Lichtformer 102 ist also in dem Strahlengang 112 angeordnet. The light source 110 is a laser light source in this embodiment 110 , This is the light source 110 designed to light 118 to emit in a narrow frequency band. Because the light source 110 is approximately a point light source, forms the light 118 make a cone of light on the imager 104 is directed. Between the light source 110 and the imager 104 is the light shaper 102 arranged. The light shaper 102 So it is in the beam path 112 arranged.
Der Lichtformer 102 weist zumindest zwei Schichten 120, 122 auf, die unmittelbar aufeinander zu einem Stapel angeordnet sind. Die Schichten 120, 122 sind holografische Schichten 120, 122. Die erste Schicht 120 ist dazu ausgebildet, das Licht 118 von der Lichtquelle 110 um einen vorbestimmten Einfallswinkel auf den Bildgeber 104 abzulenken. Insbesondere ist die erste Schicht 120 dazu ausgebildet, das Licht 118 so abzulenken, dass es senkrecht auf den Bildgeber 104 einfällt. Die zweite Schicht 122 ist dazu ausgebildet, das von dem Bildgeber 104 reflektierte Licht, in dem eine Bildinformation des Bilds 106 enthalten ist, um einen vorbestimmten Ausfallswinkel in Richtung des Strahlengangs 112 und der Projektionsoptik 108 abzulenken. Der Ausfallswinkel ist dabei entgegengesetzt zu dem Einfallswinkel ausgerichtet.The light shaper 102 has at least two layers 120 . 122 on, which are arranged directly on each other to a stack. The layers 120 . 122 are holographic layers 120 . 122 , The first shift 120 is designed to be the light 118 from the light source 110 by a predetermined angle of incidence on the imager 104 distract. In particular, the first layer 120 trained to light 118 so divert that it's perpendicular to the imager 104 incident. The second layer 122 is designed to be that of the imager 104 reflected light, in which an image information of the image 106 is included to a predetermined angle of reflection in the direction of the beam path 112 and the projection optics 108 distract. The angle of departure is aligned opposite to the angle of incidence.
Mit anderen Worten zeigt 1 ein Sichtfeldanzeigegerät 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Lichtformer 102 für einen Bildgeber 104 des Sichtfeldanzeigegeräts 100. Der Lichtformer 102 ist in einem Strahlengang 112 des Sichtfeldanzeigegeräts 100 angeordnet. Der Lichtformer 102 weist einen Stapel aus zumindest einer Einfalls-Hologrammstruktur 120 und zumindest einer Ausfalls-Hologrammstruktur 122 auf. Die Einfalls-Hologrammstruktur 120 ist dazu ausgebildet, von einer Lichtquelle 110 des Sichtfeldanzeigegeräts 100 unter einem Einfallswinkel auf den Stapel einfallendes Licht 118 in Richtung des Bildgebers 104 abzulenken. Die Ausfalls-Hologrammstruktur 122 ist dazu ausgebildet, aus Richtung des Bildgebers 104 auf den Stapel einfallendes Licht unter einem Ausfallswinkel in Richtung einer Projektionsoptik 108 des Sichtfeldanzeigegeräts 100 abzulenken.In other words shows 1 a field of view display device 100 according to an embodiment of the present invention with a light former 102 for an imager 104 of the field of view display device 100 , The light shaper 102 is in a ray path 112 of the field of view display device 100 arranged. The light shaper 102 has a stack of at least one incidence hologram structure 120 and at least one failure hologram structure 122 on. The imaginary hologram structure 120 is designed by a light source 110 of the field of view display device 100 light incident on the stack at an angle of incidence 118 in the direction of the imager 104 distract. The failure hologram structure 122 is designed to be from the direction of the imager 104 light incident on the stack at an angle of reflection in the direction of projection optics 108 of the field of view display device 100 distract.
Es wird eine holografische Beleuchtungseinheit 102 für einen LCoS Bildgeber 102 im HUD 100 beziehungsweise holografischen Projektionsanzeigesystem 100 vorgestellt. It becomes a holographic lighting unit 102 for an LCoS imager 102 in the HUD 100 or holographic projection display system 100 presented.
Ein Head-up Display (HUD) 100 besteht aus einer Lichtquelle 110, einem Display 104 und einer abbildenden Optik 108. Auf dem Display 104 wird der entsprechende Anzeigeinhalt visualisiert. Die nachfolgende HUD-Optik 108 erzeugt dann das gewünschte virtuelle Bild 106 für den Fahrer. Die Überlagerung des virtuellen Bildes 106 mit der Umgebung lässt sich über eine Combinerscheibe oder über die Windschutzscheibe erreichen. Der Fahrer sieht ein virtuelles Bild in einiger Entfernung (z. B. > 2,5 m). A head-up display (HUD) 100 consists of a light source 110 , a display 104 and a visual appearance 108 , On the display 104 the corresponding display content is visualized. The following HUD look 108 then generates the desired virtual image 106 for the driver. The overlay of the virtual image 106 The environment can be reached via a combiner disc or via the windshield. The driver sees a virtual image at some distance (eg> 2.5 m).
Bei einem herkömmlichen HUD 100 kann als Lichtquelle 110 ein LED-Backlight verwendet werden. Dieses kann das Display hinterleuchten. Das LED-Backlight leuchtet aufgrund der Abstrahlcharakteristik der LEDs einen sehr großen Bereich des Raumwinkels aus. Durch diese Eigenschaft der LEDs wird nur ein geringer Teil des Lichtes in der HUD-Optik 108 genutzt und Streulicht entsteht.In a conventional HUD 100 can as a light source 110 a LED backlight can be used. This can backlight the display. Due to the emission characteristics of the LEDs, the LED backlight illuminates a very large area of the solid angle. Due to this feature of the LEDs, only a small part of the light is in the HUD optics 108 used and scattered light arises.
Um die Lichtverteilung zur homogenisieren, kann beispielsweise eine Fresnellinse verwendet werden.To homogenize the light distribution, for example, a Fresnel lens can be used.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird ein miniaturisierter Projektor 110, basierend auf Laser-Technologie eingesetzt. The approach presented here becomes a miniaturized projector 110 , used based on laser technology.
Durch Verwendung des reflektierenden Imagers 104 kann die Hitzeproblematik durch Einkopplung von Sonnenlicht in die HUD-Optik vermieden werden.By using the reflective imager 104 The heat problem can be avoided by coupling sunlight into the HUD optics.
Dargestellt ist ein vereinfachtes HUD-System 100 mit einem LCoS Bildgeber 104 mit der hier beschriebenen Beleuchtungseinheit 102. Dabei wird, wie bereits bekannt ein virtuelles Bild 106 erzeugt. Der Beobachter sieht dieses virtuelle Bild 106 in einem definierten Bereich (Eyebox). Shown is a simplified HUD system 100 with a LCoS imager 104 with the illumination unit described here 102 , This is, as already known a virtual image 106 generated. The observer sees this virtual image 106 in a defined area (eyebox).
Diese Beleuchtungseinheit 102 für den LCoS Bildgeber 104 besteht aus gestapelten Hologrammschichten 120, 122. Die optischen Funktionen der Einzelschichten 120, 122 sind in 2 dargestellt. Dabei ist vor allem die Trennung der Eingangsrichtung und der Ausgangsrichtung wichtig, was durch entsprechende Wahl der Winkel bei der Hologrammaufnahme sichergestellt werden kann. Um den Crosstalk zwischen Hologrammschichten 120, 122 zu vermeiden, sollte der Winkel zwischen dem Eingangsstrahl 118 und dem Ausgangstrahl 112 des Systems mindestens 40° betragen (> 40°). This lighting unit 102 for the LCoS imager 104 consists of stacked hologram layers 120 . 122 , The optical functions of the single layers 120 . 122 are in 2 shown. It is especially the separation of the input direction and the output direction important, which can be ensured by appropriate choice of the angle in the hologram recording. To the crosstalk between hologram layers 120 . 122 To avoid, the angle between the input beam should be 118 and the output beam 112 of the system should be at least 40 ° (> 40 °).
Mit anderen Worten ist eine vereinfachte Skizze der Funktionsweise eines Head-up Displays 100 mit einem reflektierenden Phasenschiebeelement 104 als Bildgeber 104 und einer holografischen Beleuchtungseinheit 102 als Hologrammverbund dargestellt.In other words, a simplified sketch of how a head-up display works 100 with a reflective phase shift element 104 as imager 104 and a holographic lighting unit 102 shown as a hologram composite.
Der hier vorgestellte Ansatz kann bei allen Fahrzeugen mit einem Head-up Display verwendet werden. Eine kontaktanaloge Darstellung wird bezüglich Bauraumanforderung, Robustheit und Kosten in großen Stückzahlen höchstwahrscheinlich nur über autostereoskopische Ansätze realisierbar werden. Daher ist eine Nachführung ein wesentlicher Bestandteil des Systems.The approach presented here can be used on all vehicles with a head-up display. A contact-analogue representation will probably be feasible in terms of space requirements, robustness and costs in large numbers only via autostereoscopic approaches become. Therefore, tracking is an integral part of the system.
In einem Ausführungsbeispiel wird das Bild 106 auf dem LCOS-Display 104 nicht über eine Projektionsoptik 108 auf einen Screen abgebildet, sondern direkt über die Lupenoptik des HUD 100, die die hier vorgestellte holografische Optik umfasst, betrachtet. Dabei sind große LCoS Displays 104 (2" bis 3") möglich. Die Lichtquelle 110 kann auch als Superlumineszenzdiode ausgeführt sein. In one embodiment, the image 106 is on the LCOS display 104 not about a projection optics 108 displayed on a screen, but directly on the magnifying glass of the HUD 100 Viewing the holographic optics presented here. There are large LCoS displays 104 (2 "to 3") possible. The light source 110 can also be designed as a superluminescent diode.
2 zeigt eine Darstellung eines Lichtformers 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Lichtformer 102 entspricht im Wesentlichen dem Lichtformer in 1. Der Lichtformer 102 kann wie der Lichtformer in 1 in einem Strahlengang eines Sichtfeldanzeigegeräts angeordnet werden. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stapel aus der Einfalls-Hologrammstruktur 120 und der Ausfalls-Hologrammstruktur 122 unmittelbar auf dem Bildgeber 104 angeordnet. 2 shows a representation of a light former 102 according to an embodiment of the present invention. The light shaper 102 corresponds essentially to the light former in 1 , The light shaper 102 can be like the light shaper in 1 be arranged in a beam path of a field of view display device. In the embodiment illustrated here, the stack is of the incidence hologram structure 120 and the failure hologram structure 122 directly on the imager 104 arranged.
Einfallendes Licht 118 trifft aus einer Lichtquellenrichtung unter einem Einfallswinkel 200 auf die Einfalls-Hologrammstruktur 120. Das einfallende Licht 118 wird in der Einfalls-Hologrammstruktur 120 gebeugt und um den Einfallswinkel 200 in eine Bildgeberrichtung abgelenkt. Das aus der Einfalls-Hologrammstruktur 120 ausfallende Licht 202 durchdringt die Ausfalls-Hologrammstruktur 122 im Wesentlichen brechungsfrei und trifft auf den Bildgeber 104.Incident light 118 hits from a light source direction at an angle of incidence 200 on the imaginary hologram structure 120 , The incident light 118 becomes in the imaginary hologram structure 120 bent and around the angle of incidence 200 deflected in an imaging direction. The idea of the hologram structure 120 failing light 202 pervades the failure hologram structure 122 essentially free from refraction and hits the imager 104 ,
Auf dem Bildgeber 104 sind helle Bildbereiche reflektierend geschalten. Das aus dem Lichtformer 102 in der Bildgeberrichtung ausfallende Licht 202 wird in den reflektierenden Bildbereichen als reflektiertes Licht 204 aus der Bildgeberrichtung reflektiert. Dunkle Bildbereiche sind absorbierend geschalten. Alternativ können dunkle Bildbereiche das ausfallende Licht 202 zur Seite ablenken.On the imager 104 Bright image areas are switched reflective. That from the light former 102 light emitted in the imaging direction 202 becomes reflected light in the reflective image areas 204 reflected from the imaging device direction. Dark areas of the image are rendered absorbent. Alternatively, dark areas of the image may be the light that is shedding 202 divert to the side.
Das reflektierte Licht 204 trifft aus der Bildgeberrichtung auf die Ausfalls-Hologrammstruktur 122. Das reflektierte Licht 204 wird in der Ausfalls-Hologrammstruktur 122 gebeugt und um einen Ausfallswinkel 206 in eine Projektionsoptikrichtung abgelenkt. Das aus der Ausfalls-Hologrammstruktur 122 ausfallende Licht 208 durchdringt die Einfalls-Hologrammstruktur 120 im Wesentlichen brechungsfrei.The reflected light 204 hits the failure hologram structure from the imager direction 122 , The reflected light 204 gets in the failure hologram structure 122 bent and a drop angle 206 deflected into a projection optics direction. The out of the failure hologram structure 122 failing light 208 permeates the imaginary hologram structure 120 essentially non-refractive.
Der Einfallswinkel 200 und der Ausfallswinkel 206 addieren sich zu einem Gesamtablenkungswinkel 210 des Lichtformers 102.The angle of incidence 200 and the angle of departure 206 add up to a total deflection angle 210 of the light former 102 ,
Mit anderen Worten durchdringt das einfallende Licht 118 die beiden holografischen Schichten 120, 122 von einer Seite zur anderen Seite des Lichtformers 102 und wird dabei um den Einfallswinkel 200 abgelenkt. Das von dem Bildgeber 104 reflektierte Licht 204 durchdringt die beiden Schichten 120, 122 des Lichtformers 102 und wird dabei um den Ausfallswinkel 206 abgelenkt.In other words, the incoming light penetrates 118 the two holographic layers 120 . 122 from one side to the other side of the light former 102 and it is about the angle of incidence 200 distracted. That from the imager 104 reflected light 204 penetrates the two layers 120 . 122 of the light former 102 and it is about the angle of failure 206 distracted.
Die Einfalls-Hologrammstruktur 120 kann eine an die Lichtquelle angepasste Ablenkcharakteristik aufweisen. Damit werden die aus dem Lichtkegel herrührenden geringfügigen Unterschiede der Einfallswinkel 200 beim Auftreffen auf die Einfalls-Hologrammstruktur 120 ausgeglichen, um parallel ausfallendes Licht 202 zu erhalten.The imaginary hologram structure 120 may have a matched to the light source deflection characteristic. Thus, the minor differences resulting from the light cone become the angles of incidence 200 when hitting the imaginary hologram structure 120 balanced, light falling parallel 202 to obtain.
Die Ausfalls-Hologrammstruktur 122 kann ebenfalls eine an die Projektionsoptik angepasste Ablenkcharakteristik aufweisen. Damit wird das parallel einfallende reflektierte Licht 204 mit geringfügig unterschiedlichen Ausfallswinkeln 206 abgelenkt, um eine gewünschte Strahlform des Strahlengangs zu erhalten. Beispielsweise können so Abbildungsfehler der nachfolgenden Projektionsoptik vorausgehend korrigiert werden.The failure hologram structure 122 may also have a matched to the projection optics deflection. This becomes the parallel incident reflected light 204 with slightly different failure angles 206 deflected to obtain a desired beam shape of the beam path. For example, aberrations of the subsequent projection optics can thus be corrected in advance.
Es wird ein Verbund aus einem reflexiven Flächenlichtmodulator 104 und einer holografischen Optik 102 vorgestellt. Der Flächenlichtmodulator 104 kann als SLM beziehungsweise Spatial Light Modulator bezeichnet werden und umfasst ein „Array“ zur Modulation eines Laserstrahls. Das Array kann als DLP Spiegelanordnung oder LCoS beziehungsweise Liquid Crystal on Silicon (Flüssigkristalle auf Siliziumsubstrat) ausgeführt sein. It becomes a composite of a reflexive surface light modulator 104 and a holographic look 102 presented. The area light modulator 104 may be referred to as SLM or Spatial Light Modulator and includes an "array" for modulating a laser beam. The array can be implemented as a DLP mirror arrangement or LCoS or Liquid Crystal on Silicon (liquid crystals on silicon substrate).
Durch ein holografisches Aufnahmeverfahren können Hologramme 120, 122 mit unterschiedlichen Abstrahlwinkeln 200, 206 erzeugt werden, die beispielsweise für Head-up Displays (HUD) mit verschiedenen Eyeboxen genutzt werden können.Through a holographic recording process, holograms 120 . 122 with different radiation angles 200 . 206 can be used, for example, for head-up displays (HUD) with different Eyeboxen.
Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt eine holografische Beleuchtungseinheit 102 für einen reflektierenden Imager 104 mittels mehreren off Axis Hologrammen 120, 122, die von zumindest einer Laserquelle beleuchtet werden. Dabei kann der Imager 104 beispielsweise als LCoS (Liquid Crystal on Silicon) oder DLP (Digital Light Processing) ausgeführt sein. Durch die Verwendung geschachtelter Hologramme 120, 122, können Eingangsstrahlen 118 und Ausgangsstrahlen 208 entkoppelt werden. Ebenso können für die nachfolgende HUD-Optik beliebige Abstrahlcharakteristiken mit eingebaut werden. Die Verwendung eines Imagers 104 ermöglicht auch das Arbeiten in einem zeitsequenziellen Modus von rot, grün und blau. The approach presented here describes a holographic lighting unit 102 for a reflective imager 104 using several off-axis holograms 120 . 122 which are illuminated by at least one laser source. In doing so, the imager can 104 For example, be designed as LCoS (Liquid Crystal on Silicon) or DLP (Digital Light Processing). By using nested holograms 120 . 122 , can input beams 118 and output beams 208 be decoupled. Likewise, any emission characteristics can be incorporated for the subsequent HUD optics. The use of an imager 104 also allows working in a time-sequential mode of red, green and blue.
Die gestapelte Hologrammstruktur 102 bewirkt eine Entkopplung von Eingangsstrahlrichtung und Ausgangsstrahlrichtung, um eine reflektive Funktionsweise zu ermöglichen. Hiermit kann der Imager 104 gleichmäßig mit einem off Axis Winkel ausgeleuchtet werden und die Abstrahlrichtung wie gewünscht erfolgen. Der Bildgeber 104 kann relativ zu einem Strahlengang des HUD verkippt sein. Die Hologrammstruktur 102 kann eine örtlich unterschiedliche Abstrahlcharakteristik aufweisen. Die Beleuchtung kann zum Beispiel mit schmalbandigen Laserquellen und einer Despeckler Einheit realisiert werden. The stacked hologram structure 102 causes a decoupling of the input beam direction and output beam direction to allow a reflective operation. Hereby the imager 104 be evenly illuminated with an off axis angle and the direction of radiation like desired. The imager 104 may be tilted relative to a beam path of the HUD. The hologram structure 102 may have a different spatial radiation characteristic. The lighting can be realized, for example, with narrow-band laser sources and a Despeckler unit.
Das Gesamtsystem erreicht durch die hohe Reflektivität des Imagers 104 sowie durch schmalbandige Lichtquellen und durch einen zeitsequenziellen Betrieb ohne Farbfilter maximale Effizienz. Die sehr hohe Effizienz bezüglich Licht/Leistung/optischer Zielfunktion der Hologramme 120, 122 kann durch Wiedergabe mit schmalbandigem Laserlicht gewährleistet werden. Es kann eine sehr hohe Beugungseffizienz durch die Stapelung der optischen Funktionen erreicht werden. The overall system achieved by the high reflectivity of the imager 104 as well as by narrow-band light sources and by a time-sequential operation without color filter maximum efficiency. The very high efficiency regarding light / power / optical objective function of the holograms 120 . 122 can be ensured by playback with narrowband laser light. Very high diffraction efficiency can be achieved by stacking the optical functions.
Es sind hohe Helligkeiten erreichbar, was zu einer Tageslichttauglichkeit des HUD gewährleistet. Durch die Implementierung bekannter Despeckler kann ein specklefreies Bild erreicht werden. Despeckling ändert dabei nichts an der gewünschten optischen Zielverteilung und der Effizienz der Hologramme 120, 122.High brightness levels are achievable, which guarantees the daylight suitability of the HUD. By implementing known despeckers, a speckle-free image can be achieved. Despeckling does not change the desired optical target distribution and the efficiency of the holograms 120 . 122 ,
Durch die holografischen Strukturen 120, 122 im Strahlengang ist eine gewünschte Strahlverteilung des Imagers 104 möglich. Mit der hier vorgestellten HUD-Optik können z. B. scharfe Eyeboxen realisiert werden.Through the holographic structures 120 . 122 In the beam path is a desired beam distribution of the imager 104 possible. With the presented HUD optics z. B. be realized sharp eyeboxes.
Es ist das Ergebnis einer Simulation für einen Hologrammverbund 102 bestehend aus zwei holografischen Umlenkern 120, 122 (HOE1 und HOE2) mit einem Winkel Δθ von 100° zwischen Eingangsstrahl 118 und Ausgangsstrahl 208 dargestellt. Für das abgebildete monochrome System 102 wurde eine Beugungseffizienz von 89% berechnet. Hierfür sind insbesondere zwei Hologrammschichten 120, 122 für die unterschiedlichen Umlenkungen vorteilhaft.It is the result of a simulation for a hologram composite 102 consisting of two holographic deflectors 120 . 122 (HOE1 and HOE2) with an angle Δθ of 100 ° between input beam 118 and output beam 208 shown. For the pictured monochrome system 102 a diffraction efficiency of 89% was calculated. For this purpose, in particular two hologram layers 120 . 122 advantageous for the different deflections.
Verknüpft man den beschriebenen Hologrammstapel 102 mit einem reflektierenden Imager 104 (LCoS), erhält man die oben genannten Vorteile. Join the described hologram stack 102 with a reflective imager 104 (LCoS), you get the above benefits.
3 zeigt eine Teildarstellung eines Strahlengangs 112 eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist ein Ausschnitt des Strahlengangs 112 dargestellt, in dem ein Lichtformer 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angeordnet ist. Hier weiß die Lichtquelle 110 eine rote Lichtquelle 300, eine grüne Lichtquelle 302 und eine blaue Lichtquelle 304 auf. Mit anderen Worten weist die Lichtquelle 110 einer roten Laser 300, einen grünen Laser 302 und einen blauen Laser 304 auf. Die Laser 300, 302, 304 sind auf einen Strahlvereiniger 306 gerichtet. Hier ist der Strahlvereiniger 306 holografische ausgeführt und weist drei Schichten 308, 310, 312 auf. Jede der Schichten 108, 310, 312 ist auf eine spezifische Wellenlänge der Laser rot, grün und blau abgestimmt und weist ein wellenlängenselektives Beugungsverhalten auf. Der Strahlvereiniger 306 vereinigt die drei Laserstrahlen zu einem Strahl. Zwischen dem Strahlvereiniger 306 und dem Lichtformer 102 ist ein Despeckler 314 angeordnet. 3 shows a partial view of a beam path 112 a field of view display device according to an embodiment of the present invention. Here is a section of the beam path 112 shown in which a light former 102 is arranged according to an embodiment of the present invention. Here the light source knows 110 a red light source 300 , a green light source 302 and a blue light source 304 on. In other words, the light source points 110 a red laser 300 , a green laser 302 and a blue laser 304 on. The lasers 300 . 302 . 304 are on a jet club 306 directed. Here is the beam combiner 306 executed holographic and has three layers 308 . 310 . 312 on. Each of the layers 108 . 310 . 312 is tuned to a specific wavelength of the laser red, green and blue and has a wavelength-selective diffraction behavior. The beam combiner 306 combines the three laser beams into one beam. Between the beam combiner 306 and the light former 102 is a Despeckler 314 arranged.
Der verwendete Despeckler 314 ist ein Produkt der einen Diffusor mit definiertem Abstrahlwinkel umfasst. Durch elektroaktive Polymere wird dieser Diffusor beispielsweise zum Schwingen angeregt (400µm bei 300 Hz), sodass das bewegte Speckle-Muster des Lasers für das menschliche Auge nicht mehr Auflösbar ist. Das Auge sieht nur eine Mittelung des Bildes, welches specklefrei ist. Die Despeckle Einheiten sind mit unterschiedlichen Divergenzwinkeln erhältlich, der mit dem Aufweitungswinkel des Laserprojektors 110 übereinstimmen sollte.The used Despeckler 314 is a product that includes a diffuser with a defined beam angle. For example, this diffuser is excited to oscillate by electroactive polymers (400 μm at 300 Hz), so that the moving speckle pattern of the laser is no longer resolvable for the human eye. The eye sees only an averaging of the image, which is speckle-free. The Despeckle units are available with different divergence angles, the same as the beam angle of the laser projector 110 should match.
Das Laserlicht trifft nun als Eingangstrahl 118 auf den Lichtformer 102. Die Eingangs-Hologrammstruktur 120 und die Ausgangs-Hologrammstruktur 122 weisen hier ebenfalls je drei wellenlängenselektive beziehungsweise farbselektive Hologrammschichten 316, 318, 320 auf. Jede der Hologrammschichten 316, 318, 23 320 ist auf eine spezifische Wellenlänge von Licht abgestimmt. Dabei ist die erste Hologrammschicht 316 auf rotes Licht, die zweite Hologrammschicht 318 auf grünes Licht und die dritte Hologrammschicht 320 auf blaues Licht abgestimmt. Die erste Hologrammschicht 316 ist dazu ausgebildet, einfallendes rotes Licht um den Eingangswinkel auf den Bildgeber 104 abzulenken, beziehungsweise reflektiertes rotes Licht um den Ausgangswinkel als Teil des Ausgangsstrahls 208 in Projektionsoptikrichtung abzulenken. Die zweite Hologrammschicht 318 ist dazu ausgebildet, einfallendes grünes Licht um den Eingangswinkel auf den Bildgeber 104 abzulenken, beziehungsweise reflektiertes grünes Licht um den Ausgangswinkel als Teil des Ausgangsstrahls 208 in Projektionsoptikrichtung abzulenken. Die dritte Hologrammschicht 320 ist dazu ausgebildet, einfallendes blaues Licht um den Eingangswinkel auf den Bildgeber 104 abzulenken, beziehungsweise reflektiertes blaues Licht um den Ausgangswinkel als Teil des Ausgangsstrahls 208 in Projektionsoptikrichtung abzulenken. Zusammen gesehen ergibt sich aus der Wirkung der drei Schichten 316, 308, 320 das in 2 beschriebene Beugungsverhalten der Hologrammstrukturen 120, 122.The laser light now hits as input beam 118 on the light former 102 , The input hologram structure 120 and the output hologram structure 122 here also each have three wavelength-selective or color-selective hologram layers 316 . 318 . 320 on. Each of the hologram layers 316 . 318 . 23 320 is tuned to a specific wavelength of light. Here is the first hologram layer 316 on red light, the second hologram layer 318 in the green light and the third hologram layer 320 tuned to blue light. The first hologram layer 316 is adapted to receive incident red light around the input angle to the imager 104 deflected, or reflected red light around the output angle as part of the output beam 208 to divert in the projection optics direction. The second hologram layer 318 is designed to emit incident green light around the input angle to the imager 104 deflected, or reflected green light around the output angle as part of the output beam 208 to divert in the projection optics direction. The third hologram layer 320 is adapted to receive incident blue light around the input angle to the imager 104 deflected, or reflected blue light around the output angle as part of the output beam 208 to divert in the projection optics direction. Taken together, this results from the effect of the three layers 316 . 308 . 320 this in 2 described diffraction behavior of the hologram structures 120 . 122 ,
Mit anderen Worten zeigt 3 eine Systemskizze für eine RGB-Beleuchtungseinheit eines HUD Bildgebers 104 (LCoS) und einen holografischen Strahlvereiniger 306.In other words shows 3 a system sketch for a RGB lighting unit of a HUD imager 104 (LCoS) and a holographic beam combiner 306 ,
Eine Wellenlängentrennung rot, grün und blau kann wie in 3 erfolgen. Durch Multiplexing können auch mehrere optische Funktionen unterschiedlichster Wellenlängen in einer holografischen Schicht 120, 122 mit geringem Effizienzverlust realisiert werden. Die Wiedergabe der Hologramme 120, 122 kann mit einer kommerziell erhältlichen Despeckling Einheit 314 erfolgen. Zusätzlich kann die Strahlvereinigung 306 vor der Despeckling Einheit 314 des roten, grünen und blauen Laserlichts durch einen holografischen Strahlvereiniger 306 realisiert werden. A wavelength separation red, green and blue can be as in 3 respectively. Multiplexing also allows multiple optical functions of different wavelengths in a holographic layer 120 . 122 be realized with little loss of efficiency. The reproduction of the holograms 120 . 122 can with a commercially available Despeckling unit 314 respectively. In addition, the beam union 306 in front of the Despeckling unit 314 of the red, green and blue laser light by a holographic beam combiner 306 will be realized.
Die Beugungs-Effizienzen der Einzelschichten 316, 318, 320 des Hologrammstapels 102 sind für rot bei einer Aufnahmewellenlänge λA = 633 nm, für grün bei einer Aufnahmewellenlänge λA = 532 nm und für blau bei einer Aufnahmewellenlänge λA = 450 nm für Rekonstruktionswellen mit variierenden Einfallswinkeln θRek simuliert worden. Da es sich beim verwendeten Hologrammtyp um ein Transmissionsgitter handelt, werden neben den jeweiligen Sollwellenlängen auch die anderen Wellenlängen mit abweichenden Ausfallswinkeln am Gitter gebeugt. Die dadurch vorkommenden Störeffekte durch Farbverschiebungen (Regenbogeneffekt) können durch den Hologrammstapel 102 reduziert bzw. verhindert werden.The diffraction efficiencies of the single layers 316 . 318 . 320 of the hologram stack 102 are simulated for red at a recording wavelength λ A = 633 nm, for green at a recording wavelength λ A = 532 nm and for blue at a recording wavelength λ A = 450 nm for reconstruction waves with varying angles of incidence θ Rek . Since the type of hologram used is a transmission grating, the other wavelengths with differing angles of reflection are diffracted at the grating in addition to the respective desired wavelengths. The resulting interference effects due to color shifts (rainbow effect) can be caused by the hologram stack 102 be reduced or prevented.
Aus den Ergebnissen der Simulation mit Raytrace berechnet sich die Beugungseffizienz der gesamten beschriebenen holografischen Beleuchtungseinheit 102 zu 32,979%. Dieser Wert ergibt sich aus den gebeugten Anteilen (T1) und den transmittierten Anteilen (T0) der einzelnen Wellenlängen an den Einzelschichten 316, 318, 320. Besonders vorteilhaft ist insbesondere die Kombination aus schmalbandigem Laserlicht, Despeckler Einheit 314 und einem dadurch sehr effizienten Hologrammstapel 102 zur Beleuchtung eines reflektierenden Imagers 104. Zusätzlich können beliebige optische Funktionen in den Hologrammstapel 102 gespeichert werden, was eine gezielte Strahlführung durch die HUD-Optik ermöglicht. From the results of the simulation with Raytrace, the diffraction efficiency of the entire described holographic illumination unit is calculated 102 to 32.799%. This value results from the diffracted portions (T1) and the transmitted portions (T0) of the individual wavelengths at the individual layers 316 . 318 . 320 , Particularly advantageous is in particular the combination of narrow-band laser light Despeckler unit 314 and a highly efficient hologram stack 102 for illuminating a reflective imager 104 , In addition, any optical functions in the hologram stack 102 be stored, which allows a targeted beam guidance through the HUD optics.
4 zeigt eine Prinzipdarstellung eines autostereoskopischen Strahlengangs 400 an einem Lichtformer 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Lichtformer 102 entspricht im Wesentlichen einem Lichtformer, wie er in den vorhergehenden Figuren der beschrieben ist. Der Lichtformer 102 ist hier in einem geringen Abstand zu einem Bildgeber 104 angeordnet. Der Lichtformer 102 weist hier zwei unterschiedliche Beugungscharakteristiken auf. Dabei ist eine Beugungscharakteristik für ein Bild des rechten Auges ausgebildet. Die andere Beugungscharakteristik ist für das Bild des rechten Auges ausgebildet. Für das rechte Bild wird der Lichtformer 102 von einer rechten Lichtquelle 110 angeleuchtet. Für das linke Bild wird der Lichtformer 102 von einer linken Lichtquelle 110 angeleuchtet. Die Lichtquellen 110 weisen wie in 3 jeweils drei separate Lichtquellen für die Farben rot, grün und blau auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Licht der rechten Lichtquelle 110 einen flacheren Einfallswinkel auf, als das Licht der linken Lichtquelle 110. Das aus dem Lichtformer 102 ausfallende Licht für das rechte Bild weist einen flacheren Austrittswinkel auf, als dass aus dem Lichtformer 102 ausfallende Licht für das linke Bild. 4 shows a schematic diagram of an autostereoscopic beam path 400 at a light former 102 according to an embodiment of the present invention. The light shaper 102 essentially corresponds to a light former, as described in the preceding figures. The light shaper 102 is here at a close distance to an imager 104 arranged. The light shaper 102 here has two different diffraction characteristics. In this case, a diffraction characteristic is formed for an image of the right eye. The other diffraction characteristic is designed for the image of the right eye. For the right image, the light shaper becomes 102 from a right light source 110 illuminated. For the left picture becomes the light former 102 from a left-hand light source 110 illuminated. The light sources 110 show as in 3 in each case three separate light sources for the colors red, green and blue. In this embodiment, the light of the right light source 110 a flatter angle of incidence than the light from the left-hand light source 110 , That from the light former 102 outgoing light for the right image has a flatter exit angle than that from the light former 102 failing light for the left image.
5 zeigt eine Ablaufdarstellung einer Ansteuersequenz 500 von Lichtquellen und dem Bildgeber eines Sichtfeldanzeigegeräts bei einem autostereoskopischen Ansatz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Ansteuersequenz 500 kann auf einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß dem hier vorgestellten Ansatz ausgeführt werden. Mit der hier vorgestellten Ansteuersequenz 500 werden innerhalb einer Durchlaufzeit 502 eines Einzelbilds sechs unterschiedliche Teilbilder 504, 506, 508, 510, 512, 514 nacheinander dargestellt. Anschließend beginnt die Abfolge erneut. Dabei wird im ersten Teilbild 504 ein roter Bildinhalt eines linken Bilds dargestellt im zweiten Teilbild 506 wird ein grüner Bildinhalt eines rechten Bilds dargestellt. Im dritten Teilbild 508 wird ein blauer Bildinhalt des linken Bilds dargestellt. Im vierten Teilbild 510 wird der rote Bildinhalt des rechten Bilds dargestellt. Im fünften Teilbild 512 wird der grüne Bildinhalt des linken Bilds dargestellt. Im sechsten Teilbild 514 wird der blaue Bildinhalt des rechten Bilds dargestellt. Anschließend beginnt die Durchlaufzeit eines nachfolgenden Einzelbilds mit dem ersten Teilbild 504, in dem ein roter Bildinhalt eines linken Bilds des nachfolgenden Einzelbilds dargestellt wird. 5 shows a flowchart of a drive sequence 500 of light sources and the imager of a field of view display device in an autostereoscopic approach according to an embodiment of the present invention. The drive sequence 500 can be performed on a field of view display device according to the approach presented here. With the drive sequence presented here 500 be within a lead time 502 a single image six different partial images 504 . 506 . 508 . 510 . 512 . 514 shown in succession. Then the sequence starts again. This is in the first field 504 a red image content of a left image shown in the second partial image 506 a green image content of a right image is displayed. In the third part of the picture 508 a blue image content of the left image is displayed. In the fourth part 510 the red picture content of the right picture is displayed. In the fifth sub-picture 512 the green picture content of the left picture is displayed. In the sixth part 514 The blue image content of the right image is displayed. Subsequently, the cycle time of a subsequent frame begins with the first field 504 in which a red image content of a left image of the subsequent frame is displayed.
Mit anderen Worten zeigt 5 eine Standard-Ansteuersequenz 500, die optimiert für minimalen Farbsaum bei Bewegung (Color Brake up) ist.In other words shows 5 a standard drive sequence 500 Optimized for minimal color bleed on movement (Color Brake up).
6 zeigt eine Ablaufdarstellung einer verlangsamten Ansteuersequenz 600 von Lichtquellen und dem Bildgeber eines Sichtfeldanzeigegeräts bei einem autostereoskopischen Ansatz gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Ansteuersequenz 600 kann auf einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß dem hier vorgestellten Ansatz ausgeführt werden. Mit der hier dargestellten Ansteuersequenz 600 werden innerhalb einer Durchlaufzeit 502 eines Einzelbilds im Gegensatz zu dem in 5 dargestellten Ansatz lediglich vier unterschiedliche Teilbilder 504, 506, 512, 514 dargestellt. Im ersten Teilbild 504 wird also wie in 5 ein roter Bildinhalt eines linken Bilds dargestellt. Im zweiten Teilbild 506 wird ebenfalls ein grüner Bildinhalt eines rechten Bilds dargestellt. Im Gegensatz zu 5 folgt nun das sechste Teilbild 514, in dem ein blauer Bildinhalt des rechten Bilds dargestellt wird. Anschließend folgt das fünfte Teilbild 512, in dem ein grüner Bildinhalt des linken Bilds dargestellt wird. Im darauf folgenden Einzelbild wiederholt sich diese Ansteuersequenz 600. 6 shows a flow chart of a slowed-down drive sequence 600 of light sources and the imager of a field of view display device in an autostereoscopic approach according to an embodiment of the present invention. The drive sequence 600 can be performed on a field of view display device according to the approach presented here. With the drive sequence shown here 600 be within a lead time 502 a single frame in contrast to the one in 5 only four different partial images 504 . 506 . 512 . 514 shown. In the first part 504 So it will be like in 5 a red image content of a left image is shown. In the second part 506 Also, a green image content of a right image is displayed. In contrast to 5 Now follows the sixth field 514 , in which a blue image content of the right image is displayed. Then follows the fifth field 512 in which a green image content of the left image is displayed. In the following single image, this drive sequence is repeated 600 ,
Durch den hier vorgestellten Ansatz kann ein autostereoskopisches HUD (Head Up Display) zeitsequenziell umgesetzt werden. Through the approach presented here, an autostereoscopic HUD (Head Up Display) can be implemented in a time sequential manner.
Mit anderen Worten zeigt 6 eine Ansteuersequenz 600 bei Tieftemperatur, die optimiert für Farbkontrast bei höherer Schaltzeit ist, da die tiefe Temperatur eine geringere Display Framerate bewirkt.In other words shows 6 a drive sequence 600 at low temperature, which is optimized for color contrast at higher switching time, since the low temperature causes a lower display frame rate.
7 zeigt eine Darstellung eines Lichtformers 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Lichtformer entspricht im Wesentlichen der Darstellung in 2. Hier trifft das einfallende Licht 118 in einem anderen Winkel, als einem vorgegebenen Winkel 700 auf die Einfalls-Hologrammstruktur 120. Der vorgegebene Winkel 700 ist hier wesentlich flacher, als der Winkel des einfallenden Lichts 112. der vorgegebene Winkel 700 ist hier durch eine gestrichelte Linie gezeigt. Dadurch wird das einfallende Licht 112 an der Einfalls-Hologrammstruktur 120 stärker gebrochen, sodass das aus der Einfalls-Hologrammstruktur 120 austretende Licht 702 von der Ausfalls-Hologrammstruktur 122 ebenfalls gebrochen wird. Daher trifft das aus der Ausfalls-Hologrammstruktur 122 austretende Licht 704 unter einem so flachen Winkel auf den Bildgeber 104, dass es nicht mehr durch den Lichtformer 102 zurückreflektiert werden kann. 7 shows a representation of a light former 102 according to an embodiment of the present invention. The light former corresponds essentially to the illustration in FIG 2 , Here is the incident light 118 at a different angle than a given angle 700 on the imaginary hologram structure 120 , The given angle 700 here is much flatter than the angle of the incident light 112 , the predetermined angle 700 is shown here by a dashed line. This turns the incident light 112 at the incident hologram structure 120 more broken, so that from the imaginary hologram structure 120 leaking light 702 from the failure hologram structure 122 is also broken. Therefore, this is the case of the failure hologram structure 122 leaking light 704 at such a shallow angle on the imager 104 that it is no longer through the light shaper 102 can be reflected back.
Die hohe Winkelselektivität von Transmissionsgittern 120, 122 verhindert, dass Licht abweichend vom Sollwinkel von den nachfolgenden Schichten 122 gebeugt wird. Dies hier am Beispiel eines Hologrammverbunds 102 (holografischer Umlenker HOE1, rot, grün, blau) für eine grüne Rekonstruktionswelle (λ = 532 nm) dargestellt. Im beschriebenen Beispiel wird dabei das grüne Licht in einen Winkel abweichend vom Sollwinkel 700 gelenkt und kann daher von den nachfolgenden Schichten 122 nicht mehr gebeugt werden. Die Braggbedingung für das Gitter ist für die Wellenlänge und den Winkel nicht mehr erfüllt. Wird der Hologrammverbund 102, z. B. bestehend aus einem holografischen Umlenker (HOE1) in rot, grün und blau, aus der richtigen Richtung mit den richtigen Wellenlängen rekonstruiert nimmt das Licht den gewünschten Verlauf. The high angle selectivity of transmission gratings 120 . 122 prevents light from deviating from the target angle of the subsequent layers 122 is bent. This is the example of a hologram network 102 (holographic deflector HOE1, red, green, blue) for a green reconstruction wave (λ = 532 nm). In the example described, the green light deviates from the nominal angle 700 steered and therefore can from the subsequent layers 122 no longer be bent. The Bragg condition for the grating is no longer satisfied for the wavelength and angle. Will the hologram composite 102 , z. B. consisting of a holographic deflector (HOE1) in red, green and blue, reconstructed from the right direction with the right wavelengths, the light takes the desired course.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Formen von Licht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das hier vorgestellte Verfahren 800 kann beispielsweise in einem Sichtfeldanzeigegerät, wie es beispielsweise in 1 dargestellt ist, ausgeführt werden. Das Verfahren 800 weist einen Schritt 802 des Ablenkens auf. Im Schritt 802 des Ablenkens wird aus einer Lichtquellenrichtung unter einem Einfallswinkel einfallendes Licht in eine Bildgeberrichtung abgelenkt. Aus der Bildgeberrichtung reflektiertes Licht wird unter einem Ausfallswinkel in einer Projektionsoptikrichtung abgelenkt. 8th shows a flowchart of a method 800 for shaping light according to an embodiment of the present invention. The procedure presented here 800 For example, in a field of view display device, such as in 1 is shown executed. The procedure 800 has a step 802 of distracting. In step 802 of deflection, light incident from a light source direction at an angle of incidence is deflected in an imaging direction. Reflected light from the imaging device is deflected at an angle of reflection in a projection optics direction.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, the method steps presented here can be repeated as well as executed in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.
