WO2019238894A1 - Vorrichtung zum anzeigen eines bildes - Google Patents

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WO2019238894A1
WO2019238894A1 PCT/EP2019/065620 EP2019065620W WO2019238894A1 WO 2019238894 A1 WO2019238894 A1 WO 2019238894A1 EP 2019065620 W EP2019065620 W EP 2019065620W WO 2019238894 A1 WO2019238894 A1 WO 2019238894A1
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optical waveguide
viewer
camera
light
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PCT/EP2019/065620
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Kai Habermehl
Thorsten Alexander Kern
Markus Schöpper
Arne Jachens
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Continental Automotive Gmbh
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    • H04N7/144—Constructional details of the terminal equipment, e.g. arrangements of the camera and the display camera and display on the same optical axis, e.g. optically multiplexing the camera and display for eye to eye contact
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    • G02B2027/0196—Supplementary details having transparent supporting structure for display mounting, e.g. to a window or a windshield
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/32—Holograms used as optical elements

Definitions

  • the present invention relates to an image display device, a video conferencing system and a virtual mirror using such an apparatus.
  • Video conference system in which a semi-transparent mirror is arranged in front of a display.
  • the semi-transparent mirror directs light that represents a viewer of the display towards a camera.
  • a disadvantage of this is that the semitransparent mirror must be arranged at an angle of 45 ° to the viewing direction of the viewer, since the camera and display with their main beam directions are arranged at an angle of 90 ° to one another. This requires a large amount of space.
  • a device for displaying an image comprises:
  • an imaging unit for generating an image
  • a camera arranged behind the optical waveguide in the viewing direction of a viewer for taking a picture of the viewer.
  • an image is displayed to the viewer with the aid of a transparent optical waveguide and an imaging unit, the light of which is coupled into the optical waveguide.
  • a transparent optical waveguide is thin and does not require any installation tilted by 45 ° with respect to the viewing direction.
  • it is arranged vertically and therefore requires almost no additional depth.
  • direct eye contact is made possible by the camera being arranged directly or at a distance behind the optical waveguide. The viewer can therefore simultaneously look frontally into the camera when looking at the generated image and can be picked up by the latter when viewing the image.
  • An additional advantage of this structure is that the projection distance gives the image a depth effect, similar to that of a mirror. This leads to a more realistic representation of reality.
  • the imaging unit has three light sources for generating light in three elementary colors.
  • the device can be used for displaying multicolored images.
  • the light sources can produce the colors red, green and blue, with which full-color images can be displayed.
  • the optical waveguide has three
  • Partial light waveguide each of which is one of the three light sources assigned. This makes it possible to optimize each of the partial light waveguides for the respectively assigned color. However, two colors can also be transported combined in a partial light waveguide.
  • a device for displaying an image has:
  • a two-dimensionally concentrating flat optical waveguide which is set up to guide light representing the viewer in the direction of the camera.
  • the optical waveguide is combined with a monitor. That from the camera
  • Image of the viewer to be recorded is fed to the camera via the optical waveguide.
  • this then does not have a multiplying effect, but instead concentrates in the opposite direction of the beam.
  • the space savings appear positively.
  • the optical waveguide is arranged in front of the monitor in the viewing direction of the viewer.
  • the optical fiber allows the image displayed by the monitor to pass through so that it can be seen by the viewer
  • the monitor is transparent and arranged in front of the optical waveguide in the viewing direction of the viewer.
  • the monitor allows the viewer's image to be recorded by the camera to pass through, so that it can be fed to the camera by the optical fiber.
  • the optical waveguide is an optical waveguide based on holography. The use of holographic structures in the optical waveguide enables very precise control of the optical waveguide
  • optical fiber Properties of the optical fiber.
  • complex forms of coupling light out of the optical waveguide can be realized.
  • Another advantage is that in this case a relatively simple manufacture of the optical waveguide is possible using a master.
  • the optical waveguide, the camera and the imaging unit or the monitor are designed to be height-adjustable together.
  • the device can be adapted to viewers of different sizes without having to readjust the different ones
  • a device according to the invention is used in a video conference system.
  • the solution according to the invention is advantageously used in video conferences in which one appears to be standing or sitting face to face.
  • a video conference is made possible without losing direct eye contact, in contrast to conventional systems in which there is a spatial distance between the camera and the display position.
  • the participants can look each other directly and seem to sit opposite each other.
  • a device according to the invention is used in a virtual mirror.
  • the solution according to the invention can also be used for augmentations in the facial area, for example when trying on new glasses for the optician, when trying out colored ones
  • the device serves as a virtual mirror that displays an augmented image of the viewer.
  • Another application is self-photography, in which there is currently also an offset between the display of a smartphone and the camera of the smartphone.
  • FIG. 1 schematically shows a first embodiment of a device for displaying an image
  • Fig. 2 shows schematically a second embodiment of a device for displaying an image
  • FIG. 6 shows a video conference system with the device for displaying an image from FIG. 1;
  • FIG. 7 shows a video conference system with the device for displaying an image from FIG. 2.
  • the device 70 has an imaging unit 1 for generating an image and a two-dimensionally multiplying flat optical waveguide 5.
  • the output light of the imaging unit 1 is coupled in a coupling region 531 of the optical waveguide 5 and from
  • Optical fiber 5 multiplied in the x and y directions.
  • the light leaves the optical waveguide 5 in the direction of the viewer.
  • a camera 71 for taking an image of the viewer is arranged behind the optical waveguide 5 in the viewing direction of the viewer. Since the optical waveguide 5 is transparent, the camera 71 arranged behind it has a clear view of the viewer.
  • FIG. 2 schematically shows a second embodiment of a device 70 for displaying an image.
  • the device 70 has a monitor 72 for generating an image and a camera 71 for recording an image of a viewer.
  • a two-dimensional concentrating area In front of the monitor 72 there is a two-dimensional concentrating area
  • the optical waveguide 5 can also be arranged behind the monitor 72.
  • the monitor 72 represents the image intended for the viewer, which he views through the transparent optical waveguide 5.
  • the optical waveguide 5 couples light coming from the face of the viewer over its large area, which acts here as the coupling-in area 524, concentrates it in the x and y directions and couples it out in the coupling-out area 532, from where it strikes the camera 71. Since the optical waveguide 5 is transparent, the viewer has a clear view of the monitor 72. At the same time, the camera 71 can use the
  • Fig. 3 shows a schematic spatial representation of an optical fiber 5 with two-dimensional magnification.
  • a coupling hologram 53 can be seen, by means of which an imaging hologram (not shown) Unit incoming light L1 is coupled into the optical fiber 5. In it, it spreads to the top right in the drawing, according to arrow L2.
  • a folding hologram 51 which acts similarly to many partially transparent mirrors arranged one behind the other, and generates a light beam that is widened in the Y direction and propagates in the X direction. This is indicated by three arrows L3.
  • a coupling-out hologram 52 which likewise acts similarly to many partially transparent mirrors arranged one behind the other, and couples light upwards in the Z direction, indicated by arrows L4, from the optical waveguide 5. This is widened in
  • Fig. 4 shows a spatial representation of an optical fiber 5 with three
  • Partial light waveguides 5R, 5G, 5B which are arranged one above the other and each stand for one elementary color red, green and blue.
  • the holograms 51, 52, 53 present in the optical waveguide 5 are wavelength-dependent, so that one optical waveguide 5R, 5G, 5B is used for one of the elementary colors.
  • An image generator 1 and an optical unit 2 are shown above the optical waveguide 5.
  • the optics unit 2 has a mirror 20, by means of which the light generated by the image generator 1 and shaped by the optics unit 2 is deflected in the direction of the respective coupling hologram 53.
  • the image generator 1 has three light sources 14R, 14G, 14B for the three elementary colors. It can be seen that the entire unit shown has a low overall height compared to its light-emitting surface.
  • FIG. 5 illustrates in a spatial representation the display of a virtual image VB by an optical waveguide 5.
  • the schematically indicated image generator 1 which generates a light beam L1 in the form of a parallel bundle of rays, which is introduced into the optical waveguide by means of a coupling element 523, for example a mirror 5 is coupled.
  • the optics unit is not shown for the sake of simplicity.
  • decoupling elements 522 for example mirrors, each reflect part of the light impinging on them in the direction of the eyes 61 Beholder. The viewer sees a virtual image VB at a certain distance behind the optical waveguide 5.
  • FIG. 6 shows a video conference system with the device 70 for displaying an image from FIG. 1 in a simplified schematic illustration.
  • Optical fiber 5 is coupled. It is multiplied in this in the x and y directions and leaves the optical waveguide 5 in the display area 521 in the direction of the viewer 60. If the eyes 61 of the viewer 60 are in the eyebox 62 indicated by the arrows, the viewer 60 sees this from the
  • imaging unit 1 generated image. Due to the transparency of the
  • the optical waveguide 5 has the camera 71 arranged behind it an unobstructed view of the viewer 60.
  • the viewer 60 is here standing in a video conference booth 73. It is sensible for the optical waveguide 5, camera 71 and imaging unit 1 to be height-adjustable together. This enables one
  • an adjustable mirror can be arranged between the imaging unit 1 and the optical waveguide 5. This takes over the height adjustment for the viewer 60 without the entire optical waveguide 5 having to be moved. The image then comes out of the optical waveguide 5 at a slightly different angle and thus enables adaptation to the height of the viewer 60.
  • An arrangement of the video conference system with the viewer 60 at a desk or sitting differently is also a sensible alternative arrangement.
  • FIG. 7 shows a video conference system with the device 70 for displaying an image from FIG. 2 in a simplified schematic illustration.
  • a monitor 72 which represents the image intended for the viewer 60, which image is provided by the transparent one
  • Optical fiber 5 viewed through. If the face of the viewer 60 is located in the eyebox 62 indicated by the arrows, the optical waveguide 5 couples light coming from the face of the viewer via its light as here
  • Coupling area 524 acting large area it concentrates in x and y direction and decouples it in the decoupling area 532, from where it falls on the camera 71.
  • the viewer 60 is standing in a video conference booth 73.
  • a configuration for a seated viewer 60 is also possible.
  • the optical waveguide 5, the camera 71 and the monitor 72 to be jointly adjustable in height in order to enable adaptation to the size of the viewer 60.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (70) zum Anzeigen eines virtuellen Bildes sowie ein Videokonferenzsystem und einen virtuellen Spiegel, die eine solche Vorrichtung (70) verwenden. Die Vorrichtung (70) weist eine bildgebende Einheit (1) zum Erzeugen eines Bildes und einen zweidimensional vervielfachenden flächigen Lichtwellenleiter (5) als Anzeigefläche für das Bild (VB) auf. In Blickrichtung eines Betrachters (60) hinter dem Lichtwellenleiter (5) ist eine Kamera (71) zum Aufnehmen eines Bildes des Betrachters (60) angeordnet.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes sowie ein Videokonferenzsystem und einen virtuellen Spiegel, die eine solche Vorrichtung verwenden.
In vielen Anwendungen, die eine Kamera und ein Display verwenden, ist es wünschenswert, gleichzeitig in die Kamera und auf das Display sehen zu können. Dies ist insbesondere bei Videokonferenzen der Fall, bei denen üblicherweise die Kamera neben dem Display platziert ist und es somit nicht zu direktem Blickkontakt kommt. Der Kontakt wird durch den fehlenden Blickkontakt unpersönlicher als ein direktes Gespräch von Angesicht zu Angesicht.
Vor diesem Hintergrund beschreibt US 2010/0253761 A1 ein
Videokonferenzsystem, bei dem vor einem Display ein halbdurchlässiger Spiegel angeordnet ist. Der halbdurchlässige Spiegel lenkt Licht, das einen Betrachter des Displays repräsentiert, in Richtung einer Kamera.
Als nachteilig daran ist anzusehen, dass der halbdurchlässige Spiegel in einem Winkel von 45° zur Blickrichtung des Betrachters angeordnet sein muss, da Kamera und Display mit ihren Hauptstrahlrichtungen in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. Dies erfordert einen großen Bauraum.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes bereitzustellen, in die eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes eines Betrachters des Bildes integriert ist und die dennoch mit einem reduzierten
Bauraum auskommt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes auf:
- eine bildgebende Einheit zum Erzeugen eines Bildes;
- einen zweidimensional vervielfachenden flächigen Lichtwellenleiter als
Anzeigefläche für das Bild; und
- eine in Blickrichtung eines Betrachters hinter dem Lichtwellenleiter angeordnete Kamera zum Aufnehmen eines Bildes des Betrachters.
Bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung wird dem Betrachter mit Hilfe eines transparenten Lichtwellenleiters und einer bildgebenden Einheit, deren Licht in den Lichtwellenleiter einkoppelt wird, ein Bild angezeigt. Ein solcher Lichtwellenleiter ist dünn und erfordert keine um 45° gegenüber der Blickrichtung gekippte Aufstellung. Im Idealfall ist er senkrecht angeordnet und erfordert somit nahezu keine zusätzliche Tiefe. Der direkte Blickkontakt wird bei diesem Aufbau ermöglicht, indem die Kamera direkt oder beabstandet hinter dem Lichtwellenleiter angeordnet ist. Der Betrachter kann daher beim Blick auf das erzeugte Bild gleichzeitig frontal in die Kamera sehen und beim Betrachten des Bildes von dieser aufgenommen werden. Ein zusätzlicher Vorteil dieses Aufbaus ist, dass das Bild durch eine Projektionsdistanz einen Tiefeneffekt erhält, ähnlich dem eines Spiegels. Dies führt zu einer realistischeren Darstellung der Realität.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die bildgebende Einheit drei Lichtquellen zum Erzeugen von Licht in drei Elementarfarben auf. Auf diese Weise kann die Vorrichtung für die Anzeige mehrfarbiger Bilder genutzt werden. Beispielsweise können die Lichtquellen die Farben Rot, Grün und Blau erzeugen, mit denen sich vollfarbige Bilder darstellen lassen. Dem Fachmann sind weitere
Farbkombinationen bekannt, mit denen sich vollfarbige Bilder realisieren lassen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Lichtwellenleiter drei
Teillichtwellenleiter auf, von denen jeder jeweils einer der drei Lichtquellen zugeordnet ist. Dies ermöglicht es, jeden der Teillichtwellenleiter gezielt für die jeweils zugeordnete Farbe zu optimieren. Es können aber auch zwei Farben in einem Teillichtwellenleiter kombiniert transportiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes auf:
- einen Monitor zum Erzeugen eines Bildes;
- eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes eines Betrachters; und
- einen zweidimensional konzentrierenden flächigen Lichtwellenleiter, der eingerichtet ist, den Betrachter repräsentierendes Licht in Richtung der Kamera zu führen.
Bei einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung wird der Lichtwellenleiter mit einem Monitor kombiniert. Das von der Kamera
aufzunehmende Bild des Betrachters wird der Kamera über den Lichtwellenleiter zugeführt. Dieser wirkt dann anders als bei der ersten Ausführungsform nicht vervielfachend, sondern in umgekehrter Strahlrichtung konzentrierend. Auch hier tritt die Bauraumersparnis positiv in Erscheinung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Lichtwellenleiter in Blickrichtung des Betrachters vor dem Monitor angeordnet. In diesem Fall lässt der Lichtwellenleiter das vom Monitor angezeigte Bild passieren, so dass es vom Betrachter
wahrgenommen werden kann. Diese Lösung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Monitor selbst nicht transparent ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Monitor transparent und in Blickrichtung des Betrachters vor dem Lichtwellenleiter angeordnet. In diesem Fall lässt der Monitor des von der Kamera aufzunehmende Bild des Betrachters passieren, so dass es vom Lichtwellenleiter der Kamera zugeführt werden kann. Bei dieser Lösung werden eventuelle Einflüsse des Lichtwellenleiters auf das vom Monitor angezeigt Bild vermieden. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Lichtwellenleiter ein auf Holographie beruhender Lichtwellenleiter. Die Verwendung holographischer Strukturen im Lichtwellenleiter ermöglich eine sehr genaue Kontrolle der lichtleitenden
Eigenschaften des Lichtwellenleiters. Zudem können komplexe Formen der Auskopplung von Licht aus dem Lichtwellenleiter realisiert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass in diesem Fall eine verhältnismäßig einfache Herstellung des Lichtwellenleiters unter Verwendung eines Masters möglich ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind der Lichtwellenleiter, die Kamera und die bildgebende Einheit oder der Monitor gemeinsam höhenverstellbar ausgeführt. Auf diese Weise kann die Vorrichtung an Betrachter mit unterschiedlichen Größen angepasst werden, ohne dass eine erneute Justage der verschiedenen
Komponenten der Vorrichtung erforderlich wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Videokonferenzsystem verwendet. Die erfindungsgemäße Lösung findet vorteilhaft Verwendung bei Videokonferenzen, bei denen man sich Angesicht zu Angesicht gegenüber zu stehen oder zu sitzen scheint. Insbesondere in kleinen Räumen wird so eine Videokonferenz ohne Verlust des direkten Blickkontakts ermöglicht, im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, bei denen eine räumliche Distanz zwischen Kamera und Displayposition auftritt. Bei der beschriebenen Lösung können sich die Teilnehmer direkt in die Augen schauen und sitzen sich scheinbar räumlich gegenüber.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem virtuellen Spiegel verwendet. Die erfindungsgemäße Lösung ist auch einsetzbar bei Augmentierungen im Gesichtsbereich, beispielsweise bei der Anprobe einer neuen Brille beim Optiker, beim Ausprobieren von farbigen
Kontaktlinsen, beim Test von Frisuren, Haarfarben oder Bartvarianten. Bei den genannten Anwendungen dient die Vorrichtung als virtueller Spiegel, der ein augmentiertes Bild des Betrachters anzeigt. Eine weitere Anwendung ist die Selbstfotografie, bei der es aktuell ebenso einen Versatz zwischen dem Display eines Smartphones und der Kamera des Smartphones gibt. Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
Figurenübersicht
Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes;
Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes;
Fig. 3 zeigt einen Lichtwellenleiter mit zweidimensionaler Vergrößerung;
Fig. 4 zeigt einen Lichtwellenleiter mit drei Teillichtwellenleitern;
Fig. 5 illustriert die Anzeige eines virtuellen Bildes durch einen Lichtwellenleiter;
Fig. 6 zeigt ein Videokonferenzsystem mit der Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes aus Fig. 1 ; und
Fig. 7 zeigt ein Videokonferenzsystem mit der Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes aus Fig. 2.
Figurenbeschreibung
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 70 zum Anzeigen eines Bildes VB. Die Vorrichtung 70 weist eine bildgebende Einheit 1 zum Erzeugen eines Bildes sowie einen zweidimensional vervielfachenden flächigen Lichtwellenleiter 5 auf. Das Ausgangslicht der bildgebenden Einheit 1 wird in einem Einkoppelbereich 531 des Lichtwellenleiters 5 eingekoppelt und vom
Lichtwellenleiter 5 in x- und y-Richtung vervielfacht. In einem Anzeigebereich 521 verlässt das Licht den Lichtwellenleiter 5 in Richtung Betrachter. In Blickrichtung des Betrachters hinter dem Lichtwellenleiter 5 ist eine Kamera 71 zum Aufnehmen eines Bildes des Betrachters angeordnet. Da der Lichtwellenleiter 5 transparent ist, hat die hinter diesem angeordnete Kamera 71 einen freien Blick auf den Betrachter.
Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 70 zum Anzeigen eines Bildes. Die Vorrichtung 70 weist einen Monitor 72 zum Erzeugen eines Bildes sowie eine Kamera 71 zum Aufnehmen eines Bildes eines Betrachters auf. Vor dem Monitor 72 ist ein zweidimensional konzentrierender flächiger
Lichtwellenleiter 5 angeordnet. Im Falle eines transparenten Monitors 72 kann der Lichtwellenleiter 5 auch hinter dem Monitor 72 angeordnet sein. Der Monitor 72 stellt das für den Betrachter vorgesehene Bild dar, welches dieser durch den transparenten Lichtwellenleiter 5 hindurch betrachtet. Der Lichtwellenleiter 5 koppelt vom Gesicht des Betrachters her kommendes Licht über seine hier als Einkoppelbereich 524 wirkende große Fläche ein, konzentriert es in x- und y-Richtung und koppelt es im Auskoppelbereich 532 aus, von wo aus es auf die Kamera 71 trifft. Da der Lichtwellenleiter 5 transparent ist, hat der Betrachter einen freien Blick auf den Monitor 72. Zugleich kann die Kamera 71 mit Hilfe des
Lichtwellenleiters den Betrachter frontal erfassen.
Fig. 3 zeigt in schematischer räumlicher Darstellung einen Lichtwellenleiter 5 mit zweidimensionaler Vergrößerung. Im unteren linken Bereich erkennt man ein Einkoppelhologramm 53, mittels dessen von einer nicht dargestellten bildgebenden Einheit kommendes Licht L1 in den Lichtwellenleiter 5 eingekoppelt wird. In diesem breitet es sich in der Zeichnung nach rechts oben aus, entsprechend dem Pfeil L2. In diesem Bereich des Lichtwellenleiters 5 befindet sich ein Falthologramm 51 , das ähnlich wie viele hintereinander angeordnete teildurchlässige Spiegel wirkt, und ein in Y-Richtung verbreitertes, sich in X-Richtung ausbreitendes Lichtbündel erzeugt. Dies ist durch drei Pfeile L3 angedeutet. In dem sich in der Abbildung nach rechts erstreckenden Teil des Lichtwellenleiters 5 befindet sich ein Auskoppelhologramm 52, welches ebenfalls ähnlich wie viele hintereinander angeordnete teildurchlässige Spiegel wirkt, und durch Pfeile L4 angedeutet Licht in Z-Richtung nach oben aus dem Lichtwellenleiter 5 auskoppelt. Hierbei erfolgt eine Verbreiterung in
X-Richtung, sodass das ursprüngliche einfallende Lichtbündel L1 als in zwei Dimensionen vergrößertes Lichtbündel L4 den Lichtwellenleiter 5 verlässt.
Fig. 4 zeigt in räumlicher Darstellung einen Lichtwellenleiter 5 mit drei
Teillichtwellenleitern 5R, 5G, 5B, die übereinanderliegend angeordnet sind und für je eine Elementarfarbe Rot, Grün und Blau stehen. Die in dem Lichtwellenleiter 5 vorhandenen Hologramme 51 , 52, 53 sind wellenlängenabhängig, sodass jeweils ein Lichtwellenleiter 5R, 5G, 5B für eine der Elementarfarben verwendet wird. Oberhalb des Lichtwellenleiters 5 sind ein Bildgenerator 1 und eine Optikeinheit 2 dargestellt. Die Optikeinheit 2 weist einen Spiegel 20 auf, mittels dessen das vom Bildgenerator 1 erzeugte und von der Optikeinheit 2 geformte Licht in Richtung des jeweiligen Einkoppelhologramms 53 umgelenkt wird. Der Bildgenerator 1 weist drei Lichtquellen 14R, 14G, 14B für die drei Elementarfarben auf. Man erkennt, dass die gesamte dargestellte Einheit eine im Vergleich zu ihrer lichtabstrahlenden Fläche geringe Gesamtbauhöhe aufweist.
Fig. 5 illustriert in räumlicher Darstellung die Anzeige eines virtuellen Bildes VB durch einen Lichtwellenleiter 5. Man erkennt den schematisch angedeuteten Bildgenerator 1 , der einen Lichtstrahl L1 in Form eines parallelen Strahlenbündels erzeugt, welches mittels eines Einkoppelelements 523, z.B. einem Spiegel, in den Lichtwellenleiter 5 eingekoppelt wird. Die Optikeinheit ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Mehrere Auskoppelelemente 522, z.B. Spiegel, reflektieren jeweils einen Teil des auf sie auftreffenden Lichts in Richtung der Augen 61 eines Betrachters. Der Betrachter sieht ein virtuelles Bild VB in einer gewissen Entfernung hinter dem Lichtwellenleiter 5.
Fig. 6 zeigt ein Videokonferenzsystem mit der Vorrichtung 70 zum Anzeigen eines Bildes aus Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellung. Man erkennt die bildgebende Einheit 1 , deren Ausgangslicht im Einkoppelbereich 531 des
Lichtwellenleiters 5 eingekoppelt wird. Es wird in diesem in x- und y-Richtung vervielfacht und verlässt den Lichtwellenleiter 5 im Anzeigebereich 521 Richtung des Betrachters 60. Befinden sich die Augen 61 des Betrachters 60 in der durch die Pfeile angedeuteten Eyebox 62, so sieht der Betrachter 60 das von der
bildgebenden Einheit 1 generierte Bild. Aufgrund der Transparenz des
Lichtwellenleiters 5 hat die hinter diesem angeordnete Kamera 71 einen freien Blick auf den Betrachter 60. Der Betrachter 60 befindet sich hier stehend in einer Videokonferenzkabine 73. Sinnvollerweise sind Lichtwellenleiter 5, Kamera 71 und bildgebende Einheit 1 gemeinsam höhenverstellbar. Dies ermöglicht eine
Anpassung an die Größe des Betrachters 60. Alternativ kann ein verstellbarer Spiegel zwischen der bildgebenden Einheit 1 und dem Lichtwellenleiter 5 angeordnet sein. Dieser übernimmt die Höhenverstellung für den Betrachter 60, ohne dass der komplette Lichtwellenleiter 5 beweget werden muss. Das Bild kommt dann in einem leicht anderen Winkel aus dem Lichtwellenleiter 5 und ermöglicht so die Adaptation an die Höhe des Betrachters 60.
Eine Anordnung des Videokonferenzsystems mit dem Betrachter 60 an einem Schreibtisch oder anders sitzend ist ebenfalls eine sinnvolle Alternativanordnung.
Fig. 7 zeigt ein Videokonferenzsystem mit der Vorrichtung 70 zum Anzeigen eines Bildes aus Fig. 2 in vereinfachter schematischer Darstellung. Hier befindet sich hinter dem Lichtwellenleiter 5 ein Monitor 72, der das für den Betrachter 60 vorgesehene Bild darstellt, welches dieser durch den transparenten
Lichtwellenleiter 5 hindurch betrachtet. Befindet sich das Gesicht des Betrachters 60 in der durch die Pfeile angedeuteten Eyebox 62, so koppelt der Lichtwellenleiter 5 vom Gesicht des Betrachters her kommendes Licht über seine hier als
Einkoppelbereich 524 wirkende große Fläche ein, konzentriert es in x- und y-Richtung und koppelt es im Auskoppelbereich 532 aus, von wo aus es auf die Kamera 71 fällt. Der Betrachter 60 befindet sich hier wie schon in Fig. 6 stehend in einer Videokonferenzkabine 73. Auch eine Ausgestaltung für einen sitzenden Betrachter 60 ist möglich. Sinnvollerweise sind Lichtwellenleiter 5, Kamera 71 und Monitor 72 gemeinsam höhenverstellbar, um eine Anpassung an die Größe des Betrachters 60 zu ermöglichen.
Bezugszeichenliste
1 Bildgenerator/Bildgebende Einheit
14R, 14G Lichtquelle
14B
2 Optikeinheit
20 Spiegel
5, 5R, Lichtwellenleiter
5G, 5B
501 Schaltbare Schicht
51 Falthologramm
52 Auskoppelhologramm
521 Anzeigebereich
522 Auskoppelelement
523 Einkoppelelement
524 Einkoppelbereich
53 Einkoppelhologramm
531 Einkoppelbereich
532 Auskoppelbereich
60 Betrachter/Nutzer
61 Auge
62 Eyebox
70 Display
71 Kamera
72 Monitor
73 Videokonferenzkabine
L1...L4 Licht
VB Bild

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (70) zum Anzeigen eines Bildes (VB), mit:
- einer bildgebenden Einheit (1 ) zum Erzeugen eines Bildes;
- einem zweidimensional vervielfachenden flächigen Lichtwellenleiter (5) als Anzeigefläche für das Bild (VB); und
- einer in Blickrichtung eines Betrachters (60) hinter dem Lichtwellenleiter (5) angeordnete Kamera (71 ) zum Aufnehmen eines Bildes des Betrachters (60).
2. Vorrichtung (70) gemäß Anspruch 1 , wobei die bildgebende Einheit (1 ) drei Lichtquellen (14R, 14G, 14B) zum Erzeugen von Licht in drei Elementarfarben aufweist.
3. Vorrichtung (70) gemäß Anspruch 2, wobei der Lichtwellenleiter (5) drei
Teillichtwellenleiter (5R, 5G, 5B) aufweist, von denen jeder jeweils einer der drei Lichtquellen (14R, 14G, 14B) zugeordnet ist.
4. Vorrichtung (70) zum Anzeigen eines Bildes (VB), mit:
- einem Monitor (72) zum Erzeugen eines Bildes;
- einer Kamera (71 ) zum Aufnehmen eines Bildes eines Betrachters (60); und
- einem zweidimensional konzentrierenden flächigen Lichtwellenleiter (5), der eingerichtet ist, den Betrachter (60) repräsentierendes Licht in Richtung der Kamera (71 ) zu führen.
5. Vorrichtung (70) gemäß Anspruch 4, wobei der Lichtwellenleiter (5) in
Blickrichtung des Betrachters (60) vor dem Monitor (72) angeordnet ist.
6. Vorrichtung (70) gemäß Anspruch 4, wobei der Monitor (72) transparent ist und in Blickrichtung des Betrachters (60) vor dem Lichtwellenleiter (5) angeordnet ist.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der
Lichtwellenleiter (5) ein auf Holographie beruhender Lichtwellenleiter (5) ist.
8. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der
Lichtwellenleiter (5), die Kamera (71 ) und die bildgebende Einheit (1 ) oder der Monitor (72) gemeinsam höhenverstellbar ausgeführt sind.
9. Videokonferenzsystem mit einer Vorrichtung (70) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 8.
10. Virtueller Spiegel mit einer Vorrichtung (70) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
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