DE102021119886A1 - Projektionsvorrichtung und Projektionsverfahren - Google Patents

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Abstract

Es wird bereitgestellt eine Projektionsvorrichtung miteinem Bildmodul (2), das ein mehrfarbiges Bild dadurch erzeugt, dass ein erstes Farbteilbild mit einer ersten Wellenlänge und ein zweites Farbteilbild mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt werden,einer Projektionseinheit (3), der das mehrfarbige Bild zugeführt wird und die es in eine Austrittspupille (69) so abbildet, dass es ein Betrachter als virtuelles Bild wahrnehmen kann,wenn sein Auge (A) in der Austrittspupille (6) positioniert ist und er unter einem vorbestimmten Betrachtungswinkel (α1) auf die Projektionseinheit (3) blickt,wobei die Projektionseinheit (3) ein Volumenhologramm aufweist, das das mehrfarbige Bild zur Abbildung in die Austrittspupille (6) umlenkt,wobei das Volumenhologramm für jede Wellenlänge der Farbteilbilder ein Volumengitter aufweist, das jeweils eine vom Betrachtungswinkel abhängigen Umlenkeffizienzverlauf aufweist,der für den vorbestimmten Betrachtungswinkel (α1) maximal ist, so dass ein erstes Effizienzverhältnis des ersten Umlenkeffizienzverlaufs für die erste Wellenlänge zum Umlenkeffizienzverlauf der zweiten Wellenlänge vorliegt,wobei die Umlenkeffizienzverläufe für einen vorbestimmten Winkelbereich um den vorbestimmten Betrachtungswinkel (α1) so eingestellt sind, dass das erste Effizienzverhältnis für den vorbestimmten Winkelbereich konstant ist,wobei das Bildmodul (2) so angesteuert wird, dass bei der Erzeugung des mehrfarbigen Bildes ein erstes Helligkeitsverhältnis der Helligkeit des ersten Farbteilbildes zur Helligkeit des zweiten Farbteilbildes umgekehrt proportional zum ersten Effizienzverhältnis ist, so dass die unterschiedlichen Umlenkeffizienzverläufe kompensiert werden und der Betrachter das mehrfarbige Bild für Betrachtungswinkel aus dem vorbestimmten Winkelbereich als farbechtes virtuelles Bild wahrnehmen kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine holographische Projektionsvorrichtung sowie ein holographisches Projektionsverfahren.
  • Bei einer solchen holographischen Projektionsvorrichtung kann ein Volumenhologramm zur Umlenkung des abzubildenden Bildes benutzt werden. Da die Umlenkeffizienz solcher Volumenhologramme in Abhängigkeit des Betrachtungswinkels für einen Benutzer für unterschiedliche Wellenlängen unterschiedlich ist, kann dies in nachteiliger Art und Weise dazu führen, dass das projizierte Bild zum Rand hin einen unerwünschten Farbstich aufweist, der einem Betrachter sehr schnell auffällt und sehr störend ist. In einer Projektionseinheit werden in der Regel drei Wellenlängen verwendet, wobei in der Regel jeweils eine Wellenlänge für blau, grün und rot vorgesehen ist. Es können jedoch auch nur zwei Wellenlängen verwendet werden.
  • Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Projektionsvorrichtung bereitzustellen, bei der diese Schwierigkeit möglichst behoben ist. Ferner soll ein entsprechendes Projektionsverfahren bereitgestellt werden.
  • Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Da das Bildmodul bei der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung so angesteuert wird, dass bei Erzeugung des mehrfarbigen Bildes ein erstes Helligkeitsverhältnis der Helligkeit des ersten Farbteilbildes zur Helligkeit des zweiten Farbteilbildes umgekehrt proportional zum ersten Effizienzverhältnis ist, werden somit die unterschiedlichen Umlenkeffizienzverläufe kompensiert und der Betrachter kann das mehrfarbige Bild für Betrachtungswinkel aus dem vorbestimmten Winkelbereich als farbechtes virtuelles Bild wahrnehmen. Es wird somit eine entgegengesetzte Farbstichigkeit bei der Bilderzeugung erzeugt, die aufgrund der Volumengitter des Volumenhologramms für die Umlenkung vorliegt. Dies ist möglich, da die Umlenkeffizienzverläufe für den vorbestimmten Winkelbereich um den vorbestimmten Betrachtungswinkel so eingestellt sind, dass das erste Effizienzverhältnis für den vorbestimmten Winkelbereich konstant ist.
  • Die Volumengitter können reflektive oder transmissive Gitter sein. Ebenso können die Volumengitter im Falle eines Bildleiters (engl. Waveguides) auch Edge-Lit-Gitter sein.
  • Ferner können die Volumengitter vorteilhaft in derselben Schicht ausgebildet sein, was auch als Multiplexing bezeichnet wird. Damit können die Volumengitter leicht in einfacher Art und Weise hergestellt werden.
  • Natürlich ist es auch möglich, für jedes Volumengitter eine separate Schicht vorzusehen. Diese Schichten sind dann bevorzugt aufeinander angebracht.
  • Die Volumengitter können beispielsweise einbelichtete Volumengitter sein. Darunter wird hierbei bevorzugt verstanden, dass das Volumengitter belichtet und gegebenenfalls entwickelt oder gebleicht ist, so dass dann ein stabiles einbelichtetes Volumengitter vorliegt.
  • Die Belichtung zur Erzeugung des einbelichteten Volumengitters kann beispielsweise so durchgeführt werden, dass eine Referenzwelle mit einer vorbestimmten Wellenlänge (z.B. 532 nm, 460 nm oder 640 nm) unter einem ersten Einfallswinkel (z.B. von 0°) auf eine Schicht (die ein fotosensitive volumenholographische Material aufweist oder aus diesem gebildet ist), in die das Volumengitter einbelichtet werden soll, gerichtet wird und dass eine Signalwelle mit der gleichen Wellenlänge unter einem zweiten Einfallswinkel (z.B. von 60°), der sich vom ersten Einfallswinkel unterscheidet, ebenfalls auf die Schicht gerichtet wird, wobei die Referenzwelle und die Signalwelle vom selben Laser stammen, so dass ein Interferenzfeld bzw. Interferenzvolumen mit der gewünschten Anzahl von Interferenzmaxima über das fotosensitive volumenholographische Material der Schicht entsteht und somit eine gewünschte Brechzahlmodulation ausgebildet wird. An den Interferenzmaxima ist die erzeugte Brechzahländerung maximal, so dass die Interferenzmaxima die Brechzahlmodulation festlegen.
  • Als fotosensitive volumenholographische Materialen können beispielsweise fotosensitive Gläser, Dichromat-Gelatinen oder Fotopolymere verwendet werden. Diese können z. B. auf eine PC-Folie (Polycarbonat-Folie) aufgebracht und dort entsprechend belichtet werden.
  • Unter der Brechzahlmodulation wird hier insbesondere der Betrag der maximalen Brechzahländerung bzw. -variation verstanden.
  • Das Volumenhologramm kann in einem transparenten Träger eingebettet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass das Volumenhologramm in der Grenzfläche des transparenten Trägers ausgebildet ist.
  • Der transparente Träger kann auch als Bildleiter genutzt werden, der einen vom Volumenhologramm beabstandeten Einkoppelbereich aufweist, über den das mehrfarbige Bild in den Bildleiter eingekoppelt wird. Im Bildleiter kann die Führung des mehrfarbigen Bildes durch Reflexionen bis zum Volumenhologramm erfolgen. Das Volumenhologramm koppelt das geführte Licht dann zum Betrachter aus.
  • Der transparente Träger kann beispielsweise eine Windschutzscheibe oder eine sonstige Scheibe eines Fahrzeugs sein. Es kann sich aber auch um eine planparallele Platte handeln. Ferner ist es möglich, dass der transparente Träger gekrümmte Grenzflächen aufweist. Der transparente Träger des Volumenhologramms kann auch Teil eines Optiksystems sein, welches z.B. im Armaturenbrett eines Fahrzeugs angeordnet ist und von dort das Licht über die Reflexion an der Frontscheibe zum Betrachter lenkt.
  • Der transparente Träger kann aus Glas oder aus Kunststoff hergestellt sein.
  • Insbesondere kann die Projektionsvorrichtung so ausgebildet sein, dass das erzeugte virtuelle Bild in Überlagerung mit der Umgebung wahrnehmbar ist. Dazu ist das Volumenhologramm bevorzugt auch für die erste und zweite Wellenlänge transmissiv.
  • Bei dem vorbestimmten Winkelbereich kann es sich um einen Winkelbereich von 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, 10°, 11 °, 12°, 13°, 14°, 15°, 16°, 17°, 18°, 19° oder 20° handeln. Der vorbestimmte Winkelbereich kann in horizontaler und vertikaler Richtung unterschiedlich sein. So kann z.B. der horizontale Winkel 14° - 20° und der vertikale Winkel 5° -7,5° betragen. Der vorbestimmte Betrachtungswinkel kann in der Mitte des vorbestimmten Winkelbereiches liegen. Er kann jedoch auch außerhalb der Mitte des vorbestimmten Winkelbereiches liegen.
  • Unter einem konstanten Effizienzverhältnis für den vorbestimmten Winkelbereich wird hier insbesondere verstanden, dass das Effizienzverhältnis für den vorbestimmten Winkelbereich sich zwischen den Wellenlängen (bevorzugt bezogen auf den Maximalwert des Effizienzverhältnisses im vorbestimmten Winkelbereich) um nicht mehr als 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16% oder 17% ändert.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen holographischen Projektionsvorrichtung 1 ;
    • 2 eine vergrößerte Detaildarstellung der Projektionsvorrichtung 1 von 1 ;
    • 3 eine Darstellung der Umlenkeffizienz der Volumengitter für drei unterschiedliche Wellenlängen;
    • 4 eine Darstellung der effektiven Umlenkeffizienz unter Berücksichtigung der Helligkeitsskalierung des Bildgebers für die Wellenlängen von 3;
    • 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen holographischen Projektionsvorrichtung 1;
    • 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen holographischen Projektionsvorrichtung 1;
    • 7 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen holographischen Projektionsvorrichtung 1, und
    • 8 eine Teilschnittansicht der Projektionsvorrichtung 1 von 7.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße holographische Projektionsvorrichtung 1 ein Bildmodul 2 zur Erzeugung eines mehrfarbigen Bildes sowie eine Projektionseinheit 3, die hier einen in eine Windschutzscheibe 4 eines Fahrzeugs integrierten holographischen Strahlteiler 5 umfasst, an dem das mehrfarbige Bild (stellvertretend ist der Strahlengang eines Lichtbündels L eingezeichnet) in Richtung zu einer Austrittspupille 6 der Projektionseinheit 3 so umgelenkt wird, dass ein Benutzer, der sein Auge A in der Austrittspupille 6 positioniert, das mehrfarbige Bild als virtuelles Bild wahrnehmen kann, wenn er entlang einer vorbestimmten Blickrichtung 7 auf die Projektionseinheit 3 (bzw. hier auf den holographischen Strahlteiler 5) blickt.
  • Das Bildmodul 2 kann einen Bildgeber 8 sowie eine Steuereinheit 9 mit einem Prozessor 10 umfassen, wobei die Steuereinheit 9 den Bildgeber 8 zur Erzeugung des mehrfarbigen Bildes ansteuert. Bei dem Bildgeber 8 kann es sich um ein LCD-Modul, ein OLED-Modul oder ein LCoS-Modul oder um eine Kippspiegelmatrix handeln. Ferner kann der Bildgeber eine Mattscheibe aufweisen, die hier nicht eingezeichnet ist. Ebenso kann das System eine nicht direkt dem Bildgeber zugeordnete Lichtquelle, wie z.B. Laser, zur Beleuchtung des Bildgebers aufweisen, welche nicht eingezeichnet ist.
  • Das mehrfarbige Bild wird mittels des Bildgebers 8 dadurch erzeugt, dass beispielsweise drei Farbteilbilder mit unterschiedlichen Wellenlängen erzeugt werden. Dabei kann es sich z.B. um ein blaues Farbteilbild mit einer Wellenlänge von 460 nm, ein grünes Farbteilbild mit einer Wellenlänge von 532 nm und ein rotes Farbteilbild mit einer Wellenlänge von 640 nm handeln. Die Farbteilbilder können gleichzeitig oder alternierend zeitlich so schnell hintereinander erzeugt werden, dass für einen Benutzer nur die Überlagerung als mehrfarbiges Bild wahrnehmbar ist.
  • Der holographische Strahlteiler 5 weist, wie insbesondere in der vergrößerten Teilansicht von 2 ersichtlich ist, eine Fotopolymerschicht 11 auf, in der für jede der drei Wellenlängen ein volumenholographisches Gitter geschrieben ist. Die drei Gitter überlagern sich damit im gleichen Volumen (nämlich in der Fotopolymerschicht 11), so dass ein sogenanntes Multiplexing vorliegt. Jedes der drei volumenholographischen Gitter ist so ausgebildet, dass es für eine der drei genannten Wellenlängen (beispielsweise mit einer Bandbreite von ± 3 % der Zentralwellenlänge) reflektiv ist und die restlichen Wellenlängen transmittiert. Die Reflexion ist dabei als Beugung an der Gitterstruktur des Volumenhologramms zu verstehen. Dabei wird die Reflektivität der einzelnen volumenholographischen Gitter, was der Beugungseffizienz entspricht, wie nachfolgend noch im Detail beschrieben wird, so eingestellt, dass eine effektive Reflektivität von ca. 45% vorliegt. Dies ist hauptsächlich darin begründet, dass für den geschilderten Verwendungszweck in der Windschutzscheibe 4 des Fahrzeuges Reflektivitäten von 100% aus Sicherheitsgründen nicht zulässig sind. Für andere Anwendungen, bei denen solche Sicherheitsaspekte keine Rolle spielen, können die volumenholographischen Gitter sehr wohl so ausgelegt sein, dass sie eine Reflektivität von größer als 45% aufweisen.
  • Der holographische Strahlteiler 5 ist für die vorbestimmte Betrachtungsrichtung 7 mit einem vorbestimmten Betrachtungswinkel α1 von 62,5° (bezogen auf die Normale 12, an der Stelle, wo die Normale 12 die Windschutzscheibe 4 schneidet) ausgelegt. Jedoch können auch davon abweichende Betrachtungsrichtungen 13 und 14 auftreten, für die die einzelnen volumenholographischen Gitter unterschiedliche Reflektivitäten aufweisen, da für jedes der volumenholographischen Gitter ein vom Betrachtungswinkel abhängiger Reflexionseffizienzverlauf vorliegt, der für die einzelnen volumenholographischen Gitter unterschiedlich ist. Dies würde dazu führen, dass beispielsweise das wahrnehmbare virtuelle Bild mit größer werdender Winkelabweichung vom vorbestimmten Betrachtungswinkel einen zunehmenden Rotstich aufweist. Bei großen Austrittspupillen 6, wie sie in den 1 und 2 gezeigt sind, liegen diese unterschiedlichen Betrachtungswinkel für den Benutzer schon für unterschiedliche Positionen im virtuellen Bild vor. So ist der vorbestimmte Betrachtungswinkel nur bei Betrachtung der Bildmitte erfüllt. Am Bildrand kann schon die Blickrichtung 13 oder 14 vorliegen, so dass das einzelne wahrgenommene virtuelle Bild abseits der Bildmitte schon einen Rotstich aufweisen würde.
  • Die Blickrichtungen 13 und 14 definieren somit einen Winkelbereich um die vorbestimmte Betrachtungsrichtung 7, für den mindestens eine farbechte Projektion des virtuellen Bildes in die Austrittspupille 6 vorliegen sollte. Dabei kann es sich z.B. um einen Bereich von ± 2° bezogen auf den vorbestimmten Betrachtungswinkel α1 handeln.
  • Die einzelnen volumenholographischen Gitter sind dazu so ausgebildet, dass sie die in 3 gezeigten Beugungseffizienzen in der Abhängigkeit des Betrachtungswinkels α aufweisen, wobei entlang der Abszisse der Betrachtungswinkel in Grad und entlang der Ordinate die Bewegungseffizienz und somit die Reflektivität in Prozent aufgetragen sind. Die Kurve K1 zeigt die Beugungseffizienz des Gitters für 460 nm, die Kurve K2 zeigt die Beugungseffizienz für die Wellenlänge 532 nm und die Kurve K3 zeigt die Beugungseffizienz für die Wellenlänge 640 nm. Jeder der Kurven K1-K3 hat ihr Maximum bei dem vorbestimmten Betrachtungswinkel α1 von 62,5° und fällt dann mit größer oder kleiner werdendem Betrachtungswinkel in der Beugungseffizienz ab, so dass die in 3 gezeigten Beugungseffizienzverläufe vorliegen. Der Abfall ist nun so gewählt, dass für jeden Betrachtungswinkel das Verhältnis der Beugungseffizienzen gleich ist zum Verhältnis der Beugungseffizienzen beim vorbestimmten Betrachtungswinkel α1. Bei dem hier exemplarisch beschriebenen Beispiel beträgt die Beugungseffizienz für den vorbestimmten Betrachtungswinkel α1 für die Wellenlänge 460 nm 66,4%, für die Wellenlänge 523 nm 45,7% und für die Wellenlänge 640 nm 18,8%. Die Beugungseffizienzanpassung wird erreicht, indem die volumenholografischen Gitter für die drei Wellenlängen in eine gemeinsame Materialschicht mit der Brechzahl von 1,5 und einer Schichtdicke von 10 µm mit einer Brechzahlmodulation von 0,015 für 460 nm, 0,0125 für 532 nm und 0,0085 für 640 nm geschrieben werden. Die Beugungseffizienzverläufe der Kurven K1, K2 und K3 verhalten sich daher wie 2,4:1 :0,7.
  • Um nun zu einer farbechten Projektion zu kommen, steuert die Steuereinheit 9 den Bildgeber 8 so an, dass die Helligkeiten für das blaue, grüne und rote Farbteilbild genau umgekehrt proportional zum beschriebenen Verhältnis der Kurven K1-K3 sind. Das Helligkeitsverhältnis für das blaue, grüne und rote Farbteilbild beträgt daher 0,4:1 :1 ,4, so dass nach der Umlenkung an den holographischen Gittern in der Fotopolymerschicht 11 eine effektive Reflektivität (also mit Helligkeitskorrektur) vorliegt, wie in 4 schematisch gezeigt ist. In 4 sind der Betrachtungswinkel in Grad entlang der Ordinate und die Beugungseffizienz unter Berücksichtigung der Helligkeitskorrektur in Prozent entlang der Abszisse aufgetragen. Die drei Kurven K1', K2' und K3' liegen für den gewünschten Betrachtungswinkelbereich quasi übereinander, so dass eine farbechte Projektion des virtuellen Bildes vorliegt. Der Benutzer sieht lediglich einen gewissen Helligkeitsabfall mit größerem Abstand von der Mitte, was jedoch sehr viel weniger störend ist als der beschriebene Farbsticheffekt.
  • Wie 4 ferner entnommen werden kann, beträgt die maximale Reflektivität für den vorbestimmten Betrachtungswinkel α1 ca. 46 %, so dass die Transmission mindestens 54 % beträgt.
  • Natürlich ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung 1 noch weitere optische Elemente beispielsweise zur Aberrationsminimierung aufweist. So können Spiegel und Linsen verwendet werden. Wie in 5 schematisch dargestellt ist, kann beispielsweise zwischen dem Bildgeber 8 und dem holographischen Strahlteiler 5 eine Optik 15 aus mehreren optisch wirksamen Flächen angeordnet sein, die hier schematisch als Linse eingezeichnet ist. Diese Optik 15 ist zur Korrektur von optischen Aberrationen, wie der dynamischen Verzeichnung, nötig, welche im gezeichneten System von 1 bei der Abbildung des Bildgebers 8 über das Volumenhologramm 5 als einzig wirksamer Fläche unweigerlich auftreten. Dabei kann das Volumenhologramm 5 auch in das Optiksystem 15 verlegt werden, so dass an der Windschutzscheibe 4 der herkömmliche Fresnelreflex zur Einspiegelung des Bildes in das Sichtfeld des Fahrers genutzt wird. Wird das Volumenhologramm in das Optiksystem 15 verlegt, kann die Beugungseffizienz des Volumenhologramms größer als 46 % sein.
  • Ferner ist in 6 eine Abwandlung gezeigt, bei der das Licht des Bildgebers 8 über ein Einkoppelelement 16 (beispielsweise Umlenkspiegel) in die Windschutzscheibe 4 eingekoppelt wird und in dieser durch mindestens eine Reflexion bis zur Fotopolymerschicht 11 geführt wird, an der die beschriebene Auskopplung durchgeführt wird.
  • Statt der Windschutzscheibe 4 kann auch jeder andere transparente Körper für die erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung 1 verwendet werden. Dieser transparente Körper kann als planparallele Platte ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass mindestens eine Grenzfläche (beispielsweise Vorder- und/oder Rückseite) gekrümmt ausgebildet ist.
  • Die Fotopolymerschicht 11 kann in dem transparenten Körper, wie mit der Windschutzscheibe in 1, 2, 5 und 6 gezeigt, eingebettet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Fotopolymerschicht auf der Vorderseite oder Rückseite des transparenten Körpers ausgebildet ist. Ferner kann noch eine Deckschicht auf der Fotopolymerschicht 11 vorgesehen sein.
  • Die erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung 1 kann auch als auf den Kopf des Benutzers aufsetzbar ausgebildet sein und dazu eine auf den Kopf des Benutzers aufsetzbare Haltevorrichtung 32 aufweisen, die z.B. in Art eines herkömmlichen Brillengestells ausgebildet sein kann. In diesem Fall kann die Projektionsvorrichtung 1 ein erstes und ein zweites Brillenglas 33, 34, die an der Haltevorrichtung 32 befestigt sind, aufweisen. Die Haltevorrichtung 32 mit den Brillengläsern 33, 34 kann z.B. als Sportbrille, Sonnenbrille und/oder Brille zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit ausgebildet sein, wobei dem Benutzer über das erste Brillenglas 33 das virtuelle Bild in sein Gesichtsfeld eingespiegelt werden kann.
  • Das Bildmodul 2 kann im Bereich des rechten Brillenbügels der Haltevorrichtung 32 angeordnet sein, wie in 7 schematisch dargestellt ist.
  • Wie am besten aus der vergrößerten, schematischen Teilschnittansicht in 8 ersichtlich ist, weist das erste Brillenglas 33 eine Rückseite 37 und eine Vorderseite 38 auf. Die Rückseite 37 und die Vorderseite 38 sind hier gekrümmt. Es ist jedoch auch möglich, dass sie plan sind. Bei der Krümmung kann es sich um eine sphärische Krümmung oder eine asphärische Krümmung handeln.
  • Falls das virtuelle Bild in Überlagerung mit der Umgebung sichtbar sein soll, kann wiederum eine effektive Umlenkeffizienz im Bereich von beispielsweise 50% vorliegen. Falls die Umgebung nicht sichtbar sein soll, kann die Umlenkeffizienz größer gewählt werden.

Claims (8)

  1. Projektionsvorrichtung mit einem Bildmodul (2), das ein mehrfarbiges Bild dadurch erzeugt, dass ein erstes Farbteilbild mit einer ersten Wellenlänge und ein zweites Farbteilbild mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt werden, einer Projektionseinheit (3), der das mehrfarbige Bild zugeführt wird und die es in eine Austrittspupille (69) so abbildet, dass es ein Betrachter als virtuelles Bild wahrnehmen kann, wenn sein Auge (A) in der Austrittspupille (6) positioniert ist und er unter einem vorbestimmten Betrachtungswinkel (α1) auf die Projektionseinheit (3) blickt, wobei die Projektionseinheit (3) ein Volumenhologramm aufweist, das das mehrfarbige Bild zur Abbildung in die Austrittspupille (6) umlenkt, wobei das Volumenhologramm für jede Wellenlänge der Farbteilbilder ein Volumengitter aufweist, das jeweils eine vom Betrachtungswinkel abhängigen Umlenkeffizienzverlauf aufweist, der für den vorbestimmten Betrachtungswinkel (α1) maximal ist, so dass ein erstes Effizienzverhältnis des ersten Umlenkeffizienzverlaufs für die erste Wellenlänge zum Umlenkeffizienzverlauf der zweiten Wellenlänge vorliegt, wobei die Umlenkeffizienzverläufe für einen vorbestimmten Winkelbereich um den vorbestimmten Betrachtungswinkel (α1) so eingestellt sind, dass das erste Effizienzverhältnis für den vorbestimmten Winkelbereich konstant ist, wobei das Bildmodul (2) so angesteuert wird, dass bei der Erzeugung des mehrfarbigen Bildes ein erstes Helligkeitsverhältnis der Helligkeit des ersten Farbteilbildes zur Helligkeit des zweiten Farbteilbildes umgekehrt proportional zum ersten Effizienzverhältnis ist, so dass die unterschiedlichen Umlenkeffizienzverläufe kompensiert werden und der Betrachter das mehrfarbige Bild für Betrachtungswinkel aus dem vorbestimmten Winkelbereich als farbechtes virtuelles Bild wahrnehmen kann.
  2. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei alle Volumengitter in derselben Schicht (11) gebildet sind.
  3. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Volumengitter als reflektive Volumengitter ausgebildet sind.
  4. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, wobei das Volumenhologramm in einem transparenten Träger eingebettet ist.
  5. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Projektionseinheit einen Bildleiter aufweist, in dem das mehrfarbige Bild eingekoppelt und mittels Reflexion bis zum Volumenhologramm geführt wird, das die Umlenkung des mehrfarbigen Bildes und dadurch die Auskopplung aus dem Bildleiter bewirkt.
  6. Projektionsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, wobei das Bildmodul ferner ein drittes Farbteilbild mit einer dritten Wellenlänge erzeugt, wobei aufgrund des Umlenkeffizienzverlaufs des Volumengitters für die dritte Wellenlänge ein zweites Effizienzverhältnis des ersten Umlenkeffizienzverlaufs für die erste Wellenlänge zum Umlenkeffizienzverlauf der dritten Wellenlänge vorliegt und die Umlenkeffizienzverläufe für den vorbestimmten Winkelbereich um den vorbestimmten Betrachtungswinkel (α1) so eingestellt sind, dass das zweite Effizienzverhältnis für den vorbestimmten Winkelbereich konstant ist, wobei das Bildmodul (2) so angesteuert wird, dass bei der Erzeugung des mehrfarbigen Bildes ein zweites Helligkeitsverhältnis der Helligkeit des ersten Farbteilbildes zur Helligkeit des dritten Farbteilbildes umgekehrt proportional zum zweiten Effizienzverhältnis ist.
  7. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Wellenlänge im blauen Wellenlängenbereich, die zweite Wellenlänge im grünen Wellenlängenbereich und die dritte Wellenlänge im roten Wellenlängenbereich liegt.
  8. Projektionsvorfahren, bei dem ein mehrfarbiges Bild dadurch erzeugt wird, dass ein erstes Farbteilbild mit einer ersten Wellenlänge und ein zweites Farbteilbild mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt werden, das mehrfarbige Bild einer Projektionseinheit (3) zugeführt wird, die es in eine Austrittspupille (69) so abbildet, dass es ein Betrachter als virtuelles Bild wahrnehmen kann, wenn sein Auge (A) in der Austrittspupille (6) positioniert ist und er unter einem vorbestimmten Betrachtungswinkel (α1) auf die Projektionseinheit (3) blickt, wobei die Projektionseinheit (3) ein Volumenhologramm aufweist, das das mehrfarbige Bild zur Abbildung in die Austrittspupille (6) umlenkt, wobei das Volumenhologramm für jede Wellenlänge der Farbteilbilder ein Volumengitter aufweist, das jeweils eine vom Betrachtungswinkel abhängigen Umlenkeffizienzverlauf aufweist, der für den vorbestimmten Betrachtungswinkel (α1) maximal ist, so dass ein erstes Effizienzverhältnis des ersten Umlenkeffizienzverlaufs für die erste Wellenlänge zum Umlenkeffizienzverlauf der zweiten Wellenlänge vorliegt, wobei die Umlenkeffizienzverläufe für einen vorbestimmten Winkelbereich um den vorbestimmten Betrachtungswinkel (α1) so eingestellt sind, dass das erste Effizienzverhältnis für den vorbestimmten Winkelbereich konstant ist, wobei bei der Erzeugung des mehrfarbigen Bildes ein erstes Helligkeitsverhältnis der Helligkeit des ersten Farbteilbildes zur Helligkeit des zweiten Farbteilbildes umgekehrt proportional zum ersten Effizienzverhältnis ist, so dass die unterschiedlichen Umlenkeffizienzverläufe kompensiert werden und der Betrachter das mehrfarbige Bild für Betrachtungswinkel aus dem vorbestimmten Winkelbereich als farbechtes virtuelles Bild wahrnehmen kann.
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