EP4330774A2 - Optisches system für schwebende hologramme - Google Patents

Optisches system für schwebende hologramme

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EP4330774A2
EP4330774A2 EP22726036.1A EP22726036A EP4330774A2 EP 4330774 A2 EP4330774 A2 EP 4330774A2 EP 22726036 A EP22726036 A EP 22726036A EP 4330774 A2 EP4330774 A2 EP 4330774A2
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EP
European Patent Office
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light
hoe
optical
imaging
optical system
Prior art date
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Pending
Application number
EP22726036.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Siemen KÜHL
Marc Junghans
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jenoptik AG
Original Assignee
Carl Zeiss Jena GmbH
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Publication date
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Priority claimed from DE102021123515.4A external-priority patent/DE102021123515A1/de
Application filed by Carl Zeiss Jena GmbH filed Critical Carl Zeiss Jena GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • Various examples relate to a system that includes multiple holographic optical elements to create a floating hologram.
  • a system of multiple HOEs is used to create a high quality hologram.
  • an imaging HOE that is set up by suitable exposure such that it generates a hologram with a desired motif when subsequently illuminated can be used.
  • a light-shaping HOE can be used; the light that illuminates the imaging HOE can be shaped by the light-shaping HOE.
  • An optical system thus includes an imaging HOE.
  • the imaging HOE is set up to create a floating hologram based on light. This floating hologram is placed in a volume outside of the imaging HOE.
  • the optical system includes a light source.
  • the light source is set up to emit the light along a beam path to the imaging HOE.
  • the optical system also includes a light-shaping HOE. This is arranged in the beam path between the light source and the imaging HOE and is set up to apply one or more light-shaping functionalities to the light.
  • exemplary light-shaping functionalities are, for example: spectral filtering, ie selection of a smaller wavelength range of the incident light; Filtering in angular space, that is, for example, selection of a smaller angular spectrum with which the light propagates along the beam path; as well as arrangement of the light in spatial space, for example to deflect the light towards the imaging HOE and/or to illuminate the imaging HOE homogeneously.
  • a method of manufacturing an optical system includes providing an imaging HOE. This is set up to create a floating hologram based on light. The levitated hologram is placed in a volume outside of the imaging HOE. The method also includes providing a light source. This is set up to the light along a beam path to send imaging HOE. The method also includes providing a light shaping HOE. This is arranged in the beam path between the light source and the imaging HOE and set up to apply one or more light-shaping functionalities to the light.
  • FIG. 1 is a schematic view of an optical system including a light-shaping HOE and an imaging HOE in series along a ray path of light, according to various examples.
  • FIG. 2 illustrates an example implementation of the optical system of FIG. 1 according to various examples.
  • FIG. 3 illustrates spectral filtering that can be provided by the light-shaping HOE according to various examples.
  • FIG. 4 illustrates an example implementation of the optical system of FIG. 1 according to various examples.
  • FIG. 5 illustrates an example implementation of the optical system of FIG. 1 according to various examples.
  • FIG. 6A illustrates an exemplary integration of an optical system according to various examples in an interior screen of a motor vehicle.
  • FIG. 6B is a perspective view of the implementation of the optical system of FIG. 2.
  • FIG. 7 is a flowchart of an example method.
  • FIG. 8 is a schematic view of an optical system including a light-shaping HOE and an imaging HOE in series along a ray path of light, and an optical fiber, according to various examples.
  • FIG. 9 is a perspective view of an example implementation of the optical system of FIG. 8 according to various examples.
  • FIG. 10 is a side view of an example implementation of the optical system of FIG. 8 according to various examples.
  • FIG. 11 is a schematic view of an optical system according to various examples, comprising multiple optical channels.
  • FIG. 12 is a schematic view of an optical system according to various examples, including multiple optical channels.
  • FIG. 13 is a schematic view of an optical system according to various examples, comprising multiple optical channels.
  • FIG. 14 is a perspective view of an example implementation of the optical system of one of the FIGS. 11 to 13 according to various examples.
  • FIG. 15 is a perspective view of an example implementation of the optical system of one of the FIGS. 11 to 13 according to various examples.
  • FIG. 16 is a side view of an example implementation of the optical system of one of the FIGS. 11 to 13 according to various examples.
  • FIG. 17 is a perspective view of the implementation of the optical system of FIG. 16
  • FIG. 18 is a perspective view of an example implementation of the optical system of one of the FIGS. 11 to 13 according to various examples.
  • FIG. 19 is a perspective view of the implementation of the optical system of FIG. 18
  • FIG. 20 schematically illustrates a controller for multiple optical channels according to various examples.
  • FIG. 21 is a flowchart of an example method.
  • the hologram can display an image, such as a button or a sign.
  • the hologram could also reflect several image motifs. For example, a picture could be composed of several motifs, or separate motifs could be displayed.
  • an optical system which includes several HOE.
  • the hologram which is generated by means of a corresponding optical system, can have a particularly large floating height and/or a particularly large depth effect.
  • a distance between a volume, in which the hologram is displayed when an imaging HOE is suitably illuminated, and the imaging HOE can be no smaller than 60% of the lateral dimensions (perpendicular to the pitch) of a refractive index modulated region of the imaging HOE.
  • the hologram can have one or more image motifs.
  • the ver different image motifs can be generated by light that has passed through different beam paths.
  • the imaging HOE can be implemented as a volume HOE, i.e. having a variation of the refractive index in 3-D.
  • a corresponding refractive index modulated area has a 3-D expansion. This variation in refractive index breaks the light with a diffraction pattern, thereby forming the hologram.
  • the bulk HOE is distinguished from a surface HOE, where modulation of the surface of a substrate gives rise to the diffraction pattern. For example, the surface could be wavy.
  • the imaging HOE can be implemented as a transmission HOE or as a reflection HOE.
  • a transmission HOE the refractive index modulated region is illuminated from one side and the hologram is generated in a volume facing the opposite side.
  • reflection HOE the refractive index modulated region is illuminated from one side and the hologram is created in a volume facing the same side.
  • the imaging HOE has a substrate (made of a transparent material that is optically denser than air) on which the refractive index modulated region is deposited.
  • the beam path is coupled into the substrate on the narrow side, then passes through the substrate - eg glass or polymethyl methacrylate - before it hits the refractive index-modulated area.
  • the substrate has a layer thickness that is significantly greater than the layer thickness of the refractive index-modulated area.
  • the so-called reconstruction angle describes the angle at which the light hits the refractive index-modulated area. This can be along a surface of the be arranged imaging HOE. Light that is not diffracted by the refractive index modulated region to create the hologram can then experience total reflection at the surface of the imaging HOE and be reflected back into the substrate.
  • an absorbing material absorbs such light that is reflected back (beam dump); as a result, the reproduction of the hologram is not disturbed by "background light”.
  • the substrate in other examples, however, it would also be conceivable for the substrate to implement an optical waveguide.
  • the light reflected back at the surface of the imaging HOE is then reflected at another surface of the optical fiber and impinges again on the imaging HOE.
  • the optical waveguide can thus be arranged below the imaging HOE and can extend along the imaging HOE, and the light propagating in the optical waveguide can be used to illuminate the imaging HOE.
  • the imaging HOE is attached to an outer surface of the optical waveguide. This enables a particularly compact design because the thickness of the substrate forming the optical waveguide can be less than the lateral dimensions of the imaging HOE. For example, it would be conceivable that a thickness of the optical fiber perpendicular to the imaging HOE (ie along a direction extending away from the imaging HOE) is no greater than 20% of a length of the imaging HOE along the optical fiber.
  • the optical system can include a light source. This is set up to emit the light along a beam path to the imaging HOE.
  • the beam path can be defined, for example, by the optical axis of the corresponding optical channel with the optical components. The light propagates along the beam path towards the imaging HOE.
  • the light source preferably emits light in the visible spectrum, in particular between 380 nm and 780 nm.
  • one or more light emitting diodes may be used as the light source.
  • Light-emitting diodes are particularly simple, long-lasting and inexpensive and have sufficient optical properties, in particular with regard to the coherence of the emitted light, for a large number of lighting functions, in particular a special holographic lighting function. LEDs are particularly efficient.
  • a light emitting diode could have a light emitter (active area that emits photons) that has dimensions between 0.5 x 0.5 mm 2 and 1 x 1 mm 2 . It can be particularly advantageous to use small emitter areas for the applications mentioned.
  • the reconstruction wave - i.e. the wave front of the light during illumination - corresponds as closely as possible to the reference wave when recording the hologram - i.e. with the wave front of the light during exposure.
  • the exposure takes place with lasers, which in principle represent a point light source. Accordingly, it is advantageous if the LEDs used for the reconstruction have the smallest possible emitter areas and thus the assumption of a point light source is more accurate.
  • a further improvement in the illumination of the imaging HOE can be achieved by using a light-shaping HOE, which is arranged in the beam path between the light source and the imaging HOE.
  • the optical system can also be made particularly compact, i.e. have small external dimensions.
  • the light-shaping HOE can implement various light-shaping functionalities. Overall, this can improve the illumination of the imaging HOE.
  • TAB. 1 Various light shaping functionalities that can be provided by the light shaping HOE. Such light-shaping functionalities can be used to achieve a homogeneous angle and wavelength spectrum for the illumination of the imaging HOE, so that a hologram can be reconstructed that is at a large distance from the refractive index-modulated area of the imaging HOE and has a large depth of focus.
  • the light-shaping HOE In principle, various implementations for the light-shaping HOE are conceivable. For example, it would be possible for the light-shaping HOE to deflect the beam path into reflection geometry. That is, a reflection HOE can be used.
  • a reflection HOE is wavelength-selective, i.e. only light of a narrow wavelength spectrum is efficiently diffracted for a specific exit angle.
  • the spectral filtering according to Table 1: Example I can be achieved.
  • a full width at half maximum of the wavelength spectrum of the light after spectral filtering could be achieved, which is not larger than 10 nm, in particular not larger than 5 nm. This allows a better reconstruction of the image in the form of the hologram to be achieved because of smearing and ghosting - which could otherwise arise with a broadband-ended illumination of the imaging HOE - can be avoided.
  • the light-shaping HOE Similar to what was described above in connection with the imaging HOE, it would be conceivable for the light-shaping HOE to be attached to an outer surface of an optical waveguide.
  • the light-shaping HOE and the imaging HOE can be applied to different outer surfaces of the optical waveguide.
  • the optical system can have multiple optical channels. Each optical channel can be characterized at least by a corresponding beam path. Light associated with the respective optical channel propagates along this beam path.
  • the beam paths can be separated by diaphragm elements. This means that the beam paths can be defined, for example, by the optical axes of specific optical elements of the respective optical channel, for example by corresponding collimator lenses.
  • each optical channel may have an associated light-shaping HOE.
  • the light-shaping HOE of different optical channels can be formed by a common lattice structure, i.e. different areas of the common lattice structure are illuminated by the light of different optical channels.
  • each optical channel can have an associated light source.
  • a light source it would also be conceivable for a light source to provide light for a number of optical channels.
  • a corresponding holographic lighting function is assigned to each optical channel.
  • the lighting function can, for example, include the display of an image motif, so that each optical channel reconstructs one or more image motifs.
  • a common lighting function for example an image motif extending over the entire hologram surface, can also be implemented, with each channel correspondingly reconstructing a part of the common image motif.
  • Special holograms can be generated by using multiple optical channels.
  • a corresponding control can be provided, which is set up to control light sources of different optical channels separately or together.
  • holograms can be generated that can display different motifs, for example depending on which optical channel is activated.
  • the controller can be set up, for example, to control light sources of different channels separately or together depending on a preset motif of an image motif of the hologram. It would also be conceivable that holograms with flexibly adjustable brightness are generated, depending on how many optical channels are activated. The controller can therefore be set up to control light sources of different optical channels separately or jointly depending on a brightness specification of an image motif of the hologram. In this case, therefore, an overlapping area of the imaging HOE can be illuminated with the light of multiple optical channels; a common image motif is then reconstructed there, which appears lighter or darker depending on how many optical channels are activated.
  • the channels can be arranged next to one another, so that a row-by-row or column-by-column reconstruction is made possible. This means that the beam paths of the various optical channels run parallel or perpendicular to one another, at least in some areas.
  • the optical channels can also be arranged in a lattice structure, so that a row-by-row and column-by-column reconstruction is provided.
  • the channels can also be arranged in a diagonal direction or in further azimuthal angles to one another. An angle between the beam paths can therefore be in the range from 45° to 90°, for example.
  • FIG. 1 illustrates aspects related to an optical system 110.
  • FIG. FIG. 1 is a schematic representation of the optical system 110 set up to generate a hologram 150.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the optical system 110 set up to generate a hologram 150.
  • the optical system 110 includes a light source 111.
  • the light source 111 can be implemented by one or more light emitting diodes.
  • the light source 111 is set up to emit light 90 along a beam path 81 .
  • the light 90 is used to create the hologram 150 . This defines a corresponding optical channel 31.
  • Various optical components 171 , 120 , 130 are arranged along the beam path 81 .
  • a refractive or mirror-optical optical element 171 , 172 it would be possible for a refractive or mirror-optical optical element 171 , 172 to be arranged in the beam path 81 between the light source 81 adjacent to the light source 111 .
  • This refractive or mirror-optical optical element is set up to collect the light 90 .
  • the optical element 171, 172 could be implemented by a concave mirror or lens - ie a collimator lens.
  • the light 90 propagates further along the ray path 81 toward a light-shaping HOE 120.
  • Various light-shaping functionalities that may be provided by the light-shaping HOE 120 have been discussed above in the context of TAB. 1 described.
  • the imaging HOE 130 is configured to generate the floating hologram 150 based on the light 90.
  • optical system 110 Various structural implementations of the optical system 110 are conceivable. Some implementations are described below, for example in connection with FIG. 2.
  • FIG. 2 illustrates aspects related to the optical system 110.
  • FIG. 2 shows an exemplary structural implementation of the optical system 110.
  • the optical system 110 does not include a refractive or specular optical element that would be arranged in the beam path 81 between the light source 111 and the light-shaping HOE 120.
  • the light source 111 emits the light 90 with a significant divergence, ie with a comparatively wide angular spectrum.
  • FIG. 2 shows, by way of example, rays of the light 90 along the beam path 81 (“ray tracing”).
  • the light 90 impinges on the light shaping HOE 120 .
  • the light-shaping HOE 120 comprises a substrate 122 and a refractive index-modulated region 121.
  • the light-shaping HOE 120 redirects the light 90 along the optical path in reflection geometry.
  • reflection holograms such as reflection hologram 120
  • reflection hologram 120 are wavelength selective - that is, they diffract light for a specific angle only efficiently for a specific range of wavelengths - spectral filtering results.
  • Spectral filtering is also shown in FIG. 3 shown.
  • FIG. 3 illustrates the efficiency of diffraction into a specific solid angle as a function of wavelength. Illustrated are the wavelength spectrum 601 of the incident light (shown with the dashed line) and the wavelength spectrum 602 (solid line) of the diffracted light.
  • the full width at half maximum 612 of the spectrum of the diffracted light is not more than 30%, optionally not more than 40%, further optionally not more than 50% of the full width at half maximum 611 of the emission spectrum of the light source, ie the spectrum of the incident light.
  • the full width at half maximum 612 of the diffracted light is not larger than 10 nm, optionally larger than 5 nm.
  • the light 90 that impinges on the imaging HOE 130 has a narrower bandwidth than the light 90 that is emitted by the light source 111.
  • the angle of reflection 125 at which the light-shaping HOE 120 reflects the light along the optical path 81 is also shown.
  • the angle of incidence 126 of the light 90 on the light shaping HOE 120 is also shown.
  • These angles 125, 126 correspond to the angles at which reference light impinges on the light-forming HOE 120 from two different laser sources when the light-forming HOE 120 is exposed.
  • This reflection angle 125 may correspond to the Brewster angle of the substrate 122 material. This means that the light 90 redirected by the light-shaping HOE 120 is linearly polarized. By using Brewster's angle during the exposure, unwanted interactions due to different polarizations of the light 90 during the exposure of the light-shaping HOE 120 can be avoided.
  • the angle of incidence 126--in the illustrated example of FIG. 2, the angle of incidence 126 is 0°, that is, normal to incidence on the light-shaping HOE 120; in principle, however, other values would also be possible—in this case, it is selected such that Fresnel reflections of the light 90 are oriented away from the imaging HOE 130 . As a result, the quality of the illumination of the imaging HOE 130 can be additionally increased.
  • FIG. 2 also shows a so-called reconstruction angle 135.
  • the reconstruction angle 135 denotes the direction along which the light 90 along the Beam path 81 impinges on the refractive index-modulated area 131 of the imaging HOE 130 .
  • This reconstruction angle 135 is defined by the reflection angle 125, the relative location of the light-shaping HOE 120 to the imaging HOE 130, and the refraction at the air-to-substrate 132 interface.
  • the hologram 150 is generated in a volume 159 that is located at a distance 155 from the refractive index modulated region 131 of the imaging HOE 130, based on the light 90.
  • the hologram 150 is generated in a volume 159 that is located at a distance 155 from the refractive index modulated region 131 of the imaging HOE 130, based on the light 90.
  • a floating hologram 150 is thus generated.
  • the thickness 134 of the substrate 132 is dimensioned comparatively large.
  • the thickness 134 of the substrate 132 is dimensioned such that the light 90 illuminates the entire lateral surface of the refractive index-modulated region 131 of the imaging HOE 130 without being reflected on a rear side 139 of the substrate 132 facing away from the imaging HOE 130 .
  • the substrate 132 in the example shown in FIG. 2 does not implement any functionality of an optical waveguide.
  • a light-absorbing material could be attached to the back 139 (so-called “beam dump”).
  • one or more further beam-shaping components can be arranged along the beam path 81 between the light source 111 and the light-shaping HOE 120 .
  • a lens 171 - see FIG. 4 - or a mirror 172 - see FIG. 5 - to be used.
  • the light yield can be increased, ie a larger amount of the light 90 emitted by the light source 111 can be used to illuminate the imaging HOE 130 .
  • Such a refractive or mirror-optical optical element 171, 172 which is arranged in the beam path 81 between the light source 111 and the light-shaping HOE 120, can collect/shape the light in a horizontal and/or vertical direction. Since “vertical” denotes a direction in the plane of the drawing; “horizontal” means a direction perpendicular thereto (cf. FIG. 6B). Accordingly, rotationally symmetrical, cylindrical or anamorphic optics can be used.
  • FIG. 6A illustrates aspects related to an integration of the optical system 110 with an interior screen 201 of a motor vehicle.
  • the imaging HOE 130 is arranged in a recess in the interior panel 201 flush with the interior panel 201, and the hologram 150 - in the example shown an on/off button - offset to the surface of the interior panel 201 in a volume in the Interior of the motor vehicle is shown.
  • the flying height of the hologram 150 - i.e. the distance 155, see FIG. 2 - may be greater than 20mm, for example 30mm.
  • the reconstruction angle 135 (compare FIG. 2) can typically be in a range from 60° to 80°, for example at 70°.
  • the substrate 132 of the imaging HOE 130 can be made of glass, for example, and have a thickness 134 (drawn in FIG. 2) of 20 mm. This thickness 134 can also be selected to be smaller given a larger reconstruction angle 135 or a smaller lateral dimension 136 (also shown in FIG. 2) of the refractive index-modulated region 131 .
  • the distance between the light-shaping HOE 120 and the coupling surface of the substrate 132 of the imaging HOE 130 is chosen such that the beam of light 90 from the light source 111 to the light-shaping HOE 120 is not cut off by the substrate 132 of the imaging HOE 130 (bottom right corner of substrate 132 in FIG.2).
  • the distance from the light source 111 to the light-forming HOE 120 can be desirable to choose the distance from the light source 111 to the light-forming HOE 120 as large as possible, so that the light source 111 has the best possible properties of a point light source.
  • a greater distance between the light source 111 can also illuminate a larger area of the imaging HOE 130, for example perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 2 or along and/or perpendicular to the lateral dimension 136 (the corresponding depth direction is in FIG. 6B visible).
  • the distance selected should not be too large in order to form as much light 90 as possible from the light source 111 in the vertical direction with the light-shaping HOE 120 (that is, corresponds to the height of the light-shaping HOE 120).
  • a range of 50 mm to 100 mm has been identified as helpful as a distance, for example 70 mm in particular.
  • the parameters of the reconstruction angle 135 of the imaging HOE 130 and the distance between the light source 111 and the light-shaping HOE 120 can be used to set the best possible lighting situation.
  • FIG. 7 is a flow chart of an exemplary method of manufacturing an optical system.
  • the optical system 110 can be manufactured according to one of the examples discussed above.
  • Optional blocks are shown in FIG. 7 shown with dashed lines.
  • an imaging HOE is first provided.
  • the imaging HOE 130 may be implemented according to the examples described above.
  • block 3005 could include exposing the imaging HOE 130 to reference light from multiple interfering laser light sources. In this way, the refractive index-modulated area can be formed on a corresponding substrate. This defines the reconstruction angle 135 .
  • providing a light-shaping HOE occurs.
  • the light-shaping HOE 120 can be provided according to the examples described above.
  • Block 3010 may include exposing the light-shaping HOE 120 to reference light from multiple interfering laser light sources.
  • this can Angle of reflection of the light-shaping HOE can be specified.
  • the angle of reflection corresponds to the angle of illumination from one of the interfering laser light sources, and this angle can be set equal to the Brewster's angle of the light-shaping HOE.
  • the light-shaping HOE can be designed in particular in reflection geometry; In principle, however, an implementation as a transmission HOE would also be possible.
  • a corresponding grating that diffracts and reflects incident light can perform spectral filtering and filtering in angular space, as in TAB. 1 discussed, provide.
  • the appropriate size and arrangement of the light-shaping HOE in relation to the imaging HOE from block 3005 can ensure that the refractive index-modulated region of the imaging HOE, especially in edge-lit geometry, is illuminated homogeneously .
  • a light source may be provided.
  • this can be arranged at a suitable distance from the light-shaping HOE.
  • the optical system obtained in this way could optionally be integrated into a panel, for example an interior panel of a motor vehicle.
  • FIG. 8 illustrates aspects related to the optical system 110.
  • FIG. FIG. 8 is a schematic representation of the optical system 110 set up to generate a hologram 150.
  • the optical system 110 of FIG. 8 basically corresponds to the optical system 110 from FIG. 1.
  • the optical system 110 in FIG. 8 also includes an optical fiber 301.
  • the optical fiber 301 guides the beam path 81 of the light 90, generally speaking, to the imaging HOE 130.
  • the optical fiber 301 also guides the light 90 to the light-forming HOE 120 and further from the light-forming HOE 120 to the imaging HOE 130.
  • the optical waveguide 301 can guide the light, for example by total reflection at its boundary surfaces, to the surrounding thinner optical medium.
  • a coupling surface 302 of the optical waveguide 301 is arranged between the refractive or mirror-optical element 171, for example a collimator lens, and the light-shaping HOE 120. If, for example, a refractive collimator lens is used, the in-coupling surface 302 could be oriented perpendicular to the optical axis of the collimator lens.
  • the in-coupling surface 302 may be arranged, for example, between the light-shaping HOE 120 and the imaging HOE 130 .
  • optical fiber 301 may implement substrate 132 on which imaging HOE 130 is disposed.
  • the thickness 134 of the substrate 132 or the optical waveguide 301 can be dimensioned comparatively small (e.g. compared to the scenario in FIG. 2).
  • FIG. 9 and FIG. 10 Such a scenario is shown in FIG. 9 and FIG. 10 for an exemplary structural implementation.
  • FIG. 9 is a perspective view of an example structural implementation of the optical system 110 of FIG. 8 with the optical fiber 301.
  • FIG. 10 is a side view of the structural implementation of the optical system 110 of FIG. 9.
  • the optical waveguide 301 is made of bulk material, for example glass or plastic.
  • the optical waveguide 301 can be implemented as an optical block 350 .
  • the light-forming HOE 120 is applied to an outer surface 308 of the optical waveguide 301 and the imaging HOE 130 is applied to an outer surface 309 of the optical waveguide 301 perpendicular thereto.
  • the light-shaping HOE 120 and the imaging HOE 130 may be disposed on different exterior surfaces.
  • FIG. 9 it can be seen that the light impinges on the refractive index modulated region 131 of the imaging HOE 130 multiple times by reflection in the optical fiber 301 (unlike in FIG.
  • the thickness 134 is thus much smaller than the lateral dimension 136, or in particular the length along the optical waveguide 301. In general, the thickness 134 cannot be greater than 20% of the length of the imaging HOE 130 along the optical waveguide 301.
  • the beam cross section of the light 90 can also be reduced.
  • the lateral extent of the light-shaping HOE 120 can thus be reduced, which makes the optical system 110 even more compact.
  • FIG. 11 illustrates aspects related to an optical system 110.
  • FIG. FIG. 11 is a schematic representation of the optical system 110 set up to generate a hologram 150.
  • FIG. The optical system 110 in the example of FIG. 11 comprises two optical channels 31, 32.
  • the optical channel 31 corresponds to the example in FIG. 8 and has already been mentioned in connection with FIG. 8 discussed.
  • the optical system 110 also includes the additional optical channel 32. This is implemented analogously to the optical channel 31, ie includes a light source 111#, a light-shaping HOE 171#, and an optical waveguide 301# with a corresponding coupling surface 302#.
  • the optical system 110 can also include an aperture element 39 which is arranged between the optical channels 31 , 32 and prevents crosstalk of light between the optical channels 31 , 32 .
  • the screen element 39 can be made of light-absorbing material.
  • the aperture element 39 can extend, for example, between the respective light sources 111, 111# up to the collimator lenses 171, 171# (or generally up to refractive or specular optical elements, as discussed above). After collimation, the aperture can be dispensable.
  • optical channels 31, 32 are configured accordingly.
  • the optical channels 31, 32 it is possible for the optical channels 31, 32 to be configured differently with regard to the arrangement and/or presence of optical elements.
  • the optical fiber 301 and/or the optical fiber 301# can be dispensed with.
  • the optical channels 31, 32 address different imaging HOEs 130, 130#, which each generate a corresponding hologram 150-1, 150-2 by means of the light 90, 90#.
  • the optical channels 31, 32 address the same imaging HOE 130, for example in different or overlapping areas. Such examples are shown in FIG. 12 and FIG. 13 shown.
  • the first optical channel 31 is configured to illuminate the area 801 of the imaging HOE with the light 90 and the second optical channel 32 is configured to illuminate the area 802 of the imaging HOE 130 with the light 90#.
  • the area 801 and the area 802 are arranged side by side. This makes it possible for a common image motif to be reconstructed in the form of the hologram 150-3 by means of the light 90 and the light 90# if both optical channels 31, 32 are activated at the same time.
  • the corresponding image motif can have a particularly large area.
  • the optical channel 31 to illuminate a first area of the imaging HOE 130 with the light 90 and the optical Channel 32 with the light 90# illuminates a second area of the imaging HOE 130, where the first area and the second area have a common area of overlap.
  • FIG. 13 shows one such example.
  • optical channel 31 is configured to illuminate area 811 of imaging HOE 130 with light 90 and optical channel 32 is configured to illuminate area 812 of imaging HOE 130 with light 90#.
  • the area 801 and the area 802 have an overlapping area 813, which is therefore served by both optical channels.
  • light 90 is used to create an image in the frame of the hologram 150-4 and light 90# is used to create an image in the frame of the hologram 150-5.
  • image motifs can be arranged in the same spatial area (this is not represented in the schematic view of FIG. 13). In this way, changing image motifs can be displayed at the same position, depending on which optical channel 31, 32 is activated. Also, different color images can be realized in one area (when the light 90 and the light 90# use different wavelengths for reconstruction).
  • Such a geometry is particularly advantageous since it allows the image motifs to be separated both in terms of wavelength and in terms of the reconstruction angle, and crosstalk between the optical channels can thus be avoided. It would also be conceivable to switch the brightness step by step by switching on individual optical channels (with the same image motif and color).
  • a corresponding separation of the optical channels - to create different holograms 150-4, 150-5 - can be implemented in different ways.
  • different reconstruction angles are used for light 90 and light 90#. This means that the light 90 and the light 90# impinge on the imaging HOE 130 at different angles.
  • the different optical channels could be associated with light of different wavelengths.
  • light source 111 of optical channel 31 could be configured to emit light 90 with a first emission spectrum and light source 111# of optical channel 32 could be configured to emit light 90# with a second emission spectrum.
  • the emission spectra can differ from each other.
  • the image motifs of the holograms 150-4, 150-5 can be displayed with different colors, even in the same spatial area. Crosstalk can be avoided.
  • the emission spectra could then be separated by means of the light-shaping HOE 120, 120#.
  • the spectral filtering of the light-shaping HOE 120 of the optical channel 31 could be one Pass part of the light 90 in a first wavelength range and spectral filtering of the light-shaping HOE 120# of the optical channel 32 could pass part of the light 90# in a second wavelength range, the first wavelength range being different than the second wavelength range.
  • the image motifs of the holograms 150-4, 150-5 can be displayed with different colors, even in the same spatial area. Crosstalk can be avoided.
  • FIG. 14 is a perspective view showing three optical channels 31, 32, 33 having optical paths 81, 81#, and 81## that are parallel to each other.
  • the collimator lenses 171, 171#, 171## are also integrally formed as a lens array.
  • the collimator lenses 171, 171#, 171## could be manufactured in a co-injection molding process or a co-3D printing process.
  • FIG. 15 is an extension of the example of FIG. 14.
  • a total of six optical channels 31-36 are used, with the optical channels 31-33 and 34-36 being arranged perpendicular to one another (ie the corresponding beam paths enclose an angle of 90° with one another).
  • Channels 31-33 correspond to the example of FIG. 14; channels 34-36 also correspond to the example of FIG. 14
  • a row-column array can be formed for different imaging HOEs 130 or at least different areas of a common imaging HOE.
  • a row-column array of different image motifs could be reconstructed.
  • the optical paths of the different optical channels could form different angles with one another, for example in the range from 45° to 90°.
  • FIG. 16 is another example of a possible implementation of the optical system 110 with two optical channels 31, 32, whose optical paths 81, 81# run parallel to one another, namely at an angle of 180° to one another. The reconstruction angles thus differ by 180° in the azimuthal direction.
  • FIG. 17 is a corresponding perspective view of the optical system of FIG. 16
  • FIG. 18 and FIG. 19 show an optical system 110 in two different perspective views, which is an extension of the optical system 110 from FIG. 16 and FIG. 17 is
  • the optical system 110 in FIG. 18 and FIG. 19 uses four optical channels 31-34, with two channels each having optical paths that run parallel to one another and each correspond to the optical system 110 of FIG. 16 or FIG. 17 correspond.
  • FIG. 20 schematically illustrates a controller according to various examples.
  • a data processing system 901 is shown, which comprises a processor 902 and a memory 903.
  • the data processing system 901 implements the controller that can control multiple optical channels of an optical device as described above.
  • the processor 902 can load and execute program code from the memory 903 .
  • the processor 902 can then turn on and off individual light sources associated with different optical channels of the optical device separately by issuing instructions via an interface 904 accordingly.
  • the processor 902 can thus control several light sources of different channels either separately or together.
  • FIG. 21 is a flowchart of an example method.
  • the method of Figure 21 is for controlling an optical device having multiple optical channels.
  • the optical device 110 can be controlled as described above.
  • the method from FIG. 21 could be executed by a controller, for example by the processor 902 of the data processing system 901, based on program code from the memory 903 (compare FIG. 20).
  • box 920 it is checked whether a first optical channel should be switched on. For this purpose, for example, it could be checked whether a certain image motif of a floating hologram should be displayed, the image motif which is to be displayed being generated by the first optical channel. For this purpose, a default motif - which is obtained, for example, from a display control or a user input - can be taken into account. If, for example, different imaging HOEs 130, 130# are addressed by the different optical channels (see FIG. 11), then, for example, different buttons or parts of the image can be switched on/off.
  • a first light source associated with the first optical channel is turned on.
  • a check is made according to the check in box 920 but for another optical channel.
  • Box 935 then corresponds to box 925 again, but for the further optical channel.
  • the optical channels can therefore be controlled individually.

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Abstract

Ein optisches System (110) umfasst ein bildgebendes holographisch optisches Element (130), das ein schwebendes Hologramm (150) erzeugt. Ein vorgeschaltetes lichtformendes holographisch optisches Element (120) bewirkt eine Spektralfilterung des Lichts (90).

Description

B ESC H RE I B U N G
OPTISCHES SYSTEM FÜR SCHWEBENDE HOLOGRAMME
TECHNISCHES GEBIET
Verschiedene Beispiele betreffen ein System, welches mehrere holographische optische Elemente umfasst, um ein schwebendes Hologramm zu erzeugen.
HINTERGRUND
Es sind Techniken bekannt, um mittels eines bildgebenden holographischen optischen Elements (HOE) ein schwebendes Hologramm zu erzeugen. Ein solches schwebendes Hologramm wird in einem Volumen erzeugt, das außerhalb des bildgebenden HOE an geordnet ist. Das bedeutet, dass das Hologramm versetzt zum bildgebenden HOE an geordnet ist. Dadurch kann eine optische „Schwebewirkung“ erzeugt werden, das Holo gramm steht frei im Raum.
Es wurde festgestellt, dass bei Hologrammen mit großer Tiefe bzw. großem Abstand zum bildgebenden HOE besonders hohe Anforderungen an die Güte der Beleuchtung des bildgebenden HOE zu stellen sind.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches System bereitzustellen, welches ein schwebendes Hologramm mit hoher Güte erzeugen kann. Es ist auch Auf gabe der Erfindung, ein kompaktes optisches System bereitzustellen, welches ein schwebendes Hologramm ausbilden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen. Gemäß verschiedenen Beispielen wird ein System aus mehreren HOE verwendet, um ein Hologramm mit hoher Güte zu erzeugen. Insbesondere kann ein bildgebendes HOE, das durch eine geeignete Belichtung so eingerichtet ist, dass es bei anschließender Be leuchtung ein Hologramm mit einem gewünschten Motiv erzeugt, verwendet werden. Ferner kann ein lichtformendes HOE verwendet werden; das Licht, mit dem das bildge bende HOE beleuchtet wird, kann durch das lichtformende HOE geformt werden.
Ein optisches System umfasst also ein bildgebendes HOE. Das bildgebende HOE ist eingerichtet, um basierend auf Licht ein schwebendes Hologramm zu erzeugen. Dieses schwebende Hologramm ist in einem Volumen außerhalb des bildgebenden HOE ange ordnet. Ferner umfasst das optische System eine Lichtquelle. Die Lichtquelle ist einge richtet, um das Licht entlang eines Strahlengangs zum bildgebenden HOE auszusen den. Das optische System umfasst außerdem noch ein lichtformendes HOE. Dieses ist im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem bildgebenden HOE angeordnet und ist eingerichtet, um ein oder mehrere lichtformende Funktionalitäten auf das Licht anzu wenden.
Dabei können grundsätzlich unterschiedlichste lichtformende Funktionalitäten bereitge stellt werden, beispielsweise einzeln oder auch kumulativ. Beispielhafte lichtformende Funktionalitäten sind zum Beispiel: Spektralfilterung, das heißt Selektion eines kleineren Wellenlängenbereichs des einfallenden Lichts; Filterung im Winkelraum, das heißt zum Beispiel Selektion eines kleineren Winkelspektrums, mit dem das Licht entlang des Strahlengangs propagiert; sowie Anordnung des Lichts im Ortsraum, so zum Beispiel das Licht hin zum bildgebenden HOE umzulenken und/oder das bildgebende HOE ho mogen zu beleuchten.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems umfasst das Bereitstellen eines bildgebenden HOE. Dieses ist eingerichtet, um basierend auf Licht ein schwebendes Hologramm zu erzeugen. Das schwebende Hologramm ist in einem Volumen außerhalb des bildgebenden HOE angeordnet. Außerdem umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer Lichtquelle. Diese ist eingerichtet, um das Licht entlang eines Strahlengangs zum bildgebenden HOE auszusenden. Das Verfahren umfasst auch das Bereitstellen eines lichtformenden HOE. Dieses ist im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem bild gebenden HOE angeordnet und eingerichtet, ein oder mehrere lichtformende Funktiona litäten auf das Licht anzuwenden.
Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
FIG. 1 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen, welches ein lichtformendes HOE und ein bildgebendes HOE in Reihenschal tung entlang eines Strahlengangs von Licht umfasst.
FIG. 2 illustriert eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems aus FIG. 1 gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 3 illustriert eine Spektralfilterung, die vom lichtformenden HOE gemäß verschiede nen Beispielen bereitgestellt werden kann.
FIG. 4 illustriert eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems aus FIG. 1 gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 5 illustriert eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems aus FIG. 1 gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 6A illustriert eine beispielhafte Integration eines optischen Systems gemäß ver schiedenen Beispielen in eine Innenraumblende eines Kraftfahrzeugs.
FIG. 6B ist eine perspektivische Ansicht der Implementierung des optischen Systems aus FIG. 2. FIG. 7 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.
FIG. 8 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen, welches ein lichtformendes HOE und ein bildgebendes HOE in Reihenschal tung entlang eines Strahlengangs von Licht umfasst, sowie einen Lichtwellenleiter. FIG. 9 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Systems aus FIG. 8 gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 10 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Sys tems aus FIG. 8 gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 11 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen, welches mehrere optische Kanäle umfasst.
FIG. 12 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen, welches mehrere optische Kanäle umfasst.
FIG. 13 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen, welches mehrere optische Kanäle umfasst. FIG. 14 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Systems aus einer der FIGs. 11 bis 13 gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 15 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Systems aus einer der FIGs. 11 bis 13 gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 16 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Sys- tems aus einer der FIGs. 11 bis 13 gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 17 ist eine Perspektivansicht der Implementierung des optischen Systems aus FIG. 16.
FIG. 18 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften Implementierung des optischen Systems aus einer der FIGs. 11 bis 13 gemäß verschiedenen Beispielen. FIG. 19 ist eine Perspektivansicht der Implementierung des optischen Systems aus FIG. 18.
FIG. 20 illustriert schematisch eine Steuerung für mehrere optische Kanäle gemäß ver schiedenen Beispielen.
FIG. 21 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFUHRUNGSFORMEN
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen glei che Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Re präsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren darge stellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird.
Nachfolgend werden Techniken beschrieben, die es ermöglichen, ein schwebendes Ho logramm zu erzeugen. Das Hologramm kann ein Bildmotiv wiedergeben, etwa einen Knopf oder ein Hinweisschild. Das Hologramm könnte auch mehrere Bildmotive wieder geben. Z.B. könnte ein Bild durch mehrere Bildmotive zusammengesetzt werden, oder es könnten getrennte Bildmotive wiedergegeben werden.
Dazu wird ein optisches System verwendet, welches mehrere HOE umfasst.
Das Hologramm, welches mittels eines entsprechenden optischen Systems erzeugt wird, kann eine besonders große Schwebehöhe und/oder eine besonders große Tiefen wirkung aufweisen. Beispielsweise könnte ein Abstand zwischen einem Volumen, in dem das Hologramm bei geeigneter Beleuchtung eines bildgebenden HOE dargestellt wird, und dem bildgebenden HOE nicht kleiner als 60% der lateralen Abmessungen (senkrecht zum Abstand) eines Brechungsindex-modulierten Bereichs des bildgebenden HOE sein.
Das Hologramm kann grundsätzlich ein oder mehrere Bildmotive aufweisen. Die ver schiedenen Bildmotive können durch Licht erzeugt werden, welches unterschiedliche Strahlengänge durchlaufen hat.
Das bildgebende HOE kann als Volumen-HOE implementiert sein, das heißt eine Varia tion des Brechungsindex in 3-D aufweisen. Ein entsprechender Brechungsindex modu lierter Bereich weist eine 3-D Ausdehnung auf. Diese Variation des Brechungsindex bricht das Licht mit einem Diffraktionsmuster, wodurch das Hologramm ausgebildet wird. Das Volumen-HOE ist abgegrenzt gegenüber einem Oberflächen-HOE, bei welchem eine Modulation der Oberfläche eines Substrats das Diffraktionsmuster hervorruft. Zum Beispiel könnte die Oberfläche wellenförmig ausgebildet sein.
Das bildgebende HOE kann als Transmissions-HOE oder als Reflexions-HOE imple mentiert sein. Bei einem Transmissions-HOE wird der Brechungsindex-modulierte Be reich von einer Seite beleuchtet und das Hologramm wird in einem der gegenüberlie genden Seite zugewendeten Volumen erzeugt. Bei Reflexions-HOE wird der Bre chungsindex-modulierte Bereich von einer Seite beleuchtet und das Hologramm wird in einem derselben Seite zugewendeten Volumen erzeugt.
Zum Beispiel wäre es möglich, dass der Strahlengang des Lichts in Edge-Lit- Geometrie auf das bildgebende HOE auftrifft. Das bedeutet, dass das bildgebende HOE ein Sub strat (aus einem transparenten Material, das optisch dichter ist, als Luft) aufweist, auf welchem der Brechungsindex-modulierte Bereich aufgebracht ist. Der Strahlengang wird auf der Schmalseite in das Substrat eingekoppelt, durchläuft dann das Substrat - z.B. Glas oder Polymethylmethacrylat -, bevor er auf den Brechungsindex-modulierten Be reich auftrifft. Typischerweise weist das Substrat eine Schichtdicke auf, die wesentlich größer ist, als die Schichtdicke des Brechungsindex-modulierten Bereichs. Der sog. Re konstruktionswinkel bezeichnet denjenigen Winkel, mit dem das Licht auf den Bre chungsindex-modulierten Bereich auftrifft. Dieser kann entlang einer Oberfläche des bildgebenden HOE angeordnet sein. Licht, das nicht durch den Brechungsindex-modu- lierten Bereich gebeugt wird, um das Hologramm zu erzeugen, kann dann Totalreflek- tion an der Oberfläche des bildgebenden HOE erfahren und in das Substrat zurück re flektiert werden.
In manchen Varianten wäre es denkbar, dass ein absorbierendes Material solches zu rückreflektiertes Licht absorbiert (engl beam dump); dadurch wird die Wiedergabe des Hologramms nicht durch „Hintergrundlicht“ gestört.
In anderen Beispielen wäre es aber auch denkbar, dass das Substrat einen Lichtwellen leiter implementiert. Das an der Oberfläche des bildgebenden HOE zurück reflektierte Licht wird dann an einerweiteren Oberfläche des Lichtwellenleiters reflektiert und trifft wieder auf das bildgebende HOE auf. Der Lichtwellenleiter kann also unterhalb des bild gebenden HOE angeordnet sein und sich entlang des bildgebenden HOE erstrecken und das im Lichtwellenleiter propagierende Licht kann zur Ausleuchtung des bildgeben den HOE verwendet werden. Das bildgebende HOE ist dabei auf einer Außenfläche des Lichtwellenleiters angebracht. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauform, weil die Dicke des den Lichtwellenleiter ausbildenden Substrats geringer sein kann, als die lateralen Abmessungen des bildgebenden HOE. Beispielsweise wäre es denkbar, dass eine Dicke des Lichtwellenleiters senkrecht zum bildgebenden HOE (also entlang einer Richtung, die sich weg vom bildgebenden HOE erstreckt) nicht größer ist als 20% einer Länge des bildgebenden HOE entlang des Lichtwellenleiters.
Das optische System kann eine Lichtquelle umfassen. Diese ist eingerichtet, um das Licht entlang eines Strahlengangs zum bildgebenden HOE auszusenden. Der Strahlen gang kann z.B. durch die optische Achse des entsprechenden optischen Kanals mit den optischen Bauteilen definiert sein. Das Licht propagiert entlang des Strahlengangs hin zum bildgebenden HOE.
Die Lichtquelle emittiert vorzugsweise Licht im sichtbaren Spektrum, insbesondere zwi schen 380 nm und 780 nm. In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen können ein oder mehrere Leucht dioden als Lichtquelle verwendet werden. Leuchtdioden sind besonders einfach, langle big und kostengünstig und weisen bezüglich einer Vielzahl von Leuchtfunktionen, insbe sondere holographischer Leuchtfunktion, ausreichende optische Eigenschaften, insbe sondere bezüglich der Kohärenz des ausgesendeten Lichts auf. Leuchtdioden sind be sonders effizient.
Zum Beispiel könnte eine Leuchtdiode einen Lichtemitter (aktive Fläche, die Photonen emittiert) aufweisen, der Abmessungen zwischen 0,5 x 0,5 mm2 und 1 x 1 mm2 aufweist. Es kann insbesondere vorteilhaft sein, für die genannten Anwendungen kleine Emitter Flächen zu verwenden.
Grundsätzlich ist es hilfreich, wenn die Rekonstruktionswelle - d.h. die Wellenfront des Lichts bei Beleuchtung - möglichst übereinstimmt mit der Referenzwelle bei der Auf nahme des Hologramms- d.h. mit der Wellenfront des Lichts bei Belichtung. Die Belich tung erfolgt mit Lasern, die im Prinzip eine Punktlichtquelle darstellen. Dementspre chend ist es vorteilhaft, wenn die zur Rekonstruktion verwendeten LEDs möglichst kleine Emitterflächen besitzen und so der Annahme einer Punktlichtquelle besser ge recht werden.
Verschiedene Beispiele beruhen auf der Erkenntnis, dass eine weitere Verbesserung der Beleuchtung des bildgebenden HOE durch die Verwendung eines lichtformenden HOE erzielt werden kann, welches im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem bildgebenden HOE angeordnet ist. Außerdem kann das optische System durch Verwen dung des lichtformenden HOE auch besonders kompakt ausgebildet werden, d.h. ge ringe Außenabmessungen aufweisen.
Das lichtformende HOE kann verschiedene lichtformende Funktionalitäten implementie ren. Insgesamt kann dadurch die Beleuchtung des bildgebenden HOE verbessert wer den.
Einige solche lichtformenden Funktionalitäten, die vom lichtformenden HOE bereitge stellt werden können, sind nachfolgend im Zusammenhang mit Tab. 1 beschrieben.
TAB. 1 : Verschiedene lichtformende Funktionalitäten, die vom lichtformenden HOE be reitgestellt werden können. Mittels solcher lichtformenden Funktionalitäten kann ein ho mogenes Winkel- und Wellenlängenspektrum der Beleuchtung des bildgebenden HOE erzielt werden, so dass ein Hologramm rekonstruiert werden kann, welches einen gro ßen Abstand zum Brechungsindex-modulierten Bereich des bildgebenden HOE aufweist und eine große Tiefenschärfe aufweist.
Grundsätzlich sind verschiedene Implementierungen für das lichtformende HOE denk bar. Beispielsweise wäre es möglich, dass das lichtformende HOE den Strahlengang in Reflexionsgeometrie umlenkt. Das heißt es kann ein Reflexions-HOE verwendet wer den.
Ein Reflexions-HOE ist wellenlängenselektiv, das heißt es wird für einen bestimmten Austrittswinkel nur Licht eines engen Wellenlängenspektrums effizient gebeugt. Dadurch kann die Spektralfilterung gemäß Tab. 1 : Beispiel I erreicht werden. Zum Beispiel könnte eine Halbwertsbreite des Wellenlängenspektrums des Lichts nach der Spektral filterung erreicht werden, die nicht größer ist als 10 nm, insbesondere nicht größer als 5 nm. Dadurch kann eine bessere Rekonstruktion des Bilds in Form des Hologramms er reicht werden, weil Verschmierung und Geisterbilder - die andernfalls bei einer breitban digen Beleuchtung des bildgebenden HOE entstehen könnten - vermieden werden.
Ähnlich wie obenstehend im Zusammenhang mit dem bildgebenden HOE beschrieben, wäre es denkbar, dass das lichtformende HOE auf einer Außenfläche eines Lichtwellen leiters angebracht ist. Das lichtformende HOE und das bildgebende HOE können auf unterschiedlichen Außenflächen des Lichtwellenleiters aufgebracht sein.
In manchen Beispielen kann das optische System mehrere optische Kanäle aufweisen. Jeder optische Kanal kann zumindest durch einen entsprechenden Strahlengang cha rakterisiert sein. Licht, das dem jeweiligen optischen Kanal zugeordnet ist, propagiert entlang dieses Strahlengangs. Die Strahlengänge können durch Blendenelemente ge trennt sein. Das bedeutet, dass die Strahlengänge zum Beispiel durch die optischen Achsen von bestimmten optischen Elementen des jeweiligen optischen Kanals definiert sein können, etwa von entsprechenden Kollimator-Linsen.
Jeder optische Kanal kann beispielsweise ein zugeordnetes lichtformendes HOE auf weisen. Die lichtformenden HOE unterschiedlicher optischer Kanäle können durch eine gemeinsame Gitterstruktur ausgebildet sein, d.h. unterschiedliche Bereiche der gemein samen Gitterstruktur werden vom Licht unterschiedlicher optischer Kanäle beleuchtet.
Es könnten aber auch separate Gitterstrukturen verwendet werden.
Optional kann jeder optische Kanal eine zugehörige Lichtquelle aufweisen. Es wäre grundsätzlich aber auch denkbar, dass eine Lichtquelle Licht für mehrere optische Ka näle bereitstellt.
Es wäre denkbar, dass jedem optischen Kanal eine entsprechende holographische Leuchtfunktion zugeordnet ist. Die Leuchtfunktion kann z.B. die Anzeige eines Bildmo tivs umfassen, sodass jeder optische Kanal ein oder mehrere Bildmotive rekonstruiert. Weiterhin kann auch eine gemeinsame Leuchtfunktion, z.B. ein sich über die komplette Hologrammfläche erstreckendes Bildmotiv, implementiert werden, wobei jeder Kanal entsprechend ein Teil des gemeinsamen Bildmotivs rekonstruiert. Durch die Verwen dung mehrerer optischer Kanäle können also spezielle Hologramme erzeugt werden. Es kann eine entsprechende Steuerung vorgesehen sein, die eingerichtet ist, um Lichtquel len verschiedener optischer Kanäle getrennt oder gemeinsam anzusteuern. Beispiel weise können Hologramme erzeugt werden, die unterschiedliche Motive anzeigen kön nen, zum Beispiel je nachdem welcher optische Kanal aktiviert wird. Die Steuerung kann z.B. eingerichtet sein, um Lichtquellen unterschiedlicher Kanäle in Abhängigkeit von ei ner Motivvorgabe eines Bildmotivs des Hologramms getrennt oder gemeinsam anzu steuern. Es wäre auch denkbar, dass Hologramme mit flexibel einstellbarer Helligkeit er zeugt werden, je nachdem wie viele optische Kanäle aktiviert sind. Die Steuerung kann also eingerichtet sein, um Lichtquellen unterschiedlicher optischer Kanäle in Abhängig keit von einer Helligkeitsvorgabe eines Bildmotivs des Hologramms getrennt oder ge meinsam anzusteuern. Dabei kann also ein Überlappungsbereich des bildgebenden HOE mit dem Licht mehrerer optischer Kanäle beleuchtet werden; dort wird dann ein ge meinsames Bildmotiv rekonstruiert, das heller oder dunkler erscheint, je nachdem, wie viele optische Kanäle aktiviert sind.
Dabei gibt es unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten der optischen Kanäle. Die Ka näle können nebeneinander angeordnet sein, sodass eine zeilen- oder spaltenweise Rekonstruktion ermöglicht wird. Das bedeutet, dass die Strahlengänge der verschiede nen optischen Kanäle zumindest in Teilbereichen parallel oder senkrecht zueinander verlaufen. Die optischen Kanäle können ebenso in Gitterstruktur angeordnet sein, so dass eine zeilen- und spaltenweise Rekonstruktion gegeben ist. Weiterhin können die Kanäle auch in diagonaler Richtung oder in weiteren azimutalen Winkeln zueinander an geordnet sein. Ein Winkel zwischen den Strahlengängen kann also z.B. im Bereich von 45° bis 90° liegen.
FIG. 1 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit einem optischen System 110. FIG. 1 ist eine schematische Darstellung des optischen Systems 110, welches eingerichtet ist, um ein Hologramm 150 zu erzeugen.
Das optische System 110 umfasst eine Lichtquelle 111. Die Lichtquelle 111 kann durch ein oder mehrere Leuchtdioden implementiert werden. Die Lichtquelle 111 ist eingerich tet, um Licht 90 entlang eines Strahlengangs 81 auszusenden. Das Licht 90 wird dazu verwendet, um das Hologramm 150 zu erzeugen. Dies definiert einen entsprechenden optischen Kanal 31.
Entlang des Strahlengangs 81 sind verschiedene optische Komponenten 171 , 120, 130 angeordnet.
Beispielsweise wäre es möglich, dass ein refraktives oder spiegeloptisches optisches Element 171 , 172 im Strahlengang 81 zwischen der Lichtquelle 81 benachbart zu Licht quelle 111 angeordnet ist. Dieses refraktive oder spiegeloptische optische Element ist eingerichtet, um das Licht 90 zu sammeln. Derart kann eine größere Lichtausbeute er reicht werden. Zum Beispiel könnte das optische Element 171 , 172 durch einen Hohlspiegel oder eine Linse - d.h. eine Kollimatorlinse - implementiert werden.
Das Licht 90 propagiert entlang des Strahlengangs 81 weiter in Richtung eines lichtfor menden HOE 120. Verschiedene lichtformende Funktionalitäten, die vom lichtformen den HOE 120 bereitgestellt werden können, wurden voranstehend im Zusammenhang mit TAB. 1 beschrieben.
Das Licht 90 - nachdem es durch das lichtformende HOE 120 geformt wurde - propa giert dann weiter entlang des Strahlengangs 81 hin zu einem bildgebenden HOE 130. Das bildgebende HOE 130 ist eingerichtet, um basierend auf dem Licht 90 das schwe bende Hologramm 150 zu erzeugen.
Es sind verschiedene strukturelle Implementierungen des optischen Systems 110 denk bar. Einige Implementierungen werden nachfolgend beschrieben, zum Beispiel im Zu sammenhang mit FIG. 2.
FIG. 2 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit dem optischen System 110. Insbeson dere illustriert FIG. 2 eine beispielhafte strukturelle Implementierung des optischen Sys tems 110. Im Beispiel der FIG. 2 umfasst das optische System 110 kein refraktives oder spiegeloptisches optisches Element, welches im Strahlengang 81 zwischen der Licht quelle 111 und dem lichtformenden HOE 120 angeordnet wäre.
Die Lichtquelle 111 sendet das Licht 90 mit einer signifikanten Divergenz aus, das heißt mit einem vergleichsweise breiten Winkelspektrum. FIG. 2 zeigt beispielhaft Strahlen des Lichts 90 entlang des Strahlengangs 81 (engl „ray tracing“).
Das Licht 90 trifft auf das lichtformende HOE 120 auf. Das lichtformende HOE 120 um fasst ein Substrat 122 sowie einen Brechungsindex-modulierten Bereich 121. Das licht formende HOE 120 lenkt das Licht 90 entlang des Strahlengangs in Reflexionsgeomet rie um.
Da Reflexionshologramme, wie beispielsweise das Reflexionshologramm 120, wellen längenselektiv sind - das heißt sie beugen Licht für einen bestimmten Winkel nur effi zient für einen bestimmten Bereich von Wellenlängen - resultiert die Spektralfilterung. Die Spektralfilterung ist auch in FIG. 3 dargestellt. FIG. 3 illustriert die Effizienz der Beu gung in einen bestimmten Raumwinkel in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Illustriert sind das Wellenlängenspektrum 601 des auftreffenden Lichts (mit der gestrichelten Linie dargestellt), sowie das Wellenlängenspektrum 602 (durchgezogene Linie) des gebeug ten Lichts. Die Halbwertsbreite 612 des Spektrums des gebeugten Lichts ist nicht größer als 30%, optional nicht größer als 40 %, weiter optional nicht größer als 50% der Halb wertsbreite 611 des Emissionsspektrums der Lichtquelle, d.h. des Spektrums des auf treffenden Lichts. Insbesondere ist die Halbwertsbreite 612 des gebeugten Lichts nicht größer als 10 nm, optional größer als 5 nm.
Nunmehr wieder bezugnehmend auf FIG. 2: durch die Spektralfilterung ist das Licht 90, das auf das bildgebende HOE 130 auftrifft, schmalbandiger als das Licht 90, das von der Lichtquelle 111 ausgesendet wird.
In FIG. 2 ist auch der Reflexionswinkel 125, mit dem das lichtformende HOE 120 das Licht entlang des Strahlengangs 81 reflektiert, dargestellt. Außerdem ist auch der Ein fallswinkel 126 des Lichts 90 auf das lichtformende HOE 120 dargestellt. Diese Winkel 125, 126 entsprechen dabei den Winkeln mit denen Referenzlicht bei der Belichtung des lichtformende HOE 120 aus zwei unterschiedlichen Laserquellen auf das lichtformende HOE 120 auftrifft. Dieser Reflexionswinkel 125 kann dem Brewster-Winkel des Materials des Substrats 122 entsprechen. Das bedeutet, dass das Licht 90, welches von dem lichtformenden HOE 120 umgelenkt wird, linear polarisiert ist. Durch die Verwendung des Brewsterswinkel bei der Belichtung können ungewollte Wechselwirkungen aufgrund unterschiedlicher Polarisationen des Lichts 90 bei der Belichtung des lichtformenden HOE 120 vermieden werden.
Der Einfallswinkel 126 - im dargestellten Beispiel der FIG. 2 beträgt der Einfallswinkel 126 0°, das heißt senkrecht dem Einfall auf das lichtformende HOE 120; grundsätzlich wären aber auch andere Werte möglich - ist dabei so gewählt, dass Fresnel-Reflektio- nen des Lichts 90 weg vom bildgebenden HOE 130 orientiert sind. Dadurch kann die Qualität der Beleuchtung des bildgebenden HOE 130 zusätzlich erhöht werden.
In FIG. 2 ist auch ein sogenannter Rekonstruktionswinkel 135 dargestellt. Der Rekon struktionswinkel 135 bezeichnet die Richtung, entlang welcher das Licht 90 entlang des Strahlengangs 81 auf den Brechungsindex-modulierten Bereich 131 des bildgebenden HOE 130 auftrifft. Dieser Rekonstruktionswinkel 135 ist definiert durch den Reflexions winkel 125, die relative Anordnung des lichtformenden HOE 120 zum bildgebenden HOE 130, und die Brechung an der Grenzfläche von Luft zum Substrat 132.
Dann wird in einem Volumen 159, dass in einem Abstand 155 zum Brechungsindex-mo dulierten Bereich 131 des bildgebenden HOE 130 angeordnet ist, basierend auf dem Licht 90, das Hologramm 150 erzeugt. Es wird also ein schwebendes Hologramm 150 erzeugt.
Im Beispiel der Fig. 2 ist die Dicke 134 des Substrats 132 vergleichsweise groß dimensi oniert. Insbesondere ist die Dicke 134 des Substrats 132 so dimensioniert, dass das Licht 90 ohne auf einer von dem bildgebenden HOE 130 abgewendeten Rückseite 139 des Substrats 132 reflektiert zu werden, die gesamte laterale Fläche des Brechungsin dex-modulierten Bereichs 131 des bildgebenden HOE 130 beleuchtet. Das bedeutet, dass das Substrat 132 im dargestellten Beispiel der Fig. 2 keine Funktionalität eines Lichtwellenleiters implementiert. Beispielsweise könnte auf der Rückseite 139 ein Licht absorbierendes Material angebracht sein (sog. „beam dump“).
In verschiedenen Beispielen ist es möglich, dass entlang des Strahlengangs 81 zwi schen der Lichtquelle 111 und dem lichtformenden HOE 120 ein oder mehrere weitere strahlformende Komponenten angeordnet sind. Beispielsweise könnte eine Linse 171 — vergleiche FIG. 4 - oder ein Spiegel 172 - vergleiche FIG. 5 - verwendet werden. Dadurch kann die Lichtausbeute erhöht werden, das heißt eine größere Menge des Lichts 90, das von der Lichtquelle 111 ausgesendet wird, kann zur Beleuchtung des bildgebenden HOE 130 verwendet werden.
Ein solches refraktives oder spiegeloptisches optisches Element 171 , 172, das im Strah lengangs 81 zwischen der Lichtquelle 111 und dem lichtformenden HOE 120 angeord net ist, kann das Licht in horizontaler und/oder vertikaler Richtung sammeln/formen. Da bei bezeichnet „vertikal“ eine Richtung in der Zeichenebene; „horizontal“ eine Richtung senkrecht dazu (cf. FIG. 6B). Dementsprechend können rotationssymmetrische, zylindri sche oder anamorphotische Optiken verwendet werden. FIG. 6A illustriert Aspekte im Zusammenhang mit einer Integration des optischen Sys tems 110 mit einer Innenraumblende 201 eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist dargestellt, dass das bildgebende HOE 130 in einer Aussparung der Innenraumblende 201 bündig mit der Innenraumblende 201 angeordnet ist, und das Hologramm 150 - im dargestell ten Beispiel ein An/Aus-Knopf - versetzt zur Oberfläche der Innenraumblende 201 in ei nem Volumen im Innenraum des Kraftfahrzeugs dargestellt wird.
Für eine solche Integration werden beispielhafte geometrische Größen nachfolgend auf gezählt:
Die Schwebehöhe des Hologramms 150 - das heißt der Abstand 155, vgl. FIG. 2 - kann größer als 20 mm, zum Beispiel 30 mm sein.
Der Rekonstruktionswinkel 135 (vergleiche FIG. 2) kann typischerweise in einem Be reich von 60° bis 80° liegen, zum Beispiel bei 70°.
Das Substrat 132 des bildgebenden HOE 130 kann zum Beispiel aus Glas gefertigt sein und eine Dicke 134 (in FIG. 2 eingezeichnet) von 20 mm aufweisen. Diese Dicke 134 kann bei einem größeren Rekonstruktionswinkel 135 oder einer kleineren lateralen Ab messungen 136 (auch in FIG. 2 eingezeichnet) des Brechungsindex-modulierten Be reichs 131 auch kleiner gewählt werden.
Der Abstand zwischen dem lichtformenden HOE 120 und der Einkoppelfläche des Sub strats 132 des bildgebenden HOE 130 wird so gewählt, dass das Strahlbündel des Lichts 90 von der Lichtquelle 111 zum lichtformenden HOE 120 nicht durch das Substrat 132 des bildgebenden HOE 130 beschnitten werden (rechte untere Ecke des Substrats 132 in FIG. 2).
Ferner kann es erstrebenswert sein, den Abstand von der Lichtquelle 111 zum lichtfor menden HOE 120 möglichst groß zu wählen, so dass die Lichtquelle 111 möglichst gut Eigenschaften einer Punktlichtquelle aufweist. Gleichzeitig kann durch einen größeren Abstand zwischen der Lichtquelle 111 auch eine größere Fläche des bildgebenden HOE 130 ausgeleuchtet werden, z.B. senkrecht zur Zeichenebene in FIG. 2 oder entlang und/oder senkrecht zur lateralen Abmessung 136 (die entsprechende Tiefenrichtung ist in FIG. 6B sichtbar). Andererseits sollte der Abstand nicht zu groß gewählt werden, um möglichst viel Licht 90 der Lichtquelle 111 in vertikaler Richtung mit dem lichtformenden HOE 120 (entspricht also der Höhe des lichtformenden HOE 120) zu formen. Als Ab stand wurde zum Beispiel ein Bereich von 50 mm bis 100 mm als hilfreich identifiziert, zum Beispiel insbesondere 70 mm.
Je nach Größe der lateralen Abmessungen 136 des bildgebenden HOE 130 kann also über die Parameter des Rekonstruktionswinkels 135 des bildgebenden HOE 130 und den Abstand zwischen der Lichtquelle 111 und dem lichtformenden HOE 120 eine mög lichst optimale Beleuchtungssituation eingestellt werden.
FIG. 7 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung eines opti schen Systems. Beispielsweise kann mittels des Verfahrens der FIG. 7 das optische System 110 gemäß einem der voranstehend diskutierten Beispiele hergestellt werden. Optionale Blöcke sind in FIG. 7 mit gestrichelten Linien dargestellt.
In Block 3005 erfolgt zunächst ein Bereitstellen eines bildgebenden HOE. Zum Beispiel kann das bildgebende HOE 130 gemäß den voranstehend beschriebenen Beispielen implementiert werden.
Block 3005 könnte zum Beispiel ein Belichten des bildgebenden HOE 130 mit Referenz- Licht aus mehreren interferierenden Laserlichtquellen umfassen. Derart kann der Bre- chungsindex-modulierte Bereich auf einem entsprechenden Substrat ausgebildet wer den. Dadurch wird der Rekonstruktionswinkel 135 definiert.
Grundsätzlich sind dem Fachmann Techniken zum Belichten eines bildgebenden HOE bekannt, so dass hier keine weiteren Details genannt werden müssen.
In Block 3010 erfolgt das Bereitstellen eines lichtformenden HOE. Zum Beispiel kann das lichtformende HOE 120 gemäß den voranstehend beschriebenen Beispielen bereit gestellt werden.
Block 3010 kann das Belichten des lichtformenden HOE 120 mit Referenz-Licht aus mehreren interferierenden Laserlichtquellen umfassen. Insbesondere kann dadurch der Reflexionswinkel des lichtformenden HOE festgelegt werden. Der Reflexionswinkel ent spricht dem Beleuchtungswinkel aus einer der interferierenden Laserlichtquellen und dieser Winkel kann gleich dem Brewster-Winkel des lichtformenden HOE eingestellt werden.
Um die in TAB. 1 diskutierten lichtformenden Funktionalitäten zu erreichen, kann das lichtformende HOE insbesondere in Reflexionsgeometrie ausgebildet sein; grds. wäre aber auch eine Implementierung als Transmissions-HOE möglich. Ein entsprechendes Gitter, das einfallendes Licht beugt und reflektiert, kann eine Spektralfilterung und Filte rung im Winkelraum, wie in TAB. 1 diskutiert, bereitstellen. Außerdem kann durch die geeignete Größe und Anordnung des lichtformenden HOE in Bezug auf das bildge bende HOE aus Block 3005 erreicht werden, dass eine homogene Beleuchtung des Brechungsindex-modulierten Bereichs des bildgebenden HOE, insb. in Edge-Lit-Geo- metrie, erreicht wird.
In Block 3015 kann eine Lichtquelle bereitgestellt werden. Diese kann insbesondere un ter einem geeigneten Abstand zum lichtformenden HOE angeordnet werden.
Dann könnte in Block 3020 optional die Integration des derart erhaltenen optischen Sys tems in eine Blende, zum Beispiel eine Innenraumblende eines Kraftfahrzeugs, erfolgen.
FIG. 8 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit dem optischen System 110. FIG. 8 ist eine schematische Darstellung des optischen Systems 110, welches eingerichtet ist, um ein Hologramm 150 zu erzeugen. Das optische System 110 aus FIG. 8 entspricht grund sätzlich dem optischen System 110 aus FIG. 1. Das optische System 110 in FIG. 8 um fasst aber ferner einen Lichtwellenleiter 301. Der Lichtwellenleiter 301 führt den Strah lengang 81 des Lichts 90, allgemein formuliert, hin zum bildgebenden HOE 130. Der Lichtwellenleiter 301 führt im dargestellten Beispiel das Licht 90 auch hin zum lichtfor menden HOE 120, sowie weiter vom lichtformenden HOE 120 hin zum bildgebenden HOE 130. Der Lichtwellenleiter 301 kann das Licht z.B. durch Totalreflexion an seinen Grenzflächen hin zum umgebenden optischen dünneren Medium führen. Das bedeutet, dass eine Einkopplungsfläche 302 des Lichtwellenleiters 301 zwischen dem refraktiven oder spiegeloptischen Element 171 , beispielsweise eine Kollimator- Linse, und dem lichtformenden HOE 120 angeordnet ist. Wird zum Beispiel eine refrak- tive Kollimator-Linse verwendet, so könnte die Einkopplungsfläche 302 senkrecht zur optischen Achse der Kollimator-Linse orientiert sein.
Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass die Einkopplungsfläche 302 zum Beispiel zwischen dem lichtformenden HOE 120 und dem bildgebenden HOE 130 angeordnet ist.
Durch die Verwendung des Lichtwellenleiters 310 kann eine besonders kompakte Bau form des optischen Systems 110 ermöglicht werden. Beispielsweise kann der Lichtwel lenleiter 301 das Substrat 132 implementieren, auf dem das bildgebende HOE 130 an geordnet ist. Durch eine Führung des Lichts 90 im Lichtwellenleiter 301 und entlang des Brechungsindex-modulierten Bereichs 131 kann dadurch die Dicke 134 des Substrats 132 bzw. des Lichtwellenleiters 301 vergleichsweise klein dimensioniert sein (z.B. im Vergleich zum Szenario der FIG. 2). Ein solches Szenario ist in FIG. 9 und FIG. 10 für eine beispielhafte strukturelle Implementierung dargestellt.
FIG. 9 ist eine Perspektivansicht einer beispielhaften strukturellen Implementierung des optischen Systems 110 aus FIG. 8 mit dem Lichtwellenleiter 301. FIG. 10 ist eine Sei tenansicht der strukturellen Implementierung des optischen Systems 110 aus FIG. 9.
Aus FIG. 9 und FIG. 10 ist ersichtlich, dass der Lichtwellenleiter 301 aus Bulk-Material ausgebildet ist, zum Beispiel aus Glas oder Kunststoff. Der Lichtwellenleiter 301 kann als optischer Block 350 implementiert sein. Das lichtformende HOE 120 ist auf einer Au ßenfläche 308 des Lichtwellenleiters 301 aufgebracht und das bildgebende HOE 130 ist auf einer dazu senkrechten Außenfläche 309 des Lichtwellenleiters 301 aufgebracht. Allgemein können das lichtformende HOE 120 und das bildgebende HOE 130 auf unter schiedlichen Außenflächen angeordnet sein. In FIG. 9 ist ersichtlich, dass das Licht durch Reflektion im Lichtwellenleiter 301 mehr fach auf den Brechungsindex-modulierten Bereich 131 des bildgebenden HOE 130 auf trifft (anders als in FIG. 2), weil sich der Lichtwellenleiter 301 unterhalb des bildgeben den HOE 130 erstreckt und dessen Substrat implementiert. Damit ist die Dicke 134 viel kleiner als die laterale Abmessung 136, bzw. insbesondere die Länge entlang des Licht wellenleiters 301. Allgemein kann die Dicke 134 nicht größer sein als 20% der Länge des bildgebenden HOE 130 entlang des Lichtwellenleiters 301.
Zusammen mit einer reduzierten Dicke 134 kann auch der Strahlquerschnitt des Lichts 90 reduziert werden. Damit kann die laterale Ausdehnung des lichtformenden HOE 120 reduziert werden, was das optische System 110 noch kompakter gestaltet.
Voranstehend wurden Implementierungen beschrieben, bei denen das optische System 110 einen einzelnen optischen Kanal 31 aufweist. Das bedeutet, dass ein einzelner Strahlengang 81 vorgesehen ist, um das Hologramm 150 zu erzeugen. Es sind auch Im plementierungen denkbar, bei denen das optische System 110 mehr als einen einzelnen optischen Kanal aufweist. Beispielhafte Implementierungen werden im Zusammenhang mit den nachfolgenden FIGs. erläutert.
FIG. 11 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit einem optischen System 110. FIG. 11 ist eine schematische Darstellung des optischen Systems 110, welches eingerichtet ist, um ein Hologramm 150 zu erzeugen. Das optische System 110 im Beispiel der FIG. 11 umfasst zwei optische Kanäle 31 , 32.
Der optische Kanal 31 entspricht dem Beispiel der FIG. 8 und wurde bereits im Zusam menhang mit FIG. 8 diskutiert.
Das optische System 110 umfasst auch noch den weiteren optischen Kanal 32. Dieser ist analog zum optischen Kanal 31 implementiert, das heißt umfasst eine Lichtquelle 111#, ein lichtformendes HOE 171#, und einen Lichtwellenleiter 301# mit einer entspre chenden Einkopplungsfläche 302#. Optional kann das optische System 110 auch ein Blendenelement 39 umfassen, das zwischen den optischen Kanälen 31 , 32 angeordnet ist und ein Übersprechen von Licht zwischen den optischen Kanälen 31 , 32 vermeidet. Das Blendenelement 39 kann aus lichtabsorbierendem Material gefertigt sein. Das Blendenelement 39 kann sich z.B. zwi schen den jeweiligen Lichtquellen 111 , 111# bis hin zu den Kollimator-Linsen 171 , 171# erstrecken (bzw. allgemein hin zu refraktiven oder spiegeloptischen Elementen, wie obenstehend diskutiert). Nach der Kollimation kann die Blende entbehrlich sein.
In FIG. 11 sind die optischen Kanäle 31 , 32 entsprechend konfiguriert. Allgemein formu liert ist es möglich, dass die optischen Kanäle 31 , 32 unterschiedlich konfiguriert sind, betreffend die Anordnung und/oder Anwesenheit von optischen Elementen. Einige bei spielhafte Variationen sind nachfolgend aufgehführt:
Erste Variation: Zum Beispiel kann - vergleichbar zum optischen Kanal 31 im Szenario der FIG. 1 - auf den Lichtwellenleiter 301 und/oder den Lichtwellenleiter 301# verzichtet werden.
Zweite Variation: Während in FIG. 11 und den nachfolgenden Figuren jeweils zwei opti sche Kanäle 31 , 32 gezeigten, wäre es grundsätzlich möglich, eine größere Anzahl von optischen Kanälen zu implementieren.
Dritte Variation: Es wäre auch denkbar, dass eine gemeinsame Lichtquelle verwendet wird, um Licht sowohl entlang des Strahlengangs 81 des optischen Kanals 31 , wie auch entlang des Strahlengangs 81# des optischen Kanals 32 auszusenden (im dargestellten Beispiel der FIG. 11 werden separate Lichtquellen 111 , 111# verwendet, so dass unter schiedliches Licht 90, 90# für den Strahlengang 81 und im Strahlengang 81# verwendet wird).
Vierte Variation: Im Beispiel der FIG. 11 adressieren die optischen Kanäle 31 , 32 unter schiedliche bildgebende HOEs 130, 130#, die mittels des Lichts 90, 90# jeweils ein ent sprechendes Hologramm 150-1 , 150-2 erzeugen. Es wären aber auch Varianten denk bar, wo die optischen Kanäle 31 , 32 dasselbe bildgebende HOE 130 adressieren, z.B. in unterschiedlichen oder überlappenden Bereichen. Solche Beispiele sind in FIG. 12 und FIG. 13 gezeigt.
Im Beispiel der FIG. 12 ist der erste optische Kanal 31 eingerichtet, um den Bereich 801 des bildgebenden HOE mit dem Licht 90 zu beleuchten und der zweite optische Kanal 32 ist eingerichtet, um mit dem Licht 90# den Bereich 802 des bildgebenden HOE 130 zu beleuchten. Der Bereich 801 und der Bereich 802 sind nebeneinander angeordnet. Dadurch ist es möglich, dass mittels des Licht 90 und des Lichts 90# ein gemeinsames Bildmotiv in Form des Hologramms 150-3 rekonstruiert wird, wenn beide optischen Ka näle 31 , 32 zeitgleich aktiviert sind. Das entsprechende Bildmotiv kann besonders groß flächig ausgebildet sein.
Anstelle einer solchen Implementierung, wie sie in FIG. 12 gezeigt ist, bei der nebenei nander angeordnete Bereich 801 , 802 durch die beiden optischen Kanäle 31 , 32 adres siert werden, wäre es auch denkbar, dass der optische Kanal 31 mit dem Licht 90 einen ersten Bereich des bildgebenden HOE 130 beleuchtet und der optische Kanal 32 mit dem Licht 90# einen zweiten Bereich des bildgebenden HOE 130 beleuchtet, wobei der erste Bereichen der zweite Bereich einen gemeinsamen Überlappungsbereich aufwei sen. Ein solches Beispiel ist in FIG. 13 dargestellt.
Im Beispiel der FIG. 13 ist also der optische Kanal 31 eingerichtet, um den Bereich 811 des bildgebenden HOE 130 mit dem Licht 90 zu beleuchten und der optische Kanal 32 ist eingerichtet, um mit dem Licht 90# den Bereich 812 des bildgebenden HOE 130 zu beleuchten. Der Bereich 801 und der Bereich 802 weisen einen Überlappungsbereich 813 auf, der also von beiden optischen Kanälen bedient wird.
Im illustrierten Beispiel der FIG. 13 wird das Licht 90 verwendet, um ein Bildmotiv im Rahmen des Hologramms 150-4 zu erzeugen und das Licht 90# wird verwendet, um ein Bildmotiv im Rahmen des Hologramms 150-5 zu erzeugen. Diese Bildmotive können im selben Ortsbereich angeordnet sein (in der schematischen Ansicht aus FIG. 13 ist das nicht repräsentiert). Auf diese Art und Weise können wechselnde Bildmotive an der gleichen Position ange zeigt werden, je nachdem welcher optische Kanal 31 , 32 aktiviert ist. Auch können Bild motive unterschiedlicher Farbe in einem Bereich realisiert werden (wenn das Licht 90 und das Licht 90# unterschiedliche Wellenlängen zur Rekonstruktion verwenden). Eine solche Geometrie ist insbesondere vorteilhaft, da dadurch die Bildmotive sowohl in der Wellenlänge als auch im Rekonstruktionswinkel getrennt werden können und so Über sprechen zwischen den optischen Kanälen vermieden werden kann. Es wäre auch denkbar, durch Hinzuschalten einzelner optischer Kanäle (bei gleichem Bildmotiv und Farbe) die Helligkeit stufenweise geschaltet werden.
Eine entsprechende Trennung der optischen Kanäle - um unterschiedliche Hologramm 150-4, 150-5 zu erzeugen - kann auf verschiedene Weisen implementiert werden. Im Beispiel der FIG. 13 werden zum Beispiel unterschiedliche Rekonstruktionswinkel für das Licht 90 und das Licht 90# verwendet. Das bedeutet, dass das Licht 90 sowie das Licht 90# unter unterschiedlichen Winkeln auf das bildgebende HOE 130 auftreffen.
Grundsätzlich wäre es alternativ oder zusätzlich möglich, dass die unterschiedlichen op tischen Kanäle mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen assoziiert sind. Zum Beispiel könnte die Lichtquelle 111 des optischen Kanals 31 eingerichtet sein, um das Licht 90 mit einem ersten Emissionsspektrum auszusenden und die Lichtquelle 111# des opti schen Kanals 32 kann eingerichtet sein, um das Licht 90# mit einem zweiten Emissions spektrum auszusenden. Die Emissionsspektren können verschieden voneinander sein. Derart können die Bildmotive der Hologramme 150-4, 150-5 mit unterschiedlichen Far ben angezeigt werden, auch im selben Raumbereich. Übersprechen kann vermieden werden. Es wäre alternativ oder zusätzlich denkbar, die Hologramme 150-4, 150-5 ört lich versetzt anzuzeigen.
In einerweiteren Variante wäre es auch denkbar, dass sich die Emissionsspektren zu mindest teilweise überlappen. Sofern gewünscht, könnte dann eine Trennung der Wel lenlängenbereiche mittels der lichtformenden HOE 120, 120# erfolgen. Zum Beispiel könnte die Spektralfilterung des lichtformenden HOE 120 des optischen Kanals 31 einen Teil des Lichts 90 in einem ersten Wellenlängenbereich passieren lassen und die Spekt ralfilterung des lichtformenden HOE 120# des optischen Kanals 32 könnte einen Teil des Lichts 90# in einem zweiten Wellenlängenbereich passieren lassen, wobei der erste Wellenlängenbereich verschieden von dem zweiten Wellenlängenbereich ist. Derart können die Bildmotive der Hologramme 150-4, 150-5 mit unterschiedlichen Farben an gezeigt werden, auch im selben Raumbereich. Übersprechen kann vermieden werden. Es wäre alternativ oder zusätzlich denkbar, die Hologramme 150-4, 150-5 örtlich ver setzt anzuzeigen.
Nachfolgend werden beispielhafte strukturelle Implementierungen von optischen Syste men 110 mit mehreren optischen Kanälen diskutiert.
FIG. 14 ist eine Perspektivansicht mit drei optischen Kanälen 31 , 32, 33, die Strahlen gänge 81 , 81# sowie 81## aufweisen, die parallel zueinander verlaufen. Es werden lichtführende Elemente 301 , 301#, 301## verwendet, die als gemeinsamer optischer Block 350 ausgebildet sind. Die Kollimator-Linsen 171 , 171#, 171## sind auch integral ausgebildete, als Linsen-Array. Z.B. könnten die Kollimator-Linsen 171 , 171#, 171## in einem gemeinsamen Spritzguss-Vorgang oder einem gemeinsamen 3-D-Druckvorgang hergestellt werden.
FIG. 15 ist eine Erweiterung des Beispiels der FIG. 14. In FIG. 15 werden insgesamt sechs optische Kanäle 31-36 verwendet, wobei jeweils die optischen Kanäle 31-33 und 34-36 senkrecht zueinander angeordnet sind (das heißt die entsprechenden Strahlen gänge schließen einen Winkel von 90° miteinander ein). Die Kanäle 31-33 entsprechen dem Beispiel der FIG. 14; die Kanäle 34-36 entsprechen auch dem Beispiel der FIG. 14.
Derart kann ein Zeilen-Spalten-Array für unterschiedliche bildgebende HOEs 130 oder zumindest unterschiedliche Bereiche eines gemeinsamen bildgebenden HOE ausgebil det werden. Es könnte ein Zeilen-Spalten-Array unterschiedlicher Bildmotive rekonstru iert werden. Als allgemeine Regel könnten die Strahlengänge der verschiedenen optischen Kanäle unterschiedliche Winkel miteinander einschließen, zum Beispiel im Bereich von 45° bis 90°.
FIG. 16 ist ein weiteres Beispiel einer möglichen Implementierung des optischen Sys tems 110 mit zwei optischen Kanälen 31 , 32, deren Strahlengänge 81 , 81# parallel zuei nander verlaufen, und zwar mit einem 180° Winkel zueinander. Damit unterscheiden sich die Rekonstruktionswinkel in azimutaler Richtung um 180°. FIG. 17 ist eine entspre chende Perspektivansicht des optischen Systems auf FIG. 16.
FIG. 18 und FIG. 19 zeigen ein optisches System 110 in zwei unterschiedlichen Per spektivansichten, das eine Erweiterung des optischen Systems 110 aus FIG. 16 und FIG. 17 ist. Das optische System 110 in FIG. 18 und FIG. 19 verwendet vier optische Kanäle 31-34, wobei jeweils zwei Kanäle Strahlengänge aufweisen, die parallel zueinan der verlaufen und jeweils dem optischen System 110 aus FIG. 16 bzw. FIG. 17 entspre chen.
FIG. 20 illustriert schematisch eine Steuerung gemäß verschiedenen Beispielen. In FIG. 20 ist eine Datenverarbeitungsanlage 901 gezeigt, die einen Prozessor 902 und einen Speicher 903 umfasst. Die Datenverarbeitungsanlage 901 implementiert die Steuerung, die mehrere optische Kanäle einer optischen Vorrichtung wie voranstehend beschrieben steuern kann. Dazu kann der Prozessor 902 Programmcode aus dem Speicher 903 la den und ausführen. Der Prozessor 902 kann dann einzelne Lichtquellen, die mit ver schiedenen optischen Kanälen der optischen Vorrichtung assoziiert sind, getrennt an- und ausschalten, indem entsprechend Anweisungen über eine Schnittstelle 904 ausge geben werden. Der Prozessor 902 kann also mehrere Lichtquellen unterschiedlicher Ka näle wahlweise getrennt oder gemeinsam ansteuern.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung einer optischen Vorrichtung nachfolgend im Zusammenhang mit FIG. 21 beschrieben. FIG. 21 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens. Das Verfahren aus Fig. 21 dient der Steuerung einer optischen Vorrichtung mit mehreren optischen Kanälen. Zum Beispiel kann die optische Vorrichtung 110 wie voranstehend beschrieben gesteu ert werden.
Das Verfahren aus Fig. 21 könnte von einer Steuerung ausgeführt werden, beispiels weise vom Prozessor 902 der Datenverarbeitungsanlage 901 , basierend auf Programm code aus dem Speicher 903 (vergleiche FIG. 20).
In Box 920 wird überprüft, ob ein erster optischer Kanal angeschaltet werden soll. Dazu könnte zum Beispiel überprüft werden, ob ein bestimmtes Bildmotiv eines schwebenden Hologramms angezeigt werden soll, wobei das Bildmotiv, welches angezeigt werden soll, vom ersten optischen Kanal erzeugt wird. Dazu kann eine Motivvorgabe - die z.B. von einer Anzeigesteuerung oder einer Benutzereingabe erhalten wird - berücksichtig. Wenn z.B. unterschiedliche bildgebende HOEs 130, 130# durch die verschiedenen opti schen Kanäle adressiert werden (vgl. FIG. 11) können derart z.B. unterschiedliche Knöpfe oder Bildteile an- /ausgeschaltet werden.
Es könnte auch überprüft werden, ob eine Helligkeitsvorgabe für ein bestimmtes Bildmo tiv des schwebenden Hologramms existiert. Je nach Helligkeitsvorgabe können mehr o- der weniger optische Kanäle aktiviert werden. Beispielsweise könnte bei einer geringen Helligkeitsvorgabe entschieden werden, dass der erste optische Kanal nicht angeschal tet werden muss. Das ist besonders dann hilfreich, wenn dasselbe Hologramm im sel ben Ortsbereich durch die mehreren optischen Kanäle rekonstruiert wird (vgl. FIG. 13).
Sollt der erste optische Kanal angeschaltet werden, so wird in Box 925 eine erste Licht quelle, die mit dem ersten optischen Kanal assoziiert ist, angeschaltet.
In Box 930 erfolgt eine Überprüfung gemäß der Überprüfung in Box 920, aber für einen weiteren optischen Kanal. Box 935 entspricht dann wieder Box 925, aber für den weite ren optischen Kanal. Die optischen Kanäle können also einzeln angesteuert werden. Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kom binationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.

Claims

PATE N TAN S P R Ü C H E
1. Optisches System (110), das umfasst:
- ein bildgebendes holographisch optisches Element, HOE (130), das eingerichtet ist, um basierend auf Licht (90) ein schwebendes Hologramm (150) zu erzeugen, das in einem Volumen (159) außerhalb des bildgebenden HOE (130) angeordnet ist,
- eine Lichtquelle (111), die eingerichtet ist, um das Licht (90) entlang eines Strahlengangs (81) hin zum bildgebenden HOE (130) auszusenden, und
- ein lichtformendes HOE (120), das im Strahlengang (81) zwischen der Licht quelle (111) und dem bildgebenden HOE (130) angeordnet ist und das eingerichtet ist, um eine Spektralfilterung des Lichts (90) durchzuführen.
2. Optisches System (110) nach Anspruch 1 , das weiterhin umfasst:
- einen Lichtwellenleiter (301), der den Strahlengang (81) hin zum bildgebenden HOE (130) führt.
3. Optisches System (110) nach Anspruch 2, das weiterhin umfasst:
- ein refraktives oder spiegeloptisches optisches Element (171 , 172), das im Strahlengang (81) zwischen der Lichtquelle (111) und dem lichtformenden HOE (120) angeordnet ist, und das eingerichtet ist, um das von der Lichtquelle (111) ausgesendete Licht (90) auf das lichtformende HOE (120) zu sammeln, wobei eine Einkopplungsfläche (302) des Lichtwellenleiters (301) zwischen dem refraktiven oder spiegeloptischen Element (171 , 172) und dem lichtformenden HOE (120) angeordnet ist.
4. Optisches System (110) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das lichtformende HOE (120) und das bildgebende HOE (130) auf unter schiedlichen Außenflächen (308, 309) des Lichtwellenleiters (301) aufgebracht sind.
5. Optisches System (110) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei sich der Lichtwellenleiter (301) unterhalb des bildgebenden HOE (130) er streckt und ein Substrat für einen Brechungs-index modulierten Bereich (131) des bild gebenden HOE (130) implementiert.
6. Optisches System (110) nach Anspruch 5, wobei eine Dicke (134) des Lichtwellenleiters (301) senkrecht zum bildgebenden HOE (130) und angrenzend an das bildgebende HOE (130) nicht größer ist als 20% ei ner Länge (136) des bildgebenden HOE (130) entlang des Lichtwellenleiters (301).
7. Optisches System (110) nach einem der voranstehenden Ansprüche, das weiter hin umfasst:
- einen ersten optischen Kanal (31), der durch den Strahlengang (81) definiert ist,
- einen zweiten optischen Kanal (32), der durch einen weiteren Strahlengang (81#) definiert ist, entlang dessen weiteres Licht (90#) hin zum bildgebenden HOE (130) oder hin zu einem weiteren bildgebenden HOE (130#) propagiert.
8. Optisches System (110) nach Anspruch 7, wobei der Strahlengang (81) des ersten optischen Kanals (31) und der weitere Strahlengang (81#) des zweiten optischen Kanals (32) parallel zueinander verlaufen, o- der wobei der Strahlengang (81) des ersten optischen Kanals (31) und der weitere Strahlengang (81#) des zweiten optischen Kanals (32) einen Winkel miteinander ein schließen, der im Bereich von 45° bis 90° liegt.
9. Optisches System (110) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der erste optische Kanal (31) eingerichtet ist, um mit dem Licht (90) einen ersten Bereich (811) des bildgebenden HOE (130) zu beleuchten, wobei der zweite optische Kanal (32) eingerichtet ist, um mit dem weiteren Licht (90#) einen zweiten Bereich (812) des bildgebenden HOE (120) zu beleuchten, wobei der erste Bereich (811) und der zweite Bereich (812) einen gemeinsamen Überlappungsbereich (813) aufweisen.
10. Optisches System (110) nach Anspruch 9, wobei der erste optische Kanal (31) eingerichtet ist, um den Überlappungsbereich (813) mit dem Licht (90) unter einem ersten Rekonstruktionswinkel (135) zu beleuchten, wobei der zweite optische Kanal (32) eingerichtet ist, um den Überlappungsbe reich (813) mit dem weiteren Licht (90#) unter einem zweiten Rekonstruktionswinkel (135) zu beleuchten, wobei der erste Rekonstruktionswinkel (135) verschieden ist von dem zweiten Rekonstruktionswinkel (135).
11 . Optisches System (110) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der erste optische Kanal (31) eingerichtet ist, um mit dem Licht (90) einen ersten Bereich (801) des bildgebenden HOE (130) zu beleuchten, wobei der zweite optische Kanal (32) eingerichtet ist, um mit dem weiteren Licht (90#) einen zweiten Bereich (802) des bildgebenden HOE (130) zu beleuchten, wobei der erste Bereich (801) und der zweite Bereich (802) nebeneinander ange ordnet sind.
12. Optisches System (110) nach Anspruch 11 , wobei der erste Bereich (801) und der zweite Bereich (802) des bildgebenden HOE (130) ein gemeinsames Bildmotiv rekonstruieren.
13. Optisches System (110) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, das weiterhin um fasst:
- eine weitere Lichtquelle (111#), die eingerichtet ist, um das weitere Licht (90#) entlang des weiteren Strahlengangs (81#) auszusenden, wobei die Lichtquelle (111) eingerichtet ist, um das Licht (90) mit einem ersten Emissionsspektrum auszusenden, wobei die weitere Lichtquelle (111#) eingerichtet ist, um das weitere Licht (90#) mit einem zweiten Emissionsspektrum auszusenden, wobei das erste Emissionsspektrum und das zweite Emissionsspektrum sich nicht überlappen.
14. Optisches System (110) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, das weiterhin um fasst:
- eine weitere Lichtquelle (111#), die eingerichtet ist, um das weitere Licht (90#) entlang des weiteren Strahlengangs (81#) auszusenden, wobei die Lichtquelle (111) eingerichtet ist, um das Licht (90) mit einem ersten Emissionsspektrum auszusenden, wobei die weitere Lichtquelle (111) eingerichtet ist, um das weitere Licht (90#) mit einem zweiten Emissionsspektrum auszusenden, wobei das erste Emissionsspektrum und das zweite Emissionsspektrum sich zu mindest teilweise überlappen.
15. Optisches System (110) nach Anspruch 14, das weiterhin umfasst:
- ein weiteres lichtformendes HOE (120#), das im weiteren Strahlengang (81#) zwischen der weiteren Lichtquelle (111#) und dem bildgebenden HOE (130) oder einem weiteren bildgebenden HOE (130#) angeordnet ist und das eingerichtet ist, um eine Spektralfilterung des weiteren Lichts (90#) durchzuführen, wobei die Spektralfilterung des lichtformenden HOE (120) des ersten optischen Kanals (31) einen Teil des Lichts (90) in einem ersten Wellenlängenbereich passieren lässt, wobei die Spektralfilterung des Weiteren lichtformenden HOE (120#) des zweiten optischen Kanals (32) einen Teil des weiteren Lichts (90#) in einem zweiten Wellenlän genbereich passieren lässt, wobei der erste Wellenlängenbereich verschieden von dem zweiten Wellenlän genbereich ist.
16. Optisches System nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei der erste optische Kanal (31) weiterhin umfasst: ein refraktives oder spie geloptisches optisches Element (171 , 172), das eingerichtet ist, um das Licht (90) zu sammeln, wobei der zweite optische Kanal (32) weiterhin umfasst: ein weiteres refraktives oder spiegeloptisches optisches Element (171#), das eingerichtet ist, um das weitere Licht (90#) zu sammeln, wobei das refraktive oder spiegeloptische optische Element (171 , 172) und das weitere refraktive oder spiegeloptische optische Element (171#) integral ausgebildet sind.
17. Optisches System nach einem der Ansprüche 7 bis 16, das weiterhin umfasst:
- ein Blendenelement (39), das angeordnet ist, um das Licht (90) des ersten opti schen Kanals (31) zu trennen vom weiteren Licht (90#) des zweiten optischen Kanals (32).
18. Optisches System nach einem der Ansprüche 7 bis 17, das weiterhin umfasst:
- eine Steuerung (901 ), die eingereicht ist, um die Lichtquelle (111) des ersten optischen Kanals (31) und die weitere Lichtquelle (111#) des zweiten optischen Kanals (32) getrennt oder gemeinsam anzusteuern.
19. Optisches System nach Anspruch 18, wobei die Steuerung (901) eingerichtet ist, um die Lichtquelle (111) des ersten optischen Kanals und die weitere Lichtquelle (111#) des zweiten optischen Kanals (32) in Abhängigkeit von einer Helligkeitsvorgabe eines Bildmotivs des schwebenden Holo gramms getrennt oder gemeinsam anzusteuern.
20. Optisches System nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Steuerung (901) eingerichtet ist, um die Lichtquelle (111) des ersten optischen Kanals (31) und die weitere Lichtquelle (111#) des zweiten optischen Kanals (32) in Abhängigkeit von einer Motivvorgabe eines Bildmotivs des schwebenden Holo gramms getrennt oder gemeinsam anzusteuern.
21 . Optisches System (110) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das lichtformende HOE (120) weiterhin eingerichtet ist, um ein Winkel spektrum mit dem das Licht (90) entlang des Strahlengangs (81) propagiert zu reduzie ren.
22. Optisches System (110) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das lichtformende HOE (120) weiterhin eingerichtet ist, um das Licht (90) entlang des Strahlengangs (81) hin zum bildgebenden HOE (130) umzulenken.
23. Optisches System (110) nach Anspruch 22, wobei das lichtformende HOE (120) das Licht (90) entlang des Strahlengangs (81) in Reflexionsgeometrie umlenkt.
24. Optisches System (110) nach Anspruch 23, wobei ein Reflexionswinkel (125), mit dem das lichtformende HOE (120) das Licht (90) entlang des Strahlengangs (81) reflektiert, dem Brewster-Winkel eines Materials des Substrats (122) des lichtformenden HOE (120) entspricht.
25. Optisches System (110) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei ein Einfallswinkel (126) des Lichts (90) entlang des Strahlengangs (81) auf das lichtformenden HOE (120) so gewählt ist, dass Fresnel-Reflexionen des Lichts (90) weg vom bildgebenden HOE (130) orientiert sind.
26. Optisches System (110) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Strahlengang (81) in Edge-Lit-Geometrie auf das bildgebende HOE (130) auftrifft.
27. Optisches System (110) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (111) eine Leuchtdiode mit einem Emissionsspektrum (601) umfasst, wobei die Spektralfilterung des lichtformenden HOE (120) einen Teil des Lichts (90) im Bereich von bis zu 50% einer Breite (611) des Emissionsspektrums (601) pas sieren lässt.
28. Optisches System (110) nach einem der voranstehenden Ansprüche, das weiter hin umfasst:
- ein refraktives oder spiegeloptisches optisches Element (171 , 172), das im Strahlengang (81) zwischen der Lichtquelle (111) und dem lichtformenden HOE (120) angeordnet ist, und das eingerichtet ist, um das von der Lichtquelle (111) ausgesendete Licht (90) auf das lichtformende HOE (120) zu sammeln.
29. Optisches System (110) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (155) zwischen dem Volumen (159) und dem bildgebenden
HOE (130) nicht kleiner als 60% einer lateralen Abmessung (136) eines Brechungs-In dex modulierten Bereichs (131) des bildgebenden HOE beträgt.
30. Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems (100), wobei das Verfahren umfasst:
- Bereitstellen eines bildgebenden holographisch optischen Elements, HOE (130), das eingerichtet ist, um basierend auf Licht (90) ein schwebendes Hologramm (150) zu erzeugen, das in einem Volumen (159) außerhalb des bildgebenden HOE (130) ange ordnet ist, - Bereitstellen einer Lichtquelle (111), die eingerichtet ist, um das Licht entlang ei nes Strahlengangs (81) zum bildgebenden HOE auszusenden, und
- Bereitstellen eines lichtformenden HOE (120), das im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem bildgebenden HOE angeordnet ist und das eingerichtet ist, um eine Spektralfilterung des Lichts durchzuführen.
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