DE102018116661A1

DE102018116661A1 - Lichtquelle für holographisches Anzeigesystem

Info

Publication number: DE102018116661A1
Application number: DE102018116661.3A
Authority: DE
Inventors: Petr Vojtisek
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2020-01-16

Abstract

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Beleuchtung eines Hologramms für holographische Anzeigesysteme zu vereinfachen und deren Herstellung effizienter zu machen.Dazu wird eine Lichtquelle zur Rekonstruktion eines Hologramms bereitgestellt. Die Lichtquelle weist eine Laservorrichtung zum Erzeugen von Laserlicht für wenigstens einen Spektralbereich und wenigstens einen holographischen Kerbfilter auf. Dabei weist das Laserlicht im wenigstens einen Spektralbereich eine erste Spektrallinie und eine zweite Spektrallinie auf. Zudem sind die Laservorrichtung und der wenigstens eine Kerbfilter so angeordnet, dass das Laserlicht auf den Kerbfilter trifft und durch diesen gefiltert wird. Schließlich weist der wenigstens eine holographische Kerbfilter ein Sperrband auf, welches die zweite Spektrallinie filtert, sodass das Laserlicht nach Filterung durch den Kerbfilter zumindest im Wesentlichen die zweite Spektrallinie nicht mehr aufweist.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Anzeigetechnik und betrifft insbesondere eine Lichtquelle zur Rekonstruktion eines Hologramms, ein holographisches Anzeigesystem, ein Verfahren zur Rekonstruktion eines Hologramms und die Verwendung einer solchen Lichtquelle zur holographischen Anzeige von Informationen.
Zur optischen Signalisierung von veränderlichen Informationen werden neben mechanischen Anzeigen, elektromechanischen Anzeigen und optischen Anzeigen, wie mechanische Waagen, Abstimmskalen, Tachometer, Fallblattanzeigetafeln, Signalleuchten, Bildschirmen oder Projektionsschirmen, zunehmend auch holographische Anzeigesysteme verwendet. Solche holographischen Anzeigesysteme ermöglichen es, die anzuzeigenden Informationen als im dreidimensionalen Raum erscheinende Objekte, also als holographische Objekte, darzustellen. So können etwa bei einem Head-up-Display mit holographischem Anzeigesystem die Informationen als dreidimensionale Objekte in das Sichtfeld eines Benutzers des holographischen Anzeigesystems eingefügt werden, sodass derartig eingefügte Informationen auch perspektivisch richtig erscheinen können. Auch lassen sich durch ein holographisches Anzeigesystem das perspektivische Sehen des Benutzers und die Integration bzw. scheinbare Interaktion von mittels dem holographischen Anzeigesystem dargestellten Informationen - d. h. insbesondere von holographisch dargestellten Objekten - zur Informationsvermittlung verwenden. Zum Erzeugen bzw. zum Darstellen eines Hologramms, welches mit seinen Objekten Informationen wiedergibt, wird dieses Hologramm üblicherweise in einem holographischen Bildträger aufgezeichnet und dieser mittels einer Lichtquelle beleuchtet. Dazu müssen das Hologramm und die Lichtquelle so aufeinander abgestimmt sein, dass das Hologramm bei Beleuchtung durch die Lichtquelle rekonstruiert wird, also durch den holographischen Bildträger ein von der Lichtquelle erzeugtes Licht so verändert - insbesondere gebeugt - wird, dass es daraufhin ein Lichtwellenfeld erzeugt, das dem aufgenommenen bzw. holographisch wiederzugebenden Objekt entspricht.
Typischerweise werden in der Holographie zur Rekonstruktion von Hologrammen Lasersysteme eingesetzt. Diese ermöglichen eine hohe Lichtintensität und eine besonders scharfe Rekonstruktion von Hologrammen aufgrund ihrer geringen spektralen Breite. Umgekehrt führt eine große spektrale Breite einer Lichtquelle - d. h. eine große Halbwertsbreite des Spektrums des von der Lichtquelle erzeugten Lichts - dazu, dass aufgrund von spektraler Dispersion ein Hologramm nur noch unscharf, wenn überhaupt, rekonstruierbar ist. Manche Hologrammtypen ermöglichen aber auch eine Rekonstruktion mit einem Licht, welches ein breites Spektrum aufweist, oder sogar mit Weißlicht. Allerdings sind solche Hologramme bezüglich ihrer Lichtausbeute weniger effizient oder zeigen einen Regenbogeneffekt, bei welchem das rekonstruierte Hologramm je nach Betrachtungswinkel unterschiedliche Farben aufweist. Auch kann der für solche Weißlichthologramme erforderliche holographische Bildträger komplexer sein und somit die Wiedergabe von, insbesondere dynamischen, Informationen durch holographisch dargestellte Objekte erschweren.
Die Verwendung von üblichen Lasersystemen für holographische Anzeigesysteme, etwa bei einem Head-up-Display, kann dadurch erschwert werden, dass diese üblicherweise gegenüber anderen Lichtquellen oder auch anderen Anzeigesystemen größere räumliche Dimensionen aufweisen, mechanisch besonders empfindlich sind, eine größere Energie benötigen und/oder eine hohe Abwärme erzeugen und demgemäß eine Kühlung benötigen. Auch kann die Fertigung von solchen Lasersystemen technisch aufwendig und ihre Integration in ein holographisches Head-up-Display oder entsprechende Integration von einem holographischen Head-up-Display mit einem solchen Lasersystem in ein Fahrzeug fehleranfällig und/oder zeitaufwendig sein.
Es besteht Bedarf, das Beleuchten von holographischen Bildträgern für holographische Anzeigesysteme zu vereinfachen und dabei insbesondere eine energieeffiziente, ausfallsichere und/oder effizient herstellbare Lichtquelle zur Rekonstruktion eines Hologramms, insbesondere mit einer großen Tiefenschärfe, für eine holographische Informationswiedergabe bereitzustellen.
Die Erfindung erfüllt diesen Bedarf jeweils durch eine Lichtquelle zur Rekonstruktion eines Hologramms, durch ein holographisches Anzeigesystem, durch ein Verfahren zum Erzeugen von Laserlicht zur Rekonstruktion eines Hologramms sowie durch die Verwendung einer solchen Lichtquelle oder eines solchen Verfahrens zur holographischen Anzeige von Informationen je gemäß der Lehre eines der Hauptansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen, Weiterbildungen und Varianten der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Lichtquelle zur Rekonstruktion eines Hologramms. Die Lichtquelle weist eine Laservorrichtung zum Erzeugen von Laserlicht für wenigstens einen Spektralbereich und wenigstens einen holographischen Kerbfilter auf. Dabei weist das Laserlicht im wenigstens einen Spektralbereich eine erste Spektrallinie und eine zweite Spektrallinie auf. Zudem sind die Laservorrichtung und der wenigstens eine Kerbfilter so angeordnet, dass das Laserlicht auf den Kerbfilter trifft und durch diesen gefiltert wird. Schließlich weist der wenigstens eine holographische Kerbfilter ein Sperrband auf, welches die zweite Spektrallinie filtert, sodass das Laserlicht nach Filterung durch den Kerbfilter zumindest im Wesentlichen die zweite Spektrallinie nicht mehr aufweist.
Im Sinne der Erfindung ist unter einer „Laservorrichtung“ zumindest eine Vorrichtung mit einem oder mit mehreren Lasern zu verstehen, welche eingerichtet ist, ein Laserlicht zu erzeugen. Typische Laser können dabei Gaslaser, Farbstofflaser oder Festkörperlaser sein.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem „holographischen Kerbfilter“ zumindest ein optisches Element zu verstehen, in welchem ein Hologramm aufgezeichnet ist, das Licht eines bestimmten Spektralbereichs - dem sogenannten Sperrband - je nach Ausbildungsweise nicht reflektiert oder nicht hindurchlässt und auf diese Weise vom übrigen Licht herausfiltert, sodass das gefilterte Licht zumindest im Wesentlichen keine spektralen Anteile, die im Sperrband liegen, mehr aufweist. Üblicherweise kann ein solcher holographischer Kerbfilter gefertigt werden, indem in einem holographischen Bildträger, insbesondere in einer Schicht aus bzw. mit einem holographischen Material des holographischen Bildträgers, ein Hologramm einer reflektierenden Fläche mit einer bestimmten Lichtwellenlänge aufgenommen wird. Auf diese Weise reflektiert das in dem holographischen Bildträger aufgenommene Hologramm die Wellenlänge, mit welcher das Hologramm aufgenommen worden ist, - und abhängig von der spektralen Breite des Lichts bei der Aufnahme auch umliegende Wellenlängen - und wirkt so bei einer Transmissionsanordnung als Sperrfilter für diese Wellenlänge, während Licht mit anderen Wellenlängen nahezu ohne Reflexion hindurch gelangt.
Im Sinne der Erfindung ist darunter, dass ein Licht bestimmte spektrale Anteile im Wesentlichen nicht aufweist, insbesondere zu verstehen, dass das Verhältnis von Lichtenergie bzw. -leistung in diesen spektralen Anteilen und den übrigen spektralen Anteilen des Lichts, insbesondere im Bereich des sichtbaren Spektrums von Licht, kleiner als 1/10, vorzugsweise kleiner als 1/100 und weiter bevorzugt kleiner als 1/1000 ist.
Im Sinne der Erfindung ist darunter, dass ein Licht in einem Spektralbereich mehrere Spektrallinien aufweist, auch zu verstehen, dass das Licht zumindest in diesem Spektralbereich oder auch komplett nur aus diesen Spektrallinien besteht und/oder andere spektrale Anteile - also spektrale Anteile die nicht jeweils bei bzw. innerhalb einer der Spektrallinien liegen - im Wesentlichen nicht aufweist.
Ein Vorteil der Laservorrichtung kann insbesondere darin liegen, dass sich mit dieser eine hohe Lichtintensität und schmale spektrale Anteile - typischerweise mit einer vollen Halbwertsbreite von weniger als 5 nm - aufgrund der einzelnen Spektrallinien der Laservorrichtung erzielen lassen, wodurch eine besonders scharfe Rekonstruktion von Hologrammen ermöglicht wird. Dabei kann ein auf diese Weise rekonstruiertes Programm eine besonders hohe Tiefenschärfe und/oder eine besonders hohe Licht- bzw. Leuchtintensität aufweisen. Durch die hohe Tiefenschärfe und/oder die hohe Leuchtintensität lässt sich die räumliche Tiefe und/oder lassen sich perspektivische Ansichten vorteilhaft zu Informationswiedergabe nutzen.
Auch kann dabei ein auf diese Weise rekonstruiertes Hologramm besonders - d. h. gegenüber anderen Arten für die Rekonstruktion und/oder Beleuchtung von Hologrammen - stabile Farbwiedergaben ermöglichen, sodass das Hologramm auch bei verändertem Betrachtungswinkel die gleiche Farbe zeigt - also insbesondere die Farbe, welche bei Wahrnehmung der jeweils zur Rekonstruktion verwendeten Spektrallinie wahrgenommen wird. Umgekehrt könnten eine große spektrale Breite eines zur Rekonstruktion von Hologrammen verwendeten Lichts oder mehrere Spektrallinien im Laserlicht dazu führen, dass aufgrund von spektraler Dispersion ein Hologramm nur noch unscharf, wenn überhaupt, rekonstruierbar ist. So können insbesondere bei mehreren Spektrallinien Doppelbilder in den jeweiligen Farben der Spektrallinien - also jeweils den Farben, welche für die jeweilige Spektrallinie wahrgenommen werden - erscheinen. Durch die Filterung des Laserlichts und speziell das Herausfiltern der zweiten Spektrallinie, lassen sich die Wiedergabequalität eines mit einem so gefilterten Laserlicht rekonstruierten Hologramms steigern und/oder die Anforderungen an die Laservorrichtung reduzieren, da insbesondere das von der Laservorrichtung erzeugte Laserlicht erst nach der Filterung eine zur Rekonstruktion des Hologramms ausreichende Qualität haben muss.
Ein Vorteil des holographischen Kerbfilters kann insbesondere darin liegen, dass mit diesem besonders effizient und/oder mit geringem Raumbedarf bestimmte unerwünschte Spektrallinien - also insbesondere die zweite Spektrallinie - im von der Laservorrichtung erzeugten Laserlicht herausgefiltert werden können, während andere Anteile zumindest im Wesentlichen nicht gefiltert werden, wodurch eine hohe Lichtausbeute bzw. eine hohe Intensität des Laserlichts erzielt werden kann. Auch kann ein Vorteil des holographischen Kerbfilters darin liegen, dass dieser insbesondere gegenüber anderen optischen Filtern eine besonders exakte Filterung bezüglich der vollen Halbwertsbreite des Sperrbands des Kerbfilters, der Lage des Sperrbands im Lichtspektrum und/oder besonders steile Flanken ermöglicht und/oder dieser anwendungsspezifisch mit den jeweils gewünschten Eigenschaften effizient herstellbar ist.
In einigen Ausführungsformen ist die Laservorrichtung als Laserprojektor ausgebildet, welcher eine Strahlenoptik aufweist. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich das Laserlicht, insbesondere wenn es von mehreren Lasern des Laserprojektors erzeugt worden ist, auf ein Ziel, also insbesondere auf den holographischen Kerbfilter, leiten.
In einigen Ausführungsformen ist die Laservorrichtung eine handelsübliche und/oder durch Massenherstellung hergestellte Laservorrichtung, insbesondere ein Laserprojektor. Hierdurch lässt sich die Herstellung der Lichtquelle vereinfachen und effizienter machen, da keine einzeln gefertigte und gegebenenfalls für die jeweilige Anwendung einzeln manuell abgestimmte Laservorrichtung erforderlich ist. Auch lässt sich auf diese Weise die Ausfallsicherheit steigern, da für solche Laservorrichtungen aus einer Massenproduktion statistische Daten erhoben werden können und somit insbesondere Fertigungstoleranzen, Ausfallgründe und Ausfallwahrscheinlichkeiten erfasst werden können, sodass die Ausfallsicherheit gezielt optimiert werden kann.
In einigen Ausführungsformen ist die Laservorrichtung als „Pico-Projector“ ausgebildet, welche üblicherweise in Massenproduktion hergestellt werden. Auch können solche Pico-Projektoren einen geringen Raumbedarf aufweisen, ein geringes Gewicht haben und/oder günstig bzw. effizient herzustellen sein.
Im Sinne der Erfindung versteht es sich, dass - soweit nicht technisch ausgeschlossen - anstelle von divergentem Licht bzw. divergenten Lichtstrahlen oder divergentem Laserlicht auch konvergentes Licht bzw. konvergente Lichtstrahlen eingesetzt werden können.
In einigen Ausführungsformen ist der spektrale Abstand zwischen dem Sperrband des wenigstens einen Kerbfilters und dem spektralen Maximum der ersten Spektrallinie kleiner als 15 nm, vorzugsweise kleiner als 5 nm und weiter bevorzugt kleiner als 3 nm. Ein Vorteil dieses - insbesondere kleinen - spektralen Abstands kann darin liegen, dass sich das von der Lichtquelle erzeugte Laserlicht - also das Laserlicht der Laservorrichtung nach seiner Filterung - bezüglich seiner ersten Spektrallinie spektral stabilisieren lässt, wodurch ein Abweichen des Spektralbands in Richtung des Sperrbands des Kerbfilters vermieden werden kann, also das Laserlicht nach seiner Filterung immer benachbart zum Sperrband des Kerbfilters ist. Typischerweise können Spektrallinien von Laservorrichtungen durch Erhitzung zu anderen Wellenlängen hinwandern. Durch das zur ersten Spektrallinie benachbarte Sperrband des holographischen Kerbfilters wird eine Wanderung der Spektrallinie in Richtung des Sperrbands verhindert bzw. das gefilterte Laserlicht weist nur noch solche Anteile der ersten Spektrallinie auf, welche auch bei Wanderung der ersten Spektrallinie noch nicht in das Sperrband des holographischen Kerbfilters gewandert sind. Auch kann dies eine einfachere und/oder effizientere Herstellung einer solchen Lichtquelle ermöglichen.
Einige Ausführungsformen weisen weiterhin eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Lichtintensität bezüglich des wenigstens einen Spektralbereichs sowie eine Regelungseinrichtung auf. Dabei ist die Regelungseinrichtung eingerichtet, einen Wert für die Lichtintensität mittels der Sensoreinrichtung zu bestimmen und basierend darauf die Laservorrichtung so zu steuern, dass ihre Laserlichtleistung zum Erreichen eines vorbestimmten Zielwerts für die Lichtintensität eingestellt wird. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich ein bestimmter Zielwert für die Laserlichtintensität erreichen, wobei Abweichungen aufgrund von Herstellungsschwankungen bei der Laservorrichtung oder aufgrund von einer Alterung der Laservorrichtung oder aufgrund einer Veränderung des Spektrums des von der Laservorrichtung erzeugten Laserlichts - zumindest im Rahmen der Betriebsparameter der Laservorrichtung - ausgeglichen werden können. Hierdurch wird eine gleichmäßige und/oder gleichbleibende Rekonstruktion des Hologramms, insbesondere bezüglich seiner Leuchtkraft, ermöglicht. Auch kann ein Vorteil davon darin liegen, dass die Herstellung vereinfacht und/oder Fehler bei der Herstellung vermieden werden können, da herstellungsbedingte Schwankungen bei den Komponenten der Laservorrichtung durch die Regelungseinrichtung ausgeglichen werden können.
Bei einigen vorteilhaften Varianten der Sensoreinrichtung, ist diese eingerichtet und insbesondere angeordnet, die Lichtintensität des Laserlichts bezüglich des wenigstens einen Spektralbereichs nach der Filterung durch den holographischen Kerbfilter zu erfassen. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich auch Schwankungen bei der Filterung und/oder im Spektrum des erzeugten Laserlichts bei der Regelung der Lichtintensität berücksichtigen.
Auch lassen sich die Regelung der Lichtintensität und ein kleiner spektraler Abstand - insbesondere kleiner als 15 nm - zwischen dem Sperrband des Kerbfilters und dem spektralen Maximum der ersten Spektrallinie vorteilhaft kombinieren, sodass sich insbesondere eine spektrale Stabilisierung und zugleich eine Stabilisierung der Lichtintensität der so stabilisierten Spektrallinie bzw. des so stabilisierten wenigstens einen Spektralbereichs erzielt werden kann.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist der spektrale Abstand zwischen dem spektralen Maximum der ersten Spektrallinie und dem spektralen Maximum der zweiten Spektrallinie kleiner als 30 nm. Auch kann dieser spektrale Abstand vorzugsweise kleiner als 15 nm und weiter bevorzugt kleiner als 6 nm sein. Hierdurch lassen sich auf vorteilhafte Weise insbesondere Pico-Projektoren als die Laservorrichtung verwenden.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Lichtquelle einen weiteren holographischen Kerbfilter aufweisen, wobei die Laservorrichtung zum Erzeugen von Laserlicht für einen weiteren Spektralbereich eingerichtet ist und das so erzeugte Laserlicht im weiteren Spektralbereich eine dritte und eine vierte Spektrallinie aufweist. Zudem sind die Laservorrichtung, der wenigstens eine Kerbfilter und der weitere Kerbfilter so angeordnet, dass das Laserlicht nach oder bei Filterung durch den wenigstens einen Kerbfilter auch auf den weiteren Kerbfilter trifft und durch den weiteren Kerbfilter gefiltert wird. Schließlich weist der weitere holographische Kerbfilter ein Sperrband auf, welches die vierte Spektrallinie filtert, sodass das Laserlicht nach Filterung durch den weiteren Kerbfilter zumindest im Wesentlichen die vierte Spektrallinie nicht mehr aufweist. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich mit der Lichtquelle zwei Spektrallinien - nämlich die erste Spektrallinie und die dritte Spektrallinie - zur Rekonstruktion des Hologramms erzeugen. Hierdurch lässt sich das Hologramm mit mehreren Spektralbereichen, also insbesondere dem wenigstens einen Spektralbereich und dem weiteren Spektralbereich, rekonstruieren, sodass insbesondere ein holographisches Objekt mit Licht dieser beiden Spektralbereiche wiedergegeben werden kann. Somit lässt sich, bei geeigneter Wahl der Spektralbereiche, eine mehrfarbige Wiedergabe des holographischen Objekts erzielen, wodurch insbesondere mehr Informationen wiedergegeben, also angezeigt, werden können und/oder die Wahrnehmung der angezeigten Informationen verbessert werden kann.
Gemäß einiger Ausführungsformen ist die Lichtquelle zur Rekonstruktion eines Hologramms mit mehreren Farben ausgebildet. Dazu ist die Laservorrichtung eingerichtet, Laserlicht mit mehreren Spektralbereichen zu erzeugen, wobei jeder Spektralbereich eine oder mehrere Spektrallinien aufweist. Zudem ist die Lichtquelle eingerichtet, mittels einem oder mehrerer holographischer Kerbfilter das von der Laservorrichtung erzeugte Laserlicht so zu filtern, dass nach Filterung mittels der holographischen Kerbfilter das Laserlicht in jedem der Spektralbereiche höchstens eine Spektrallinie und insgesamt wenigstens zwei Spektrallinien aufweist. In einigen Varianten können für eine dreifarbige Darstellung mit den Farben Rot, Grün und Blau die Spektralbereiche so gewählt werden, dass je einer in den folgenden Bereichen liegt: 610-680 nm; 500-560 nm; und 410-490 nm. Auch kann in einigen vorteilhaften Varianten die Lichtquelle eingerichtet sein, das erzeugte und gefilterte Laserlicht auf ein Hologramm zu leiten, welches als mehrfarbiges Hologramm ausgebildet ist, sodass es das Laserlicht für die jeweilige Farbe so beugt, dass es die farbigen Anteile der jeweiligen Farbe des holographischen Objekts wiedergibt. Auch kann in einigen vorteilhaften und alternativen Varianten die Lichtquelle eingerichtet sein, Anteile des Laserlichts für eine erste Farbe nach oder bei der Filterung auf ein erstes Hologramm für diese Farbe zu leiten und einen zweiten Anteil des Laserlichts für eine zweite Farbe nach oder bei der Filterung auf ein zweites Hologramm für die zweite Farbe zu leiten, wodurch das erste und/oder das zweite Hologramm monochromatische Hologramme sein können und/oder nicht notwendigerweise als mehrfarbige Hologramme - welche also geeignet sind, ein mehrfarbiges Licht jeweils für die Farbwiedergabe eines holographischen Objekts geeignet zu beugen - ausgebildet sein müssen.
In einigen Ausführungsformen können zur farbigen Anzeige von Informationen, welche durch ein holographisches Objekt repräsentiert werden, auch mehrere Spektralbereiche des Laserlichts überlagert bzw. gemischt werden, wodurch sich insbesondere Mischfarben bezüglich der Farben, welche bei den Spektralbereichen wahrgenommen werden, erzielen lassen. So können etwa eine erste Spektrallinie, welche in einem rot-wahrgenommenen Spektralbereich liegt - etwa mit einer Wellenlänge von 650 nm -, und eine dritte Spektrallinie, welche in einem grün-wahrgenommenen Spektralbereich liegt - etwa mit einer Wellenlänge von 530 nm -, zusammen als Lichtfarben gemischt werden und ein gelb erscheinendes holographisches Objekt wiedergeben.
Gemäß einiger Ausführungsformen ist die Kohärenzlänge der Laservorrichtung für die erste Spektrallinie im Bereich von 350 µm, insbesondere etwa oder genau 350 µm.
Gemäß einiger Ausführungsformen ist die Kohärenzlänge der Laservorrichtung für eine der Spektrallinien, insbesondere für die erste Spektrallinie, kleiner als 1000 µm oder kleiner als 600 µm oder kleiner als 400 µm.
Gemäß einiger Ausführungsformen ist die Kohärenzlänge der Laservorrichtung für eine der Spektrallinien, insbesondere für die erste Spektrallinie, größer als 100 µm oder größer als 300 µm oder größer als 340 µm.
In einigen Ausführungsformen ist der wenigstens eine holographische Kerbfilter und/oder ein weiterer Kerbfilter als Transmissionshologramm oder als Reflexionshologramm ausgebildet.
In einigen Ausführungsformen ist der wenigstens eine holographische Kerbfilter und/oder ist ein weiterer holographische Kerbfilter als Volumenhologramm ausgebildet. Ein Vorteil der Ausbildung eines Kerbfilters als Volumenhologramm kann insbesondere darin liegen, dass ein solcher besonders präzise hergestellt werden kann und/oder eine besonders exakte Filterung ermöglicht, bei welcher die Lage und/oder die volle Halbwertsbreite des Sperrbands besonders genau eingestellt, d. h. insbesondere in einem holographischen Bildträger aufgezeichnet werden können. Auch lassen sich mit einem als Volumenhologramm ausgebildeten Kerbfilter besonders steile Flanken an den Seiten des Sperrbands erzielen. Um insbesondere die Filterwirkung im Sperrband, die Transmittanz außerhalb des Sperrbands und/oder die volle Halbwertsbreite des Sperrbands eines als Volumenhologramm ausgebildeten holographischen Kerbfilters anzupassen, kann in einigen vorteilhaften Varianten die Dicke der Schicht aus holographischem Material, in welchem das Volumenhologramm aufgezeichnet ist, angepasst werden. Hierzu kann insbesondere die Dicke erhöht werden, um eine stärkere Filterung - d. h. eine geringere Transmittanz im Sperrband - und/oder eine kleinere vollere Halbwertsbreite und/oder steilere Flanken bei dem Sperrband zu erzielen. Umgekehrt kann die Dicke reduziert werden, um insbesondere die Transmittanz außerhalb des Sperrbands zu erhöhen, einen Akzeptanzwinkel des Kerbfilters zu vergrößern - etwa um ein Verdrehen des Kerbfilters gegenüber der Laservorrichtung oder die Verwendung einer Laservorrichtung mit divergenten Lichtstrahlen, bei einem holographischen Kerbfilter, welcher mit planarem bzw. kollimierten Licht aufgezeichnet worden ist, zu ermöglichen - und/oder die volle Halbwertsbreite des Sperrbands zu verbreitern.
Bei einigen Ausführungsformen, welche den wenigstens einen Kerbfilter und einen weiteren holographischen Kerbfilter aufweisen, sind der wenigstens eine Kerbfilter und der weitere Kerbfilter als Volumenhologramm in einer Schicht aus holographischem Material ausgebildet. Dabei kann in einigen Varianten die Schicht aus holographischem Material ein Teil eines holographischen Bildträgers sein. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich die beiden optischen Funktionen, d. h. das Filtern des Sperrbands des wenigstens einen holographischen Kerbfilters und das Filtern des Sperrbands des weiteren holographischen Kerbfilters, in einem holographischen Objekt integrieren, wodurch eine hohe Energieeffizienz bzw. Lichtausbeute und/oder ein geringer Raumbedarf erzielbar ist.
In einigen Ausführungsformen weist die Lichtquelle einen holographischen Diffusor auf. Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich eine homogene Beleuchtung des rekonstruierenden Hologramms erzielen. In einigen vorteilhaften Varianten kann der holographische Diffusor zusammen mit dem wenigstens einen Kerbfilter in einem optischen Element, insbesondere einem holographischen Bildträger und dort insbesondere einer Schicht mit holographischen Material, kombiniert sein.
Zur dynamischen Wiedergabe von Informationen können mehrere Hologramme rekonstruiert und dazu verschiedene holographische Bildträger oder verschiedene Teile eines holographischen Bildträgers mit der Lichtquelle oder weiteren Lichtquellen beleuchtet werden. Auch kann der holographische Bildträger bezüglich seiner optischen Eigenschaften so veränderbar sein, dass dieser das Erzeugen von unterschiedlichen Lichtwellenfeldern und damit unterschiedlich wiedergegebenen holographischen Objekten bewirkt. Ein holographisch wiedergegebenes Objekt kann einer bestimmten Information zugeordnet sein und/oder diese Information repräsentieren.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein holographisches Anzeigesystem, insbesondere ein holographisches Head-up-Display, das einen holographischen Bildträger zur holographischen Wiedergabe eines Objekts und eine Lichtquelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Dabei ist das holographische Anzeigesystem eingerichtet, mittels der Lichtquelle den holographischen Bildträger zu beleuchten. Durch das Beleuchten des holographischen Bildträgers mittels der Lichtquelle wird es ermöglicht, das Objekt als holographisches Objekt erscheinen zu lassen, es entsteht also insbesondere eine holographische Projektion und/oder Wiedergabe des Objekts. Dabei kann in einigen Varianten das Objekt in dem holographischen Bildträger dauerhaft aufgezeichnet sein. Auch kann in einigen vorteilhaften Varianten der holographische Bildträger veränderbare optische Eigenschaften aufweisen und eingerichtet sein, seine optischen Eigenschaften basierend auf einer Ansteuerung so zu ändern, dass das Objekt veränderbar holographisch wiedergegeben wird und/oder verschiedene holographische Objekte mittels verändernden optischen Eigenschaften des holographischen Bildträgers holographisch wiedergegeben werden können, wobei die optischen Eigenschaften so verändert werden, dass abhängig von der Ansteuerung der holographische Bildträger ein von der Lichtquelle erzeugtes Licht, das den holographischen Bildträger beleuchtet, gebeugt wird und ein Lichtwellenfeld bewirkt, bei dem das jeweilige holographische Objekt erscheint.
Die bereits vorausgehend genannten möglichen Vorteile, Ausführungsformen oder Varianten des ersten Aspekts der Erfindung gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße holographische Anzeigesystem.
In einigen Ausführungsformen weist das holographische Anzeigesystem eine Steuerungsvorrichtung auf und ist eingerichtet, mittels der Steuerungsvorrichtung anzuzeigende Informationen zu empfangen, diese Informationen zu verarbeiten und die anzuzeigenden Informationen anhand eines holographischen Objekts, welches die anzuzeigenden Informationen repräsentiert, wiederzugeben. Dazu ist in einigen Varianten die Steuerungseinrichtung eingerichtet, die Lichtquelle so zu steuern, dass diese abhängig von der anzuzeigenden Information den holographischen Bildträger oder einen Teil davon beleuchtet, wodurch beim Beleuchten das holographische Objekt bzw. das in diesem Teil des Hologramms bzw. des Bildträgers aufgezeichnete holographische Objekt holographisch wiedergegeben wird - also erscheint. Auch kann dazu in einigen Varianten die Steuerungseinrichtung eingerichtet sein, den holographischen Bildträger so anzusteuern, dass dieser seine optischen Eigenschaften derart ändert, dass ein von der Lichtquelle erzeugtes Licht, insbesondere Laserlicht, durch den holographischen Bildträger gebeugt wird und ein Lichtwellenfeld erzeugt, welches dem holographischen Objekt entspricht. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich veränderliche Informationen wiedergeben. Ein Vorteil des veränderbaren holographischen Bildträgers kann insbesondere darin liegen, dass die möglichen wiedergebbaren bzw. anzeigbaren Informationen nicht durch eine vorbestimmte und dauerhaft in dem holographischen Bildträger aufgezeichnete Menge an Objekten begrenzt ist, sondern insbesondere dynamisch an die jeweiligen Informationen angepasst werden kann.
Bei einigen Ausführungsformen zur Wiedergabe von mehreren holographischen Objekten können einige oder alle der holographischen Objekte jeweils einen oder mehrere Bildpunkte im dreidimensionalen Raum darstellen. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich weitere Objekte holographisch wiedergeben, indem diese aus den Bildpunkten zusammengesetzt werden.
In einigen Ausführungsformen ist das bzw. sind die holographischen Objekte im Bildträger mittels einer Punktlichtquelle oder mit divergentem Licht oder mit diffusen Licht aufgezeichnet und die Lichtquelle oder zumindest das holographische Anzeigesystem weist einen Diffusor auf. Hierdurch lassen sich insbesondere holographische Objekte, welche einen oder mehrere Bildpunkte im dreidimensionalen Raum wiedergeben, besonders scharf und/oder bei sonst vergleichbaren Komponenten des Anzeigesystems gegenüber einem Anzeigesystem mit planarem bzw. kollimierten Licht zur Rekonstruktion der Hologramme mit besonders geringen Verzerrungen und/oder einer hohen räumlichen Auflösung wiedergeben.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Laserlicht zur Rekonstruktion eines Hologramms. Im Verfahren wird Laserlicht mit wenigstens einem Spektralbereich erzeugt. Auch wird im Verfahren das erzeugte Laserlicht auf wenigstens einen holographischen Kerbfilter geleitet. Zudem wird das erzeugte Laserlicht mittels des wenigstens einen holographischen Kerbfilters gefiltert. Dabei weist das Laserlicht im wenigstens einen Spektralbereich eine erste Spektrallinie und eine zweite Spektrallinie auf. Zudem weist der wenigstens eine holographische Kerbfilter ein Sperrband auf, welches die zweite Spektrallinie so filtert, dass das Laserlicht nach Filterung durch den Kerbfilter zumindest im Wesentlichen die zweite Spektrallinie nicht mehr aufweist.
Die bereits vorausgehend genannten möglichen Vorteile, Ausführungsformen oder Varianten der vorhergehenden Aspekte der Erfindung gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen von Laserlicht zur Rekonstruktion eines Hologramms.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer Lichtquelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder die Verwendung von einem Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung zur holographischen Anzeige von Informationen mittels einer holographischen Wiedergabe eines holographischen Objekts, welches die anzuzeigenden Informationen repräsentiert. Dabei kann in einigen Varianten die holographische Wiedergabe eine holographische Projektion sein.
Die bereits vorausgehend genannten möglichen Vorteile, Ausführungsformen oder Varianten der vorhergehenden Aspekte der Erfindung gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Verwendung zur holographischen Anzeige von Informationen.
In einigen Ausführungsformen kann die holographische Anzeige von Informationen in einem Fahrzeug und/oder für ein Fahrzeug erfolgen. Gemäß einiger Varianten kann dieses Fahrzeug als Kraftfahrzeug, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet sein.
Dazu kann ein solches Fahrzeug in einigen Ausführungsformen eine Lichtquelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder ein holographisches Anzeigesystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweisen oder eingerichtet sein, ein Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung auszuführen, oder eine solche Lichtquelle, ein solches holographisches Anzeigesystem oder ein solches Verfahren verwenden, um Informationen in diesem Fahrzeug oder für dieses Fahrzeug, insbesondere für einen Benutzer dieses Fahrzeugs, holographisch anzuzeigen. Auch kann in einigen Varianten das holographische Anzeigesystem als Fahrzeug, welches zur holographischen Anzeige von Informationen eingerichtet ist, ausgebildet sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und/oder aus den Figuren.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Gleiche Elemente oder Bauteile der Ausführungsbeispiele werden im Wesentlichen durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, falls dies nicht anders beschrieben wird oder sich nicht anders aus dem Kontext ergibt. Hierzu zeigen, teilweise schematisiert:

1 eine Lichtquelle zur Rekonstruktion eines Hologramms nach einer Ausführungsform;
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen von Laserlicht zur Rekonstruktion eines Hologramms nach einer Ausführungsform;
3A bis 3C Graphen zur Veranschaulichung von Eigenschaften und Funktionsweisen einer Lichtquelle nach einer Ausführungsform; und
4 ein holographisches Anzeigesystem nach einer Ausführungsform.

Die Figuren sind schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen und/oder Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente und/oder Bauteile sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen, in den Figuren dargestellten Elemente und/oder Bauteile derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und/oder ihr Zweck dem Fachmann verständlich werden.
In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen den funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindungen oder Kopplungen implementiert werden. Insbesondere können Datenverbindungen drahtgebunden oder drahtlos, also insbesondere als Funkverbindungen, ausgebildet sein. Auch können bestimmte Verbindungen, etwa elektrische Verbindungen, etwa zur Energieversorgung, der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sein. Weiterhin können optische Verbindungen - etwa zwischen optischen Elementen -, welche insbesondere als gerader Lichtstrahl dargestellt werden können, auch in einigen Varianten mittels einem Lichtleiter und/oder durch optische Elemente, wie Spiegel, zum Umlenken von Lichtstrahlen implementiert werden, wobei solche Verbindungen der Übersichtlichkeit halber nicht notwendigerweise dargestellt sind.
In 1 ist eine Lichtquelle 10 zur Rekonstruktion eines Hologramms nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch, insbesondere als Querschnitt, dargestellt.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Lichtquelle 10 eine Laservorrichtung 12 sowie wenigstens einen holographischen Kerbfilter 16 auf. Auch weist die Lichtquelle 10 in einigen Varianten einen weiteren holographischen Kerbfilter 18 auf. Dabei können in einigen Varianten der wenigstens eine holographische Kerbfilter 16 und/oder der weitere holographische Kerbfilter 18 als ein Volumenhologramm ausgebildet sein. Auch kann die Lichtquelle 10, wie in 1 dargestellt, eine Schicht aus holographischem Material 14 aufweisen, in welcher der wenigstens eine holographische Kerbfilter 16 und/oder der weitere holographische Kerbfilter 18 aufgezeichnet sind. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich mehrere Filterfunktionen, also die Filterfunktion des wenigstens einen Kerbfilters 16 und des weiteren Kerbfilters 18 in einem optischen Element integrieren.
Gemäß einiger Varianten kann die Laservorrichtung 12 als Laserprojektor, insbesondere als Pico-Projektor, ausgebildet sein und eingerichtet sein, ein Laserlicht für wenigstens einen Spektralbereich, einen weiteren Spektralbereich und einen zusätzlichen Spektralbereich zu erzeugen. Insbesondere für eine farbige Rekonstruktion des Hologramms kann dabei der wenigstens eine Spektralbereich im Wellenlängenbereich zwischen 610 nm und 680 nm liegen, sodass Lichtanteile aus diesem Spektralbereich üblicherweise rot wahrgenommen werden; der weitere Spektralbereich im Wellenlängenbereich zwischen 500 nm und 560 nm liegen, sodass ein Lichtanteil in diesem Spektralbereich üblicherweise als grün wahrgenommen wird; und der zusätzliche Spektralbereich im Wellenlängenbereich zwischen 410 nm und 490 nm liegen, sodass ein Lichtanteil in diesem Spektralbereich üblicherweise als blau wahrgenommen wird. Zudem ist die Laservorrichtung eingerichtet, das Laserlicht so zu erzeugen, dass dieses im wenigstens einen Spektralbereich eine erste Spektrallinie und eine zweite Spektrallinie aufweist sowie im weiteren Spektralbereich eine dritte Spektrallinie und eine vierte Spektrallinie aufweist, während das Laserlicht im zusätzlichen Spektralbereich eine fünfte Spektrallinie aufweist.
In einigen Varianten weist der Laserprojektor zum Erzeugen des Laserlichts mit dem wenigstens einen Spektralbereich, dem weiteren Spektralbereich und dem zusätzlichen Spektralbereich jeweils einen Laser je Spektralbereich auf. Zudem kann in einigen Varianten der Laserprojektor mehrere optische Elemente, insbesondere Linsen und/oder Spiegel, aufweisen und eingerichtet sein, mittels der optischen Elemente Laserlicht von den Lasern zu einem gemeinsamen Ausgang für das Laserlicht zu leiten und ein Laserlicht zu erzeugen, in welchem die einzelnen Spektren der jeweiligen Laser kombiniert sind. Dabei kann das Laserlicht insbesondere divergent, konvergent oder kollimiert bzw. planar sein.
Zur Veranschaulichung sind in 1 auch Lichtstrahlen des Laserlichts dargestellt, wobei das Laserlicht in der Darstellung von 1 divergent ist. In anderen Varianten kann das Laserlicht aber auch konvergent oder kollimiert sein. Auch kann in einigen Varianten die Lichtquelle 10 einen Kollimator aufweisen, der eingerichtet ist, das von der Laservorrichtung 12, insbesondere dem Laserprojektor, erzeugte divergente Laserlicht so zu beugen, dass es nach Beugung durch den Kollimator ein kollimiertes Laserlicht ist.
Die Laservorrichtung 12 und die beiden Kerbfilter 16 und 18 sind so angeordnet, dass das Laserlicht auf die beiden Kerbfilter trifft und durch diese gefiltert wird. Hierbei weist der wenigstens eine holographische Kerbfilter 16 ein Sperrband auf, welches die zweite Spektrallinie filtert, und der weitere holographische Kerbfilter 18 weist ein Sperrband auf, welches die vierte Spektrallinie filtert, sodass das Laserlicht nach Filterung durch die beiden Kerbfilter 16, 18 zumindest im Wesentlichen die zweite Spektrallinie und die vierte Spektrallinie nicht mehr aufweist. Demnach kann das Laserlicht nach der Filterung in Varianten mit einem Laserprojektor, welcher zunächst fünf Spektrallinien - nämlich die erste, die zweite, die dritte, die vierte und die fünfte Spektrallinie - erzeugt, nach der Filterung zumindest im Wesentlichen aus drei Spektrallinien - nämlich der ersten Spektrallinie, der dritten Spektrallinie und der fünfte Spektrallinie - bestehen. Auf diese vorteilhafte Weise weist das von der Lichtquelle 10 erzeugte Laserlicht für jeden Spektralbereich, welcher als eine Farbe aus Rot, Grün und Blau wahrgenommen wird, jeweils genau eine Spektrallinie auf. Hierdurch lässt sich ein Hologramm dreifarbig sowie mit Mischfarben aus diesen drei Farben - also insbesondere durch Mischung von Lichtfarben - konstruieren. Zudem lassen sich Doppelbilder je Farbe vermeiden.
In 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 40 zum Erzeugen von Laserlicht zur Rekonstruktion eines Hologramms nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 40 die Verfahrensschritte 46, 47 und 48 auf. Das Verfahren 40 beginnt bei dem Verfahrensstart 42 und endet bei dem Verfahrensende 44.
In einigen Varianten kann zum Ausführen des Verfahrens 40 vorteilhaft eine Lichtquelle zur Rekonstruktion eines Hologramms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und insbesondere die Lichtquelle 10 gemäß 1, verwendet werden.
Im Verfahrensschritt 46 wird Laserlicht mit wenigstens einem Spektralbereich erzeugt. Dabei weist das Laserlicht im wenigstens einen Spektralbereich eine erste und eine zweite Spektrallinie auf und besteht im Wesentlichen im wenigstens einen Spektralbereich aus diesen beiden Spektrallinien.
Im Verfahrensschritt 47 wird das erzeugte Laserlicht auf wenigstens einen holographischen Kerbfilter geleitet. Dabei weist der wenigstens eine holographische Kerbfilter ein Sperrband auf, welches die zweite Spektrallinie filtert.
Im Verfahrensschritt 48 wird das erzeugte Laserlicht mittels des wenigstens einen holographischen Kerbfilters gefiltert, wobei das Laserlicht nach Filterung durch den Kerbfilter zumindest im Wesentlichen die zweite Spektrallinie nicht mehr aufweist.
Auf diese vorteilhafte Weise lässt sich mit dem Verfahren 40 ein Laserlicht zur Rekonstruktion eines Hologramms erzeugen, welches im wenigstens einen Spektralbereich das Laserlicht die zweite Spektrallinie nicht aufweist und insbesondere im wenigstens einen Spektralbereich zumindest im Wesentlichen nur aus der ersten Spektrallinie besteht, wodurch ein Hologramm in diesem Spektralbereich ohne Bildung von Doppelbildern rekonstruiert werden kann und/oder zusammen mit der üblicherweise schmalen spektralen Breite der Spektrallinien eines Lasers - also hier insbesondere der ersten Spektrallinie - eine Rekonstruktion des Hologramms mit einer hohen Tiefenschärfe ermöglicht wird.
Indem das Laserlicht so erzeugt wird, dass die erste Spektrallinie in einem bestimmten Bereich des sichtbaren Lichtspektrums liegt - also etwa zwischen 370 nm und 750 nm - kann das Hologramm so konstruiert werden, dass es in einer bestimmten (Licht-) Farbe wahrgenommen werden kann.
In 3A ist zur Veranschaulichung ein Spektrum eines Dreifarb-Laserprojektors einer Lichtquelle nach einer Ausführungsform, insbesondere der Ausführungsform gemäß 1, skizziert. Dabei ist die Wellenlänge des emittierten Lichts entlang der Abszisse in Nanometern und entlang der Ordinate die Intensität bei der jeweiligen Wellenlänge in willkürlichen Einheiten aufgetragen. Zudem bezeichnet der Begriff „FWHM“ die volle Halbwertsbreite des Spektrums des von der Laservorrichtung, insbesondere dem Dreifarb-Laserprojektor, erzeugten Lichts bzw. die volle Halbwertsbreite der jeweiligen Spektrallinie.
Einigen vorteilhaften Varianten kann die volle Halbwertsbreite von einer oder von mehreren Spektrallinien kleiner als 7 nm, vorzugsweise kleiner als 5 nm und vorzugsweise etwa oder genau 3 nm sein.
Das Laserlicht kann, wie in 3A dargestellt, wenigstens einen Spektralbereich, einen weiteren Spektralbereich und einen zusätzlichen Spektralbereich aufweisen, wobei das Laserlicht im wenigstens einen Spektralbereich eine erste Spektrallinie - gekennzeichnet durch 31 - und eine zweite Spektrallinie - gekennzeichnet durch 32 - aufweist, im weiteren Spektralbereich eine dritte Spektrallinie - gekennzeichnet durch 33 - und eine vierte Spektrallinie - gekennzeichnet durch 34 - aufweist sowie im zusätzlichen Spektralbereich eine fünfte Spektrallinie - gekennzeichnet durch 35 - aufweist.
Einigen vorteilhaften Varianten kann der spektrale Abstand zwischen der ersten und der zweiten Spektrallinie und oder der spektrale Abstand zwischen der dritten und der vierten Spektrallinie größer als 2 nm, vorzugsweise größer als 4 nm und/oder kleiner als 20 nm, vorzugsweise kleiner als 7 nm und/oder etwa oder genau 5 nm sein.
In einigen vorteilhaften Varianten können die Spektralbereiche so gewählt werden, dass eine farbige - insbesondere eine dreifarbige - Wiedergabe bzw. Rekonstruktion des Hologramms ermöglicht wird, die Spektralbereiche also jeweils in einem Wellenlängenbereich liegen, welcher als eine bestimmte Farbe - etwa Rot, Grün oder Blau - wahrgenommen wird. Dabei kann insbesondere der wenigstens eine Spektralbereich in einem rot-wahrgenommenen Spektralbereich liegen, der weitere Spektralbereich in einem grün-wahrgenommenen Spektralbereich liegen und der zusätzliche Spektralbereich in einem blau-wahrgenommenen Spektralbereich liegen.
In 3B ist die Filterwirkung eines holographischen Kerbfilters nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, insbesondere gemäß 1, veranschaulicht. Entlang der Abszisse ist wiederum die Wellenlänge in Nanometern aufgetragen, während nun entlang der Ordinate die Transmittanz des holographischen Kerbfilters in Prozent aufgetragen ist und eine 100%ige Transmittanz gekennzeichnet ist. Das Sperrband des holographischen Kerbfilters hat, wie hier veranschaulicht, eine volle Halbwertsbreite von 15 nm, wobei im Sperrband die Transmittanz zumindest im Wesentlichen 0 % beträgt, bei den Flanken des Sperrbands schnell zunimmt und im übrigen Wellenlängenbereich - das heißt außerhalb des Sperrbands - nahe an 100 % Transmittanz liegt. Dabei versteht es sich, dass für eine hohe Lichtausbeute eine möglichst hohe Transmittanz außerhalb des Sperrbands erforderlich ist.
3C veranschaulicht die Filterwirkung eines wenigstens einen Kerbfilters sowie eines weiteren Kerbfilters nach einer Ausführungsform, insbesondere einer Ausführungsform gemäß 1, der vorliegenden Erfindung sowie ein von einer Lichtquelle nach einer Ausführungsform, insbesondere nach 1, erzeugtes Laserlicht. Dabei ist entlang der Abszisse die Wellenlänge aufgetragen und entlang der Ordinate bezüglich des Laserlichts die Intensität in willkürlichen Einheiten sowie bezüglich der Filterwirkung die Transmittanz in Prozent.
Die Transmittanz des wenigstens einen Kerbfilters ist als gepunktete Linie aufgetragen und mit 36 gekennzeichnet. Die Transmittanz des weiteren Kerbfilters ist als gestrichelte Linie aufgetragen und mit 38 gekennzeichnet.
Zur Veranschaulichung wird hierbei das in 3A gezeigte Laserlicht gefiltert. Dabei filtert der wenigstens eine holographische Kerbfilter das Spektrum des von der Laservorrichtung erzeugten Laserlichts, sodass dieses nach der Filterung durch den wenigstens einen holographischen Kerbfilter die Spektrallinie 32 nicht mehr aufweist, und der weitere holographische Kerbfilter filtert das von der Laservorrichtung erzeugte Laserlicht so, dass dieses die vierte Spektrallinie 34 aus 3A, nicht mehr aufweist. Folglich weist das von der Lichtquelle erzeugte Laserlicht nur noch die erste Spektrallinie 31, die dritte Spektrallinie 33 und die fünfte Spektrallinie 35 auf.
4 zeigt schematisch, insbesondere als Querschnitt, ein holographisches Anzeigesystem 1 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In einem Ausführungsbeispiel weist das holographische Anzeigesystem 1 eine Lichtquelle 10 sowie einen holographischen Bildträger 20 auf.
In einigen Varianten kann das holographische Anzeigesystem 1, wie auch in 4 dargestellt, eingerichtet sein, zur Anzeige von Informationen mehrere Objekte, insbesondere zwei Objekte, holographisch wiederzugeben, welche jeweils bestimmte Informationen repräsentieren können.
Dazu ist im holographischen Bildträger 20 in einem Bereich ein Hologramm 23 für ein erstes holographisches Objekt 3 aufgezeichnet und in einem weiteren Bereich 25 ein weiteres Hologramm 25 für ein weiteres holographisches Objekt 5 aufgezeichnet. Durch Beleuchten des jeweiligen Bereichs des holographischen Bildträgers 20 kann das jeweilige Hologramm rekonstruiert werden und somit das jeweilige Objekt 3, 5 holographisch wiedergegeben werden.
Auch weist in einigen Varianten die Lichtquelle 10 mehrere, insbesondere zwei, Laservorrichtungen 12 auf, welche jeweils ansteuerbarer sind, um ein Laserlicht mit wenigstens einem Spektralbereich zu erzeugen.
Die Lichtquelle 10 weist außerdem einen holographischen Bildträger 19 mit einer Trägerplatte 15 - etwa aus Glas - und einer Schicht 14 aus holographischem Material, die von der Trägerplatte 15 getragen wird, auf. In der Schicht 14 aus holographischem Material ist wenigstens ein holographischer Kerbfilter 16 ausgebildet. Das von der Laservorrichtung 12 bzw. den Laservorrichtungen 12 erzeugte Laserlicht weist jeweils im wenigstens einen Spektralbereich eine erste Spektrallinie und eine zweite Spektrallinie auf. Zudem sind die Laservorrichtungen 12 und der holographische Bildträger 19 so angeordnet, dass das Laserlicht je einer der Laservorrichtungen jeweils auf einen Bereich des holographischen Kerbfilters 16 trifft und durch diesen gefiltert wird. Dabei weist der wenigstens eine holographische Kerbfilter 16 ein Sperrband auf, welches jeweils die zweite Spektrallinie filtert, sodass das Laserlicht nach Filterung durch den Kerbfilter 16 zumindest im Wesentlichen die zweite Spektrallinie nicht mehr aufweist.
Bei einigen Varianten, bei welchen die holographischen Objekte 3, 5 Bildpunkte im dreidimensionalen Raum wiedergeben, kann das holographische Anzeigesystem 1 eingerichtet sein, zur Anzeige von Informationen eine Vielzahl - insbesondere wenigstens 50, vorzugsweise wenigstens 200 - an Objekten und somit Bildpunkten holographisch wiederzugeben, wodurch insbesondere weitere holographische Objekte bzw. Informationen durch eine Kombination aus diesen Bildpunkten - insbesondere sozusagen also durch eine Kombination von 3D-Pixeln - wiedergegeben bzw. repräsentiert werden können. Vorteilhaft können bei einigen solcher Varianten die Bildpunkte im Bildträger zur Rekonstruktion mit diffusen Licht aufgezeichnet sein. Dabei kann vorteilhaft die Lichtquelle 10 oder zumindest das holographische Anzeigesystem 1 einen Diffusor aufweisen. Dieser kann zwischen dem holographischen Bildträger 19 und dem holographischen Bildträger 20 angeordnet sein. Alternativ kann dieser auch Teil eines der Bildträger sein. Dazu kann insbesondere die Trägerplatte 15 als Diffusor ausgebildet sein.
Bei einem solchen Diffusor wird in einigen Varianten, das Licht zunächst durch die Laservorrichtung 12 erzeugt, tritt dann durch den Kerbfilter 16 und trifft anschließend als primäres Bild auf den Diffusor, insbesondere den Diffusor 15. Der Diffusor wirkt daraufhin als sekundäre Lichtquelle, wobei von jedem Punkt des Diffusors, auf welchen Licht des primären Bildes trifft, ein entsprechendes divergentes Licht ausgestrahlt wird - diese Punkte also insbesondere jeweils als Punktlichtquelle wirken - und auf den holographischen Bildträger 20 treffen. Bei Varianten, bei welchen die holographischen Objekte jeweils Bildpunkte darstellen und diese Bildpunkte auf einer Fläche, insbesondere in einer Ebene, im Raum angeordnet sind bzw. holographisch wiedergegeben werden, lässt sich auf diese vorteilehafte Weise das primäre Bild auf die Fläche im dreidimensionalen Raum holographisch projizieren.
Das holographische Anzeigesystem 1 weist außerdem eine Steuerungsvorrichtung 6 auf und ist eingerichtet, mittels der Steuerungsvorrichtung anzuzeigende Informationen zu empfangen, diese Informationen zu verarbeiten und die anzuzeigenden Informationen anhand eines der bzw. anhand der mehreren holographischen Objekte 3, 5 wiederzugeben.
Dazu kann die Steuerungsvorrichtung in einigen Varianten die Laservorrichtungen 12 der Lichtquelle 10 unmittelbar ansteuern.
In anderen Varianten kann die Ansteuerung, wie in 4 dargestellt, auch mittelbar über je eine Regelungseinrichtung 8 erfolgen. Dabei ist die Regelungseinrichtung 8 jeweils eingerichtet, die jeweilige Laservorrichtung 12 so zu steuern, dass ihre Leistung - d.h. ihre Laserleistung - entsprechend der Ansteuerung durch die Steuerungsvorrichtung 6 eingestellt wird.
In einigen vorteilhaften Varianten kann das holographische Anzeigesystem 1, insbesondere die Lichtquelle 10, je Laservorrichtung 12 jeweils eine Sensoreinrichtung 9 zur Erfassung der Lichtintensität des von der jeweiligen Laservorrichtung 12 für den wenigstens einen Spektralbereich erzeugten Laserlichts aufweisen. Vorteilhaft kann diese Sensoreinrichtung 9 in einigen Varianten nach der Filterung durch den holographischen Kerbfilter 16 angeordnet sein.
Zudem ist die jeweilige Regelungseinrichtung 8 eingerichtet, einen Wert für die Lichtintensität mittels der Sensoreinrichtung 9 zu bestimmen und basierend darauf die jeweilige Laservorrichtung 12 so zu steuern, dass ihre Laserlichtleistung zum Erreichen eines vorbestimmten Zielwerts für die Lichtintensität eingestellt wird.
In solchen Varianten kann die Steuerungsvorrichtung 6 die jeweilige Laservorrichtung 12 ansteuern, indem diese jeweils den vorbestimmten Zielwert für die Lichtintensität einstellt. So kann diese etwa einen gemäß Betriebsparameter der jeweiligen Laservorrichtung 12 maximalen Lichtintensitätswert einstellen und so eine holographische Wiedergabe des jeweiligen holographischen Objekts 3 bzw. 5 mit maximaler Lichtintensität bewirken oder umgekehrt den vorbestimmten Zielwert auf einen sehr geringen Wert - etwa auf Null - setzen, wodurch das jeweilige holographische Objekt 3, 5 nicht wiedergegeben wird - also seine Information nicht repräsentiert wird.
Auch kann ein Vorteil der Regelungseinrichtung bei Varianten mit mehreren Laservorrichtungen, insbesondere je zur Beleuchtung eine Teils des holographischen Bildträgers und/oder zur Wiedergabe je eines holographischen Objekts, insbesondere darin liegen, dass durch die Regelung der Lichtintensität relativ zwischen den Laservorrichtungen geregelt werden kann, wodurch sich eine homogene Beleuchtung des holographischen Bildträgers und/oder aufeinander abgestimmte bzw. definierte Helligkeiten der holographischen Objekte erzielen lassen. Entsprechendes gilt für mehrere Spektralbereiche, insbesondere zur Wiedergabe mehrerer Farben.
Während Ausführungsbeispiele insbesondere unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einem Ausführungsbeispiel gegeben, wobei diverse Abwandlungen, insbesondere alternative oder zusätzliche Merkmale und/oder Abwandlungen der Funktion und/oder Anordnungen der beschriebenen Bestandteile, nach Wunsch des Fachmanns vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seiner rechtlichen Äquivalent abgewichen wird und/oder deren Schutzbereich verlassen wird.

Claims

Lichtquelle (10) zur Rekonstruktion eines Hologramms, aufweisend: eine Laservorrichtung (12) zum Erzeugen von Laserlicht für wenigstens einen Spektralbereich; und wenigstens einen holographischen Kerbfilter (16); wobei: das Laserlicht im wenigstens einen Spektralbereich eine erste Spektrallinie und eine zweite Spektrallinie aufweist; die Laservorrichtung (12) und der wenigstens eine Kerbfilter (16) so angeordnet sind, dass das Laserlicht auf den Kerbfilter (16) trifft und durch diesen gefiltert wird; und der wenigstens eine holographische Kerbfilter (16) ein Sperrband aufweist, welches die zweite Spektrallinie filtert, sodass das Laserlicht nach Filterung durch den Kerbfilter (16) zumindest im Wesentlichen die zweite Spektrallinie nicht mehr aufweist.
Lichtquelle (10) gemäß Anspruch 1, wobei der spektrale Abstand zwischen dem Sperrband des wenigstens einen Kerbfilters (16) und dem spektralen Maximum der ersten Spektrallinie kleiner als 15 nm ist.
Lichtquelle (10) gemäß Anspruch 2, welche weiterhin eine Sensoreinrichtung (9) zur Erfassung der Lichtintensität bezüglich des wenigstens einen Spektralbereichs aufweist und eine Regelungseinrichtung (8), die eingerichtet ist, einen Wert für die Lichtintensität mittels der Sensoreinrichtung (9) zu bestimmen und basierend darauf die Laservorrichtung (12) so zu steuern, dass ihre Laserlichtleistung zum Erreichen eines vorbestimmten Zielwerts für die Lichtintensität eingestellt wird.
Lichtquelle (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der spektrale Abstand zwischen dem spektralen Maximum der ersten Spektrallinie und dem spektralen Maximum der zweiten Spektrallinie kleiner als 30 nm ist.
Lichtquelle (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche einen weiteren holographischen Kerbfilter (18) aufweist; wobei: die Laservorrichtung (12) zum Erzeugen von Laserlicht für einen weiteren Spektralbereich eingerichtet ist und das so erzeugte Laserlicht im weiteren Spektralbereich eine dritte und eine vierte Spektrallinie aufweist; die Laservorrichtung (12), der wenigstens eine Kerbfilter (16) und der weitere Kerbfilter (18) so angeordnet sind, dass das Laserlicht nach oder bei Filterung durch den wenigstens einen Kerbfilter auch auf den weiteren Kerbfilter trifft und durch den weiteren Kerbfilter gefiltert wird; und der weitere holographische Kerbfilter (18) ein Sperrband aufweist, welches die vierte Spektrallinie filtert, sodass das Laserlicht nach Filterung durch den weiteren Kerbfilter (18) zumindest im Wesentlichen die vierte Spektrallinie nicht mehr aufweist.
Lichtquelle (10) gemäß Anspruch 5, wobei der wenigstens eine Kerbfilter (16) und der weitere Kerbfilter (18) als Volumenhologramm in einer Schicht (14) aus holographischen Material ausgebildet sind.
Holographisches Anzeigesystem (1), insbesondere holographisches Head-up-Display, aufweisend: einen holographischen Bildträger (20) zur holographischen Wiedergabe eines Objekts (3, 5); und eine Lichtquelle (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zum Beleuchten des holographischen Bildträgers (20).
Holographisches Anzeigesystem (1) gemäß Anspruch 7, welches eine Steuerungsvorrichtung (6) aufweist und eingerichtet ist, mittels der Steuerungsvorrichtung (6) anzuzeigende Informationen zu empfangen, diese Informationen zu verarbeiten und die anzuzeigenden Informationen anhand eines holographischen Objekts (3, 5), welches die anzuzeigenden Informationen repräsentiert, wiederzugeben; wobei die Steuerungseinrichtung (6) eingerichtet ist: die Lichtquelle so zu steuern, dass diese abhängig von der anzuzeigenden Information den holographischen Bildträger (20) oder einen Teil (23, 25) davon beleuchtet; und/oder den holographischen Bildträger so anzusteuern, dass dieser seine optischen Eigenschaften derart ändert, dass ein von der Lichtquelle (10) erzeugtes Laserlicht durch den holographischen Bildträger (20) gebeugt wird und ein Lichtwellenfeld erzeugt, welches dem holographischen Objekt (3, 5) entspricht.
Verfahren (40) zum Erzeugen von Laserlicht zur Rekonstruktion eines Hologramms, wobei das Verfahren aufweist: - (46) Erzeugen von Laserlicht mit wenigstens einem Spektralbereich; - (47) Leiten des erzeugten Laserlichts auf wenigstens einen holographischen Kerbfilter; und - (48) Filtern des erzeugten Laserlichts mittels des wenigstens einen holographischen Kerbfilters; wobei: das Laserlicht im wenigstens einen Spektralbereich eine erste Spektrallinie und eine zweite Spektrallinie aufweist; und der wenigstens eine holographische Kerbfilter ein Sperrband aufweist, welches die zweite Spektrallinie so filtert, dass das Laserlicht nach Filterung durch den Kerbfilter zumindest im Wesentlichen die zweite Spektrallinie nicht mehr aufweist.
Verwendung einer Lichtquelle (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder von dem Verfahren (40) gemäß Anspruch 9 zur holographischen Anzeige von Informationen in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, mittels einer holographischen Projektion eines holographischen Objekts, welches die anzuzeigenden Informationen repräsentiert.