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DE102023206165A1 - SWITCHABLE HOLOGRAPHIC DISPLAY - Google Patents

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DE102023206165A1
DE102023206165A1 DE102023206165.1A DE102023206165A DE102023206165A1 DE 102023206165 A1 DE102023206165 A1 DE 102023206165A1 DE 102023206165 A DE102023206165 A DE 102023206165A DE 102023206165 A1 DE102023206165 A1 DE 102023206165A1
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DE
Germany
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light
holographic
light guide
display device
diffraction gratings
Prior art date
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Pending
Application number
DE102023206165.1A
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German (de)
Inventor
Christoph Erler
Siemen Kuehl
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
Carl Zeiss Jena GmbH
Original Assignee
VEB Carl Zeiss Jena GmbH
Carl Zeiss Jena GmbH
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Publication date
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Priority to CN202480042887.2A priority patent/CN121444021A/en
Priority to PCT/EP2024/067961 priority patent/WO2025003230A1/en
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Abstract

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein holographisches Anzeigevorrichtung zur schaltbaren Anzeige von Bildern, wobei eine Lichtquelle, ein Lichtleiter und mindestens zwei holographische Beugungsgitter eingerichtet sind für eine Beleuchtung der mindestens zwei holographischen Beugungsgitter durch in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht der Lichtquelle. Dabei erzeugt jedes holographische Beugungsgitter ein Bild. Außerdem ist jedem holographischen Beugungsgitter ein steuerbares Lichtgatter zugeordnet. Das Lichtgatter ist dabei eingerichtet, eine Helligkeit des jeweilig erzeugten Bildes zu regulieren.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Bedienvorrichtung umfassend eine holographische Anzeigevorrichtung wie beschrieben und mindestens ein Bedienelement mit mindestens einem Sensor. Der Sensor kann eine Interaktion mit dem Bedienelement detektieren und ein Detektionssignal ausgeben. Des Weiteren ist eine Steuerungsvorrichtung umfasst, die das Lichtgatter in Abhängigkeit vom Detektionssignal steuert.

Figure DE102023206165A1_0000
In a first aspect, the invention relates to a holographic display device for the switchable display of images, wherein a light source, a light guide and at least two holographic diffraction gratings are set up for illuminating the at least two holographic diffraction gratings by light from the light source coupled into the light guide. Each holographic diffraction grating generates an image. In addition, a controllable light gate is assigned to each holographic diffraction grating. The light gate is set up to regulate a brightness of the image generated in each case.
In a further aspect, the invention relates to an operating device comprising a holographic display device as described and at least one operating element with at least one sensor. The sensor can detect an interaction with the operating element and output a detection signal. Furthermore, a control device is included which controls the light gate depending on the detection signal.
Figure DE102023206165A1_0000

Description

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein holographisches Anzeigevorrichtung zur schaltbaren Anzeige von Bildern, wobei eine Lichtquelle, ein Lichtleiter und mindestens zwei holographische Beugungsgitter eingerichtet sind für eine Beleuchtung der mindestens zwei holographischen Beugungsgitter durch in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht der Lichtquelle. Dabei erzeugt jedes holographische Beugungsgitter ein Bild. Außerdem ist jedem holographischen Beugungsgitter ein steuerbares Lichtgatter zugeordnet. Das Lichtgatter ist dabei eingerichtet, eine Helligkeit des jeweilig erzeugten Bildes zu regulieren.In a first aspect, the invention relates to a holographic display device for the switchable display of images, wherein a light source, a light guide and at least two holographic diffraction gratings are set up for illuminating the at least two holographic diffraction gratings by light from the light source coupled into the light guide. Each holographic diffraction grating generates an image. In addition, a controllable light gate is assigned to each holographic diffraction grating. The light gate is set up to regulate a brightness of the image generated in each case.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Bedienvorrichtung umfassend eine holographische Anzeigevorrichtung wie beschrieben und mindestens ein Bedienelement mit mindestens einem Sensor. Der Sensor kann eine Interaktion mit dem Bedienelement detektieren und ein Detektionssignal ausgeben. Des Weiteren ist eine Steuerungsvorrichtung umfasst, die das Lichtgatter in Abhängigkeit vom Detektionssignal steuert.In a further aspect, the invention relates to an operating device comprising a holographic display device as described and at least one operating element with at least one sensor. The sensor can detect an interaction with the operating element and output a detection signal. Furthermore, a control device is included which controls the light gate depending on the detection signal.

Hintergrund und Stand der Technik:Background and state of the art:

Leuchtanzeigen, auch holographischer Art, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Oftmals wird für solche holographische Leuchtanzeigen ein Lichtleiter verwendet, in den Licht eingekoppelt wird und welcher eine holographische Struktur zur Auskopplung und Bilderzeugung umfasst. Häufig kommt eine sogenannte Edge-Lit Anordnung zum Einsatz, bei der Licht unter einem Winkel größer als der Winkel der Totalreflexion in einen Lichtleiter eingekoppelt wird und anschließend durch eine vom Lichtleiter umfasste holographische Struktur aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird, um die Anzeige zu erzeugen. Möchte man mehrere, insbesondere gleichfarbige Bilder auf diese Art erzeugen, können diese gemeinsam in einem Lichtleiter bzw. einer einzigen Edge-Lit Anordnung untergebracht werden, oder aber man verwendet für jedes Bild einen eigenen Lichtleiter bzw. eine eigene Edge-Lit Anordnung. Im ersten Fall können dann die Bilder nur gemeinsam in ihrer Helligkeit gesteuert und insbesondere ein- und ausgeschaltet werden, nämlich indem man das Beleuchtungslicht entsprechend regelt. Eine separate Steuerung der Helligkeit einzelner Bilder, welche durch mit einem gemeinsamen Lichtleiter beleuchtete holographische Strukturen und insbesondere durch eine einzige Edge-Lit Anordnung erzeugt werden, ist leider gar nicht oder nur auf komplizierte, mit Problemen behaftete Weise möglich.Illuminated displays, including holographic displays, are known from the state of the art. Often, such holographic illuminated displays use a light guide into which light is coupled and which includes a holographic structure for coupling out and image generation. Often, a so-called edge-lit arrangement is used, in which light is coupled into a light guide at an angle greater than the angle of total reflection and is then coupled out of the light guide by a holographic structure enclosed by the light guide in order to generate the display. If you want to generate several images, especially images of the same color, in this way, you can accommodate them together in a light guide or a single edge-lit arrangement, or you can use a separate light guide or edge-lit arrangement for each image. In the first case, the brightness of the images can only be controlled together and in particular switched on and off, namely by regulating the illumination light accordingly. Unfortunately, separate control of the brightness of individual images, which are generated by holographic structures illuminated with a common light guide and in particular by a single edge-lit arrangement, is not possible at all or only in a complicated and problematic way.

Aufgabe der Erfindung:Object of the invention:

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte holographische Anzeigevorrichtung ohne die Nachteile des Standes der Technik bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung eine holographische Anzeigevorrichtung bereitzustellen, welche mit einem einzigen Lichtleiter zur Beleuchtung von holographischen Strukturen auskommt um mehrere Bilder zu erzeugen, wobei die Bilder auf einfache und effektive Weise individuell in ihrer Helligkeit gesteuert werden können. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Bedienvorrichtung mit einer holographischen Anzeige bereitzustellen.The object of the invention is to provide an improved holographic display device without the disadvantages of the prior art. In particular, the object of the invention is to provide a holographic display device which uses a single light guide to illuminate holographic structures in order to generate several images, whereby the brightness of the images can be individually controlled in a simple and effective manner. It is also the object of the invention to provide an improved operating device with a holographic display.

Zusammenfassung der Erfindung:Summary of the invention:

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the features of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine holographisches Anzeigevorrichtung zur schaltbaren Anzeige von Bildern, aufweisend eine Lichtquelle, einen Lichtleiter und mindestens zwei holgraphische Beugungsgitter. Dabei sind Lichtquelle, Lichtleiter und die mindestens zwei holographischen Beugungsgitter eingerichtet für eine Beleuchtung der mindestens zwei holographischen Beugungsgitter durch in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht der Lichtquelle. Jedes holographische Beugungsgitter ist eingerichtet, bei der Beleuchtung durch die Lichtquelle Licht aus dem Lichtleiter auszukoppeln um ein Bild zu erzeugen. Außerdem ist jedem holographischen Beugungsgitter ein steuerbares Lichtgatter zugeordnet. Das Lichtgatter ist dabei angeordnet und eingerichtet, eine Helligkeit des jeweilig erzeugten Bildes zu regulieren.In a first aspect, the invention relates to a holographic display device for the switchable display of images, comprising a light source, a light guide and at least two holographic diffraction gratings. The light source, light guide and the at least two holographic diffraction gratings are designed to illuminate the at least two holographic diffraction gratings by light from the light source coupled into the light guide. Each holographic diffraction grating is designed to couple light out of the light guide when illuminated by the light source in order to generate an image. In addition, a controllable light gate is assigned to each holographic diffraction grating. The light gate is arranged and designed to regulate a brightness of the image generated in each case.

Eine holographisches Anzeigevorrichtung zur schaltbaren Anzeige von Bildern ist bevorzugt eine Vorrichtung, die durch holographische Beugungsgitter Bilder erzeugt, welche somit gleichsam angezeigt werden. Diese Bilder sind insbesondere schaltbar, dass bedeutet vorzugsweise, dass Eigenschaften der Bilder, insbesondere deren Helligkeit, durch einen Schaltprozess beeinflusst werden können. Man könnte ebenso von einer Steuerbarkeit der Helligkeit der Bilder sprechen. Schaltbare Anzeigen von Bildern umfassen insbesondere ein- und ausschaltbare Bilder.A holographic display device for the switchable display of images is preferably a device that generates images through holographic diffraction gratings, which are thus displayed as it were. These images are in particular switchable, which preferably means that properties of the images, in particular their brightness, can be influenced by a switching process. One could also speak of a controllability of the brightness of the images. Switchable displays of images include in particular images that can be switched on and off.

Ein Lichtleiter ist vorzugsweise ein für elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich transparenter Körper, welcher es bei entsprechender Einkopplung in den Lichtleiter ermöglicht, diese elektromagnetische Strahlung zu leiten, d. h. insbesondere, über einen bestimmten Weg innerhalb des Lichtleiters zu „transportieren“, bspw. auf direktem Wege und/oder über eine sogenannte Wellenleitung durch Reflexionen, vor allem interne Totalreflexionen, an den Grenzflächen des Körpers. Die elektromagnetische Strahlung ist dabei vorzugsweise im sichtbaren Bereich, insbesondere zwischen 380 Nanometer (nm) und 780 nm.A light guide is preferably a body that is transparent to electromagnetic radiation in a certain wavelength range, which, when coupled into the light guide accordingly, makes it possible to guide this electromagnetic radiation, i.e. in particular to "transport" it along a certain path within the light guide. for example, directly and/or via so-called wave guidance through reflections, especially total internal reflections, at the boundary surfaces of the body. The electromagnetic radiation is preferably in the visible range, in particular between 380 nanometers (nm) and 780 nm.

Transparent bedeutet bevorzugt, dass man durch den Basiskörper im Wesentlichen hindurchschauen kann. Transparent bedeutet insbesondere, dass der Basiskörper einen auf die Intensität des Lichtes (vorzugsweise im genannten Wellenlängenbereich) bezogenen Transmissionsgrad von mindestens 40%, mindestens 45%, mindestens 50%, mindestens 55%, mindestens 60%, mindestens 65%, mindestens 70%, mindestens 75%, mindestens 80%, mindestens 85%, mindestens 90% und/oder mindestens 95% aufweist.Transparent preferably means that one can essentially see through the base body. Transparent means in particular that the base body has a transmittance based on the intensity of the light (preferably in the stated wavelength range) of at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90% and/or at least 95%.

Begriffe wie im Wesentlichen, ungefähr, etwa, ca. etc. beschreiben bevorzugt einen Toleranzbereich von weniger als ±40%, bevorzugt weniger als ±20%, besonders bevorzugt weniger als ±10%, noch stärker bevorzugt weniger als ±5% und insbesondere weniger als ±1%. Ähnlich beschreibt bevorzugt Größen, die ungefähr gleich sind. Teilweise beschreibt bevorzugt zu mindestens 5%, besonders bevorzugt zu mindestens 10 %, und insbesondere zu mindestens 20 %, in einigen Fällen zu mindestens 40 %. Begriffe wie im Wesentlichen umfassen dabei bevorzugt stets auch den exakten Wert.Terms such as substantially, approximately, about, ca. etc. preferably describe a tolerance range of less than ±40%, preferably less than ±20%, particularly preferably less than ±10%, even more preferably less than ±5% and in particular less than ±1%. Similarly, preferably describes sizes that are approximately equal. Partially preferably describes at least 5%, particularly preferably at least 10%, and in particular at least 20%, in some cases at least 40%. Terms such as substantially preferably always include the exact value.

Ein holographisches Beugungsgitter ist vorzugsweise ein auf Holografie beruhendes Gitter zur Beugung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht innerhalb des vorgenannten Spektrums, zur Erzeugung einer optischen Funktion. Bei dieser optischen Funktion kann es sich insbesondere um die Erzeugung eines Bildes handeln. Dieses kann wie für die Holographie üblich eine dreidimensionale Tiefenwirkung aufweisen, es kann sich jedoch ebenso um ein zweidimensional wirkendes Bild handeln. Bei der Holografie werden im Gegensatz zu gewöhnlichen Abbildungen, bspw. der Fotografie, neben der Intensität vom abgebildeten Objekt zusätzlich Phasenbeziehungen des vom abgebildeten Objekt kommenden Lichtes abgespeichert. Diese Phasenbeziehungen enthalten zusätzliche räumliche Informationen, wodurch bspw. ein dreidimensionaler Eindruck der Abbildung erzeugt werden kann. Dies geschieht mit Hilfe von Interferenz von Lichtstrahlen während der Aufnahme des Objekts. Das Objekt wird mit kohärentem Licht beleuchtet und vom Objekt reflektiert und gestreut. Das entstandene Wellenfeld, die sogenannte Objektwelle, wird mit zu der Objektwelle kohärentem Licht (die sogenannte Referenzwelle - typischerweise von derselben Lichtquelle, z. B. einem Laser) überlagert und die Wellenfelder interferieren als Funktion ihrer Phasenbeziehung miteinander. Das entstehende Interferenzmuster wird bspw. mittels einer lichtempfindlichen Schicht aufgenommen und somit wird auch die in der Phase enthaltene Information gespeichert. Zur Rekonstruktion beleuchtet man das entstandene Hologramm (das entstandene Beugungsgitter) mit einer zur Referenzwelle identischen bzw. ähnlichen Lichtwelle, welche sodann durch die aufgezeichneten Interferenzmuster gebeugt wird. So kann die ursprüngliche Wellenfront der Objektwelle rekonstruiert werden. Es gibt verschiedene Typen von Hologrammen, z. B. sogenannte Volumenhologramme. Volumenhologramme weisen vorzugsweise eine Dicke auf, die ebenfalls zur Speicherung von holografischen Bildinformationen genutzt werden kann. Volumenhologramme können insbesondere Weißlichthologramme sein, da diese eine Wellenlängenselektivität aufgrund der wellenlängenselektiven Interferenz aufweisen können.A holographic diffraction grating is preferably a grating based on holography for diffracting electromagnetic radiation, in particular light within the aforementioned spectrum, to produce an optical function. This optical function can in particular involve the production of an image. As is usual for holography, this can have a three-dimensional depth effect, but it can also be a two-dimensional image. In contrast to normal images, e.g. photography, in holography, in addition to the intensity of the object being imaged, phase relationships of the light coming from the object being imaged are also stored. These phase relationships contain additional spatial information, which can, for example, create a three-dimensional impression of the image. This happens with the help of interference of light rays while the object is being recorded. The object is illuminated with coherent light and is reflected and scattered by the object. The resulting wave field, the so-called object wave, is superimposed with light that is coherent with the object wave (the so-called reference wave - typically from the same light source, e.g. a laser) and the wave fields interfere with each other as a function of their phase relationship. The resulting interference pattern is recorded, for example, using a light-sensitive layer, and the information contained in the phase is thus also stored. For reconstruction, the resulting hologram (the resulting diffraction grating) is illuminated with a light wave that is identical or similar to the reference wave, which is then diffracted by the recorded interference patterns. In this way, the original wave front of the object wave can be reconstructed. There are various types of holograms, e.g. so-called volume holograms. Volume holograms preferably have a thickness that can also be used to store holographic image information. Volume holograms can in particular be white light holograms, since these can have wavelength selectivity due to wavelength-selective interference.

Hologramme können beispielsweise Transmissions- und Reflexionshologramme sein, die diese Rekonstruktion jeweils entweder in Transmission oder in Reflektion erzeugen. Befindet man sich z. B. bei einem Transmissionshologramm auf einer der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Hologramms und betrachtet dieses, erscheint z. B. das abgebildete Objekt dreidimensional vor einem. Bei einem Reflexionshologramm muss man sich hierzu bevorzugt auf der gleichen Seite befinden wie die Lichtquelle. Reflexionshologramme weisen vorzugsweise eine wellenlängenselektive Effizienz auf, das Licht in eine bestimmte Richtung (bzw. entlang eines bestimmten Winkels) zu beugen. Das Wort Hologramm wird hier vorzugsweise als synonym mit der holografischen Struktur verwendet, welche die Lichtbeugung erzeugt. Landläufig wird manchmal mit „Hologramm“ das erzeugte, insbesondere dreidimensionale Bild bezeichnet. Der Fachmann weiß jedoch aus dem Kontext heraus, was jeweils mit dem Begriff „Hologramm“ gemeint ist.Holograms can be transmission and reflection holograms, for example, which produce this reconstruction either in transmission or in reflection. If, for example, you are on the side of a transmission hologram opposite the light source and look at it, the object depicted appears three-dimensionally in front of you. With a reflection hologram, you preferably have to be on the same side as the light source. Reflection holograms preferably have a wavelength-selective efficiency to diffract the light in a certain direction (or along a certain angle). The word hologram is preferably used here as a synonym for the holographic structure that produces the light diffraction. In common usage, the term "hologram" is sometimes used to describe the image produced, in particular the three-dimensional image. However, the person skilled in the art knows from the context what is meant by the term "hologram".

Hologramme, insbesondere technische Hologramme, können durch diverse holografische Verfahren direkt aufgenommen oder mit Hilfe von Wellenfrontdruckern bzw. Stereoholographiedruckern aus computergenerierten Daten gedruckt werden. Für eine Massenfertigung optischer Funktionen in Form von Hologrammen eignen sich diese Herstellungsverfahren, wegen des hohen Zeitaufwandes jedoch nicht. Hierfür bieten sich geeignete, insbesondere optische Replikationsverfahren an.Holograms, especially technical holograms, can be recorded directly using various holographic processes or printed from computer-generated data using wavefront printers or stereo holographic printers. These manufacturing processes are suitable for mass production of optical functions in the form of holograms, but are not time-consuming. Suitable replication processes, particularly optical ones, are suitable for this.

Mindestens zwei holgraphische Beugungsgitter entsprechen zwei oder mehr holographische Beugungsgitter, also beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, 15, 20 oder noch mehr Beugungsgitter.At least two holographic diffraction gratings correspond to two or more holographic diffraction gratings, for example two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten, 15, 20 or even more diffraction gratings.

Dabei sind Lichtquelle, Lichtleiter und die mindestens zwei holographischen Beugungsgitter eingerichtet für eine Beleuchtung der mindestens zwei holographischen Beugungsgitter durch in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht der Lichtquelle. Das bedeutet vorzugsweise, dass Licht der Lichtquelle, welche sich typischerweise außerhalb des Lichtleiters befindet, zunächst einmal in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Hierzu sind Lichtleiter und Lichtquelle vorzugsweise ausreichend nah zueinander angeordnet und zwar so, dass ein Teil des Lichtes der Lichtquelle, z. B. mindestens 10%, 20%, 30%, 40% oder mindestens 50% der Lichtquelle durch eine (vorzugsweise transparente) Außenfläche des Lichtleiters in diesen eingestrahlt wird. Dies wird bevorzugt auch als Einkopplung bezeichnet, wobei die Einkopplung insbesondere eine Einstrahlung in einer Weise erfolgt, dass das Licht im Lichtleiter geleitet wird (s. o.). Diese Lichtleitung erfolgt insbesondere bis zu den holographischen Beugungsgittern, so dass diese beleuchtet werden. Die Beleuchtung erfolgt vorzugsweise unter einem Winkel bzw. Winkelbereich oder Winkelspektrum, für den das holographische Beugungsgitter abgestimmt auf den Wellenlängenbereich der Lichtquelle ausgelegt ist.The light source, light guide and the at least two holographic diffraction gratings are designed to illuminate the at least two holographic diffraction gratings by light from the light source coupled into the light guide. This preferably means that light from the light source, which is typically located outside the light guide, is first coupled into the light guide. For this purpose, the light guide and light source are preferably arranged sufficiently close to one another in such a way that a portion of the light from the light source, e.g. at least 10%, 20%, 30%, 40% or at least 50% of the light source, is irradiated into the light guide through a (preferably transparent) outer surface of the light guide. This is preferably also referred to as coupling, with the coupling in particular being irradiation in such a way that the light is guided in the light guide (see above). This light is guided in particular as far as the holographic diffraction gratings so that they are illuminated. The illumination preferably takes place at an angle or angle range or angle spectrum for which the holographic diffraction grating is designed to match the wavelength range of the light source.

Die Lichtquelle ist vorzugsweise mindestens eine Lichtquelle, es kann sich also auch um mehrere Lichtquellen handeln. Die eine Lichtquelle oder die mehreren Lichtquellen beleuchten vorteilhafterweise gemeinsam die mehreren holographischen Beugungsgitter. D. h. insbesondere, dass die mehreren holographischen Beugungsgitter von der gleichen Lichtquelle oder den gleichen Lichtquellen beleuchtet wird. Im Stand der Technik werden dagegen holographische Beugungsgitter, deren erzeugte Bilder einzeln schaltbar sein sollten, von jeweils verschiedenen Lichtquellen beleuchtet, so dass über das Schalten der Lichtquellen die Bilder geschaltet werden.The light source is preferably at least one light source, so it can also be several light sources. The one light source or the several light sources advantageously illuminate the several holographic diffraction gratings together. This means in particular that the several holographic diffraction gratings are illuminated by the same light source or the same light sources. In the prior art, however, holographic diffraction gratings, the images generated from which should be individually switchable, are illuminated by different light sources, so that the images are switched by switching the light sources.

Jedes holographische Beugungsgitter ist eingerichtet, bei der Beleuchtung durch die Lichtquelle (jeweils) Licht aus dem Lichtleiter auszukoppeln um ein Bild zu erzeugen. Dafür sind vorzugsweise zunächst einmal Wellenlängenspektrum und Winkelspektrum des auf die Beugungsgitter auftreffenden Beleuchtungslichtes entsprechend auf diese Beugungsgitter abgestimmt, wie vorstehend beschrieben. Dann wird das Beugungsgitter bevorzugt entsprechend seiner Funktionalität das Licht dergestalt beugen, dass ein Teil des Beleuchtungslichtes umgelenkt und aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird, wobei weiterhin das Licht so umgelenkt und ausgekoppelt wird, dass ein gewünschtes Bild erzeugt wird.Each holographic diffraction grating is designed to couple light out of the light guide when illuminated by the light source in order to create an image. To do this, the wavelength spectrum and angle spectrum of the illumination light striking the diffraction gratings are preferably initially matched to these diffraction gratings, as described above. The diffraction grating will then preferably diffract the light according to its functionality in such a way that part of the illumination light is deflected and coupled out of the light guide, with the light also being deflected and coupled out in such a way that a desired image is created.

Die Fläche des Lichtleiters, aus dem das Licht durch die holographischen Beugungsgitter ausgekoppelt wird, wird vorzugsweise Auskoppelfläche genannt.The surface of the light guide from which the light is coupled out by the holographic diffraction gratings is preferably called the coupling-out surface.

Ein Lichtgatter, oder synonym ein Lichtventil, ist vorzugsweise eine Komponente, welche einen Lichtdurchlass bzw. eine Lichttransmission steuern kann, vor allem für ein vorgenanntes Spektrum der elektromagnetischen Strahlung.A light gate, or synonymously a light valve, is preferably a component that can control the passage or transmission of light, especially for an aforementioned spectrum of electromagnetic radiation.

Jedem holographischen Beugungsgitter ist ein steuerbares Lichtgatter zugeordnet. Das bedeutet bspw., dass es zu jedem Beugungsgitter (mindestens) ein steuerbares Lichtgatter gibt. Darüber hinaus bedeutet dies bevorzugt, dass das einem Beugungsgitter zugeordnete Lichtgatter für die Steuerung der Helligkeit des von diesem Beugungsgitter erzeugten Bildes „zuständig“ ist.Each holographic diffraction grating is assigned a controllable light gate. This means, for example, that there is (at least) one controllable light gate for each diffraction grating. In addition, this preferably means that the light gate assigned to a diffraction grating is "responsible" for controlling the brightness of the image produced by this diffraction grating.

Das Lichtgatter ist dabei eingerichtet, eine Helligkeit des jeweilig erzeugten Bildes zu regulieren. Eine Regulierung einer Helligkeit des Bildes umfasst vorzugsweise eine Einstellbarkeit der Helligkeit des Bildes, welche mindestens zwei verschiedene einstellbare Werte umfasst.The light gate is designed to regulate a brightness of the respective image generated. Regulating a brightness of the image preferably includes an adjustability of the brightness of the image, which includes at least two different adjustable values.

Dass das Lichtgatter eingerichtet ist, eine Helligkeit des jeweilig erzeugten Bildes zu regulieren, bedeutet vorzugsweise, dass es entsprechend in einem Strahlengang des Lichtes angeordnet ist, und dessen Helligkeit regulieren kann, wobei dieser Strahlengang für die Erzeugung des Bildes wesentlich ist. Bspw. kann das Lichtgatter, welches einem Beugungsgitter zugeordnet ist, im Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes dieses Beugungsgitters angeordnet sein.The fact that the light gate is designed to regulate the brightness of the respective image generated preferably means that it is arranged accordingly in a beam path of the light and can regulate its brightness, whereby this beam path is essential for the generation of the image. For example, the light gate, which is assigned to a diffraction grating, can be arranged in the beam path of the coupled-out light of this diffraction grating.

Durch eine solche Anzeigenvorrichtung kann auf besonders einfache Weise und mit wenigen Komponenten die einzelne Regulierung der Helligkeit von Bildern erreicht werden.Such a display device enables the individual regulation of the brightness of images to be achieved in a particularly simple manner and with few components.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Lichtgatter zumindest in Teilen in einem Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes des zugeordneten Beugungsgitters angeordnet.In a preferred embodiment of the invention, the light gate is arranged at least in part in a beam path of the coupled-out light of the associated diffraction grating.

Zumindest in Teilen bedeutet bevorzugt, dass mindestens einige Subkomponenten des Lichtgatters in dem Strahlengang angeordnet sind. Insbesondere kann auch das komplette Lichtgatter in dem Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes angeordnet sein.At least in part preferably means that at least some subcomponents of the light gate are arranged in the beam path. In particular, the complete light gate can also be arranged in the beam path of the coupled-out light.

Auf diese Weise lässt sich die Helligkeit des Bildes durch das Lichtgatter besonders einfach steuern.In this way, the brightness of the image can be controlled particularly easily using the light gate.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Lichtgatter eingerichtet, abhängig von einem angelegten Steuersignal die Transmission von Licht zu steuern. Die Steuerung des Lichtes soll vorteilhafterweise nicht willkürlich, sondern gezielt gesteuert werden können. Dazu ist das Anlegen eines Steuersignals an das Lichtgatter besonders geeignet. Das Lichtgatter kann dafür einen Anschluss aufweisen. Das Steuersignal kann dann verschiedene Werte einnehmen, denen dann zumindest teilweise verschiedene Transmissionswerte entsprechen. Insbesondere kann es sich bei dem Steuersignal um ein elektrisches Steuersignal handeln, dessen verschiedene Werte sich beispielsweise in verschiedenen, zeitlich variierenden anliegenden elektrischen Spannungen und/oder Stromstärken realisieren lassen.In a further preferred embodiment of the invention, the light gate is arranged to, depending on an applied control signal, To control the transmission of light. The control of the light should advantageously not be arbitrary, but rather controlled in a targeted manner. Applying a control signal to the light gate is particularly suitable for this. The light gate can have a connection for this. The control signal can then take on different values, which then correspond at least partially to different transmission values. In particular, the control signal can be an electrical control signal, the different values of which can be realized, for example, in different, time-varying applied electrical voltages and/or current strengths.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die steuerbare Transmission wenigstens zwei verschiedene Transmissionswerte.In a further preferred embodiment of the invention, the controllable transmission comprises at least two different transmission values.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Lichtgatter eingerichtet, das Bild ein- und auszuschalten. Dafür muss bspw. die Intensität des Lichtes entsprechend einstellbar sein, dass im ersten Fall (Bild eingeschaltet) das Bild sichtbar ist und im zweiten Fall (Bild ausgeschaltet) das Bild nicht-sichtbar ist. Für „sichtbar“ und „nicht-sichtbar“ können bspw. die nachfolgenden Definitionen bzgl. eines Intensitätsunterschiedes gelten.In a further preferred embodiment of the invention, the light gate is designed to switch the image on and off. For this, for example, the intensity of the light must be adjustable so that in the first case (image switched on) the image is visible and in the second case (image switched off) the image is not visible. For "visible" and "not visible", for example, the following definitions with regard to an intensity difference can apply.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Transmissionswerte einen ersten und einen zweiten Wert, wobei bei dem ersten Transmissionswert das Bild sichtbar (bzw. eingeschaltet) ist und wobei bei dem zweiten Transmissionswert das Bild nicht sichtbar (bzw. ausgeschaltet) ist. Der Unterschied zwischen sichtbar und nicht-sichtbar kann bspw. einem Intensitätsunterschied von mindestens 1:100 oder mindestens 1:1000 entsprechen. Dabei ist die Transmission im Falle des sichtbaren Lichtes vorzugsweise ausreichend hoch, bspw. 40% oder mehr, 50% oder mehr, 60% oder mehr, 70% oder mehr, 80% oder mehr oder 90% oder mehr.In a further preferred embodiment of the invention, the transmission values comprise a first and a second value, wherein the image is visible (or switched on) at the first transmission value and wherein the image is not visible (or switched off) at the second transmission value. The difference between visible and non-visible can, for example, correspond to an intensity difference of at least 1:100 or at least 1:1000. In the case of visible light, the transmission is preferably sufficiently high, for example 40% or more, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more or 90% or more.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Lichtgatter zwei (z. B. lineare) Polarisationsfilter und einen zwischen den Polarisationsfiltern angeordneten steuerbaren Polarisationsmodulator (z B. Flüssigkristallzelle) umfasst. Dies ist bspw. mit Bezug auf die 1 und 3 ausführlicher beschrieben.In a further preferred embodiment of the invention, the light gate comprises two (e.g. linear) polarization filters and a controllable polarization modulator (e.g. liquid crystal cell) arranged between the polarization filters. This is, for example, with reference to the 1 and 3 described in more detail.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der erste Polarisationsfilter, der zweite Polarisationsfilter und der steuerbare Polarisationsmodulator in einem Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes des zugeordneten Beugungsgitters angeordnet. Dies ist bspw. in 1 genauer beschrieben. In diesem Fall ist vorteilhafterweise das komplette Lichtgatter in dem Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes angeordnet.In a further preferred embodiment of the invention, the first polarization filter, the second polarization filter and the controllable polarization modulator are arranged in a beam path of the coupled-out light of the associated diffraction grating. This is the case, for example, in 1 described in more detail. In this case, the complete light gate is advantageously arranged in the beam path of the coupled-out light.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der zweite Polarisationsfilter und der steuerbare Polarisationsmodulator in einem Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes des zugeordneten Beugungsgitters angeordnet. Dabei ist der erste Polarisationsfilter ein gemeinsamer erster Polarisationsfilter für alle Lichtgatter, welcher zwischen der Lichtquelle und den holographischen Beugungsgittern angeordnet ist. Dies ist bspw. in 3 ausführlicher beschrieben.In a further preferred embodiment of the invention, the second polarization filter and the controllable polarization modulator are arranged in a beam path of the coupled-out light of the associated diffraction grating. The first polarization filter is a common first polarization filter for all light gates, which is arranged between the light source and the holographic diffraction gratings. This is the case, for example, in 3 described in more detail.

Der erste Polarisationsfilter hat vorzugsweise die Funktion, dem Licht eine wohldefinierte Polarisation zu geben, bspw. eine lineare Polarisation. Der Polarisationsfilter ist bevorzugt entsprechend eingerichtet, diese wohldefinierte Polarisation zu transmittieren und andere Polarisationen im Wesentlichen zu blocken. Vorteilhafterweise ist die wohldefinierte Polarisation des ersten Polarisationsfilters auf eine Vorzugspolarisation des Beugungsgitters abgestimmt. Typischerweise beugen Beugungsgitter nämlich im Wesentlichen eine bestimmte Polarisation (effizienter als andere), so dass die wohldefinierte Polarisation bspw. der gebeugten Polarisation des Beugungsgitters entsprechen kann. Der Polarisationsmodulator kann vorzugsweise diese wohldefinierte Polarisation in steuerbarer Weise modulieren. Hierzu kann bspw. ein Steuersignal (z. B. elektrisch) angelegt werden. Bspw. kann es sich bei dem Polarisationsmodulator um einen elektrooptischen Modulator handeln, insbesondere eine Pockels-Zelle, eine Kerr-Zelle oder eine Flüssigkristallzelle handeln.The first polarization filter preferably has the function of giving the light a well-defined polarization, for example a linear polarization. The polarization filter is preferably set up to transmit this well-defined polarization and to essentially block other polarizations. The well-defined polarization of the first polarization filter is advantageously matched to a preferred polarization of the diffraction grating. Typically, diffraction gratings essentially diffract a certain polarization (more efficiently than others), so that the well-defined polarization can correspond, for example, to the diffracted polarization of the diffraction grating. The polarization modulator can preferably modulate this well-defined polarization in a controllable manner. For this purpose, for example, a control signal (e.g. electrical) can be applied. For example, the polarization modulator can be an electro-optical modulator, in particular a Pockels cell, a Kerr cell or a liquid crystal cell.

Der zweite Polarisationsfilter ist wiederum analog zum ersten Polarisationsfilter eingerichtet, eine wohldefinierte Polarisation (z. B. eine lineare Polarisation) im Wesentlichen zu transmittieren und andere Polarisationen im Wesentlichen zu blocken. Bspw. kann der zweite Polarisationsfilter in einer Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Polarisation transmittieren wie der erste Polarisationsfilter oder aber eine dazu orthogonale Polarisation.The second polarization filter is again configured analogously to the first polarization filter to essentially transmit a well-defined polarization (e.g. a linear polarization) and to essentially block other polarizations. For example, in one embodiment the second polarization filter can essentially transmit the same polarization as the first polarization filter or a polarization orthogonal thereto.

Der zweite Polarisationsfilter kann dabei für verschiedene Lichtgatter unterschiedliche Polarisationen transmittieren. Dies kann bspw. sinnvoll sein, wenn das Licht auf dem Weg zu den verschiedenen Lichtgattern unterschiedliche Polarisationstransformationen durchlaufen hat. Dies kann bspw. dadurch hervorgerufen hat, dass jeweils unterschiedlich viele Totalreflektionen im Lichtleiter stattgefunden haben.The second polarization filter can transmit different polarizations for different light gates. This can be useful, for example, if the light has undergone different polarization transformations on the way to the different light gates. This can be caused, for example, by a different number of total reflections taking place in the light guide.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle eine Lichtquelle für polarisiertes Licht, wobei das Lichtgatter einen Polarisationsmodulator und einem entlang des Strahlengangs darauffolgenden (also vorzugsweise dahinterliegenden) zweiten Polarisationsfilter aufweist.In a further preferred embodiment, the light source is a light source for polarized light, wherein the light gate comprises a polarization modulator and a subsequent (preferably behind) second polarization filter.

Vorzugsweise emittiert die Lichtquelle dabei linear polarisiertes Licht bzw. Licht, welches sich ohne Verluste in eine lineare Polarisation umwandeln lässt, z. B. zirkular polarisiertes Licht. Vorzugsweise ist die von der Lichtquelle emittierte Polarisation auf die vom Beugungsgitter gebeugte Polarisation abgestimmt, so dass möglichst viel emittiertes Licht vom jeweiligen Beugungsgitter gebeugt wird. In dieser Ausführungsform kann auf den ersten Polarisationsfilter verzichtet werden, da das Licht bereits seitens der Lichtquelle wohldefiniert polarisiert ist. Die Lichtquelle kann dabei von ihrer Funktionsweise her bereits polarisiertes Licht emittieren (Bsp. Laser) und/oder einen von der Lichtquelle umfassten Polarisationsfilter aufweisen. Diese Ausführungsform benötigt besonders wenige Komponenten.The light source preferably emits linearly polarized light or light that can be converted into a linear polarization without losses, e.g. circularly polarized light. The polarization emitted by the light source is preferably matched to the polarization diffracted by the diffraction grating, so that as much emitted light as possible is diffracted by the respective diffraction grating. In this embodiment, the first polarization filter can be dispensed with, since the light is already polarized in a well-defined manner by the light source. The light source can already emit polarized light in terms of its functionality (e.g. laser) and/or have a polarization filter included in the light source. This embodiment requires particularly few components.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das erzeugte Bild ein reelles und/oder virtuelles Bild.In a further preferred embodiment of the invention, the generated image comprises a real and/or virtual image.

Die holographische Struktur kann vorzugsweise ein für die Holographie geeignetes Material umfassen. Bspw. kann die holographische Struktur ein Photopolymer umfassen. Es kann darüber hinaus ein geeignetes Trägermaterial, z. B. ein Polymer, zum Schutz vor chemischen und/oder mechanischen Einflüssen umfasst sein. Das Beugungsgitter kann bspw. durch einen Prägeprozess und/oder durch eine Belichtung in die holographische Struktur eingebracht werden und ist vorzugsweise innerhalb eines Teilvolumens der holographischen Struktur umfasst. Die holographische Struktur und/oder das Trägermaterial können in Form einer Schicht, insbesondere einer Folie bzw. eines Schichtsystems, insbesondere eines Foliensystems vorliegen.The holographic structure can preferably comprise a material suitable for holography. For example, the holographic structure can comprise a photopolymer. It can also comprise a suitable carrier material, e.g. a polymer, for protection against chemical and/or mechanical influences. The diffraction grating can be introduced into the holographic structure, for example, by an embossing process and/or by exposure and is preferably contained within a partial volume of the holographic structure. The holographic structure and/or the carrier material can be in the form of a layer, in particular a film or a layer system, in particular a film system.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei der holographischen Beugungsgitter in jeweils einer separaten holographischen Struktur umfasst.In a further preferred embodiment of the invention, at least two of the holographic diffraction gratings are each comprised in a separate holographic structure.

Bei der vorgenannten Ausführungsform ist in jeder holographischen Struktur immer nur ein holographisches Beugungsgitter umfasst, d. h. für jedes Beugungsgitter ist eine eigene holographische Struktur umfasst. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des holographischen Beugungsgitters.In the aforementioned embodiment, each holographic structure always contains only one holographic diffraction grating, i.e. each diffraction grating contains its own holographic structure. This enables the holographic diffraction grating to be manufactured particularly easily.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei der holographischen Beugungsgitter in einer gemeinsamen holographischen Struktur umfasst.In a further preferred embodiment of the invention, at least two of the holographic diffraction gratings are included in a common holographic structure.

Bei der vorgenannten Ausführungsform sind mindestens zwei, vorzugsweise alle holographischen Beugungsgitter in einer holographischen Struktur. Daher muss eine Herstellung des holographischen Beugungsgitters realisiert werden, bei der mehrere Beugungsgitter gleichsam in eine holographische Struktur eingebracht werden können. Jedoch wird das Einbringen der Beugungsgitter in die Vorrichtung vereinfacht und es kann ein Justageaufwand zur richtigen Anordnung der mindestens zwei Beugungsgitter zueinander verringert werden.In the aforementioned embodiment, at least two, preferably all, holographic diffraction gratings are in a holographic structure. Therefore, the holographic diffraction grating must be manufactured in such a way that several diffraction gratings can be incorporated into a holographic structure. However, the introduction of the diffraction gratings into the device is simplified and the adjustment effort for the correct arrangement of the at least two diffraction gratings relative to one another can be reduced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die holographischen Beugungsgitter RGB-Beugungsgitter. RGB steht für rot (R), grün (G) und blau (B) und bedeutet, dass die Beugungsgitter zur Beugung für rotes, grünes und blaues Licht geeignet sind. Dafür kann jedes Beugungsgitter (Sub-) Gitter für rotes, grünes und blaues Licht umfassen. Dadurch kann bei geeigneter Beleuchtung (bspw. durch eine RGB-Lichtquelle) durch geeignete Beugungseffizienzen für die jeweiligen Farben durch Farbmischung ein Bild in einer beliebigen Farbe, insbesondere auch in weiß erzeugt werden.In a further preferred embodiment of the invention, the holographic diffraction gratings are RGB diffraction gratings. RGB stands for red (R), green (G) and blue (B) and means that the diffraction gratings are suitable for diffraction of red, green and blue light. For this purpose, each diffraction grating can comprise (sub) gratings for red, green and blue light. As a result, with suitable lighting (e.g. by an RGB light source) and suitable diffraction efficiencies for the respective colors, an image in any color, in particular also in white, can be generated by color mixing.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die holographischen Beugungsgitter eingerichtet für die Erzeugung einfarbiger Bilder. Bspw. kann das Beugungsgitter ausgelegt sein für eine Erzeugung eines roten Bildes durch eine entsprechende Beugungseffizienz für rotes Beleuchtungslicht. Vorteilhafterweise emittiert die Lichtquelle entsprechend einfarbiges Licht, bspw. im roten Spektralbereich, um beim genannten Beispiel zu bleiben.In a further preferred embodiment, the holographic diffraction gratings are designed to generate monochrome images. For example, the diffraction grating can be designed to generate a red image through a corresponding diffraction efficiency for red illumination light. The light source advantageously emits correspondingly monochrome light, for example in the red spectral range, to stay with the example mentioned.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Lichtleiter, Lichtquelle und Beugungsgitter eingerichtet für die Beleuchtung der holographischen Beugungsgitter ohne vorhergehende Mehrfachreflexionen im Lichtleiter. Somit trifft das Licht vorzugsweise auf direktem Wege von der Einkopplung in den Lichtleiter auf die Beugungsgitter. Dies umfasst vorzugsweise auch den Fall, dass es sich bei den Beugungsgittern um Reflexionshologramme handelt (s.u.) und vor der Beugung und Auskopplung durch die Beugungsgitter eine Reflexion an einer Grenzfläche des Lichtleiters stattfindet. Mehrfachreflexionen sind insbesondere mehr als eine Reflexion. Dies ist eine besonders einfache Beleuchtung der Beugungsgitter, bei der eine besonders homogene Ausleuchtung aller Beugungsgitter und eine besonders homogene Helligkeit der erzeugten Bilder erreicht werden kann.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide, light source and diffraction grating are designed to illuminate the holographic diffraction gratings without prior multiple reflections in the light guide. The light thus preferably hits the diffraction gratings directly from the coupling into the light guide. This preferably also includes the case where the diffraction gratings are reflection holograms (see below) and a reflection takes place at an interface of the light guide before diffraction and coupling out by the diffraction gratings. Multiple reflections are in particular more than one reflection. This is a particularly simple illumination of the diffraction gratings, with which a particularly homogeneous illumination of all diffraction gratings and a particularly homogeneous brightness of the images generated can be achieved.

Es kann auch eine Ausführungsform der Vorrichtung geben, bei der der Lichtleiter eine Umlenkfläche für eine Umlenkung des eingekoppelten Lichts aufweist. Dies ist vorzugsweise eine vom Lichtleiter umfasste Fläche, an der eine gezielte Umlenkung des eingekoppelten Lichtes stattfinden kann, um dieses anschließend in einem gewünschten Winkel im Lichtleiter in Richtung der Beugungsgitter zu leiten. Die Umlenkung kann insbesondere eine Reflexion sein, es kann sich jedoch auch um eine Beugung handeln. Diese Umlenkfläche kann bspw. zu diesem Zwecke verspiegelt sein oder aber der Winkel der Umlenkfläche ist im Bezug auf das eingekoppelte Licht dergestalt, dass an der Umlenkfläche Totalreflexion stattfindet. Ebenso kann die Umlenkfläche ein Beugungsgitter, insbesondere ein Hologramm umfassen. In einer Variante dieser Ausführungsform kann es ebenfalls so sein, dass keine weiteren Mehrfachreflexionen stattfinden für die Beleuchtung der holographischen Beugungsgitter, auch wenn es sich beispielsweise bei dem Beugungsgitter um ein Reflexionshologramm handelt. D. h. bei dieser Variante weist der Lichtleiter eine Umlenkfläche für eine Umlenkung des eingekoppelten Lichts auf, wobei nach einer Reflexion des eingekoppelten Lichtes an der Umlenkfläche keine Mehrfachreflexionen im Lichtleiter für die Beleuchtung der holographischen Beugungsgitter stattfinden.There may also be an embodiment of the device in which the light guide has a deflection surface for deflecting the coupled-in light. This is preferably a surface encompassed by the light guide, on which a targeted deflection of the coupled-in light can take place in order to to then guide it at a desired angle in the light guide in the direction of the diffraction gratings. The deflection can in particular be a reflection, but it can also be a diffraction. This deflection surface can, for example, be mirrored for this purpose, or the angle of the deflection surface in relation to the coupled-in light is such that total reflection takes place at the deflection surface. The deflection surface can also comprise a diffraction grating, in particular a hologram. In a variant of this embodiment, it can also be the case that no further multiple reflections take place for the illumination of the holographic diffraction gratings, even if the diffraction grating is, for example, a reflection hologram. This means that in this variant, the light guide has a deflection surface for deflecting the coupled-in light, whereby after a reflection of the coupled-in light at the deflection surface, no multiple reflections take place in the light guide for the illumination of the holographic diffraction gratings.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Lichtleiter, Lichtquelle und Beugungsgitter eingerichtet für die Beleuchtung der holographischen Beugungsgitter durch Wellenleitung durch mehrfache Totalreflexionen im Lichtleiter. So kann das Licht auch in dünnen Lichtleitern über einen weiten Weg nahezu verlustfrei transportiert werden. Auch die Beleuchtung eines oder mehrerer Beugungsgitter, welche insgesamt eine große Fläche einnehmen, kann somit einfach ermöglicht werden. Der eingekoppelte Strahl kann vorzugsweise am Ort des holographischen Beugungsgitters entlang der Ebene der Ausdehnung des holographischen Beugungsgitters eine bestimmte Fläche einnehmen. Diese Fläche wird bevorzugt auch als Footprint bezeichnet. Diese kann kleiner sein als die Ausdehnung eines holographischen Beugungsgitters oder als die Ausdehnung der holographischen Beugungsgitter zusammengenommen (vorzugsweise inkl. der Zwischenräume zwischen den Beugungsgittern). Dann müssen mehrere solcher Footprints zusammengenommen eine Beleuchtung der holographischen Beugungsgitter ergeben. Durch mehrfache Reflexionen im Lichtleiter durch Totalreflexion an Grenzflächen des Lichtleiters können diese Footprints reproduziert werden und so auch größere Flächen beleuchten.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide, light source and diffraction grating are set up for the illumination of the holographic diffraction gratings by wave guidance through multiple total reflections in the light guide. In this way, the light can be transported over a long distance with almost no loss, even in thin light guides. The illumination of one or more diffraction gratings, which together take up a large area, can also be easily enabled in this way. The coupled beam can preferably take up a certain area at the location of the holographic diffraction grating along the plane of the extension of the holographic diffraction grating. This area is preferably also referred to as a footprint. This can be smaller than the extension of a holographic diffraction grating or than the extension of the holographic diffraction gratings taken together (preferably including the spaces between the diffraction gratings). Then several such footprints taken together must result in illumination of the holographic diffraction gratings. Through multiple reflections in the light guide due to total internal reflection at the interfaces of the light guide, these footprints can be reproduced and thus also illuminate larger areas.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Lichtleiter, Lichtquelle und Beugungsgitter eingerichtet für die vollflächige Beleuchtung der holographischen Beugungsgitter durch Wellenleitung durch mehrfache Totalreflexionen im Lichtleiter. Vollflächig bedeutet vorzugsweise, dass die holographischen Beugungsgitter in ihrer vollen Fläche, d. h. quasi lückenlos, beleuchtet werden. Bei dieser Ausführungsform geht es darum, dass Lichtleiter, Lichtquelle und Beugungsgitter entsprechend eingerichtet sind, dass durch die Footprints eine vollflächige Beleuchtung der holographischen Beugungsgitter ermöglicht wird. Eine Möglichkeit, dies zu realisieren ist, dass die Footprints einander direkt berühren oder gar überlappen. Dabei spielen insbesondere geometrische Überlegungen eine Rolle, bspw. kann für eine direkte Berührung der Footprints gegeben sein, dass tan Θ = 0,5*F/d, wobei Θ der Winkel ist, den der eingekoppelte Lichtstrahl mit einer Normalen der Grenzfläche (Reflexionsfläche) des Lichtleiters einschließt (vorzugsweise in einer Ebene entlang eines Längsschnitts des Lichtleiters, also eines Schnittes entlang der Lichtleitungsrichtung bzw. einer Längsrichtung des Lichtleiters). F ist die Ausdehnung des Footprints entlang dieser Lichtleitungs- bzw. Längsrichtung und d ist die Dicke des Lichtleiters. Dies gilt vor allem für Lichtleiter, deren Grenzflächen, an denen die Reflexion stattfindet, parallel sind. Eine andere Möglichkeit ist es vorzugsweise, dass die Footprints nicht überlappen, aber Footprints und Beugungsgitter so zueinander liegen, dass jedes Beugungsgitter von einem Footprint vollflächig beleuchtet wird.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide, light source and diffraction grating are set up for the full-surface illumination of the holographic diffraction gratings by wave guidance through multiple total reflections in the light guide. Full-surface preferably means that the holographic diffraction gratings are illuminated over their entire surface, i.e. almost without gaps. In this embodiment, the light guide, light source and diffraction grating are set up in such a way that the footprints enable full-surface illumination of the holographic diffraction gratings. One way of achieving this is for the footprints to directly touch one another or even overlap. Geometric considerations play a particularly important role here. For example, for direct contact of the footprints, tan Θ = 0.5*F/d can be given, where Θ is the angle that the coupled light beam forms with a normal of the interface (reflection surface) of the light guide (preferably in a plane along a longitudinal section of the light guide, i.e. a section along the light guide direction or a longitudinal direction of the light guide). F is the extent of the footprint along this light guide or longitudinal direction and d is the thickness of the light guide. This applies in particular to light guides whose interfaces, where the reflection takes place, are parallel. Another possibility is preferably that the footprints do not overlap, but footprints and diffraction gratings are positioned in such a way that each diffraction grating is fully illuminated by a footprint.

Bei den genannten Ausführungsformen, bei denen die Beugungsgitter durch Mehrfachreflexionen beleuchtet werden, ist zu beachten, dass bei jeder Beleuchtung der Beugungsgitter ein Teil des Lichtes durch diese ausgekoppelt wird und damit bei „jedem Durchgang“ der Lichtstrahl in seiner Intensität schwächer wird. Daher sind dann vorzugsweise die Beugungsgitter eingerichtet, bei einer Beleuchtung durch mehrfache Totalreflexionen im Lichtleiter eine weitgehend konstante Intensität des Lichtes (wo gewünscht) auszukoppeln. Dies kann bspw. durch eine entsprechende Variation der Beugungseffizienz geschehen, etwa in dem diese abschnittsweise größer wird, umso weiter der jeweilige Abschnitt des Beugungsgitters von der Lichtquelle entfernt ist. So können Bilder mit einer homogenen Helligkeit realisiert werden.In the above-mentioned embodiments, in which the diffraction gratings are illuminated by multiple reflections, it should be noted that each time the diffraction gratings are illuminated, part of the light is coupled out by them, and thus the intensity of the light beam becomes weaker with "each pass". Therefore, the diffraction gratings are preferably designed to couple out a largely constant intensity of light (where desired) when illuminated by multiple total reflections in the light guide. This can be done, for example, by varying the diffraction efficiency accordingly, for example by making it larger in sections the further away the respective section of the diffraction grating is from the light source. In this way, images with a homogeneous brightness can be realized.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Lichtleiter ein Substrat und das Substratmaterial vorzugsweise einen optischen Kunststoff und/oder ein optisches Glas.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide comprises a substrate and the substrate material preferably comprises an optical plastic and/or an optical glass.

Das Substratmaterial umfasst vorzugsweise einen optischen Kunststoff, vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Cycloolefin-Polymere (COP), Cycloolefin-Copolymere (COC) und/oder ein optisches Glas, vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Borosilikatglas, B270, N-BK7, N-SF2, P-SF68, P-SK57Q1, P-SK58A, P-BK7, N-FK5, N-PK51, P-SK57, P-LAK35, P-LASF47, N-KZFS11, P-SF69 oder SF57.The substrate material preferably comprises an optical plastic, preferably selected from a group comprising polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), cycloolefin polymers (COP), cycloolefin copolymers (COC) and/or an optical glass, preferably selected from a group comprising borosilicate glass, B270, N-BK7, N-SF2, P-SF68, P-SK57Q1, P-SK58A, P-BK7, N-FK5, N-PK51, P-SK57, P-LAK35, P-LASF47, N-KZFS11, P-SF69 or SF57.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die holographischen Beugungsgitter vom Lichtleiter umfasst, wobei die holographischen Beugungsgitter insbesondere ausgesucht sind aus der Gruppe Transmissionshologramm, Reflexionshologramm, Z-Hologramm und/oder Reliefstruktur. Das holographische Beugungsgitter kann bspw. in das Substrat eingebracht sein, z. B. eingeschrieben werden durch einen Laser.In a further preferred embodiment of the invention, the holographic diffraction gratings are included in the light guide, the holographic diffraction gratings being selected in particular from the group of transmission hologram, reflection hologram, Z-hologram and/or relief structure. The holographic diffraction grating can, for example, be introduced into the substrate, e.g. written in by a laser.

Es kann ebenso bevorzugt sein, dass der Lichtleiter neben dem Substrat mindestens eine auf das transparente Substrat aufgebrachte Schicht umfasst, welche mindestens eine holographische Struktur bzw. mindestens ein holographisches Beugungsgitter aufweist.It may also be preferred that the light guide comprises, in addition to the substrate, at least one layer applied to the transparent substrate, which layer has at least one holographic structure or at least one holographic diffraction grating.

Die mindestens eine Schicht umfasst bspw. eine oder mehrere der folgenden Schichten: Hologrammschicht, welche bevorzugt die holografische Struktur umfasst, Schicht umfassend Triacetat, transparente Klebeschicht bzw. Klebefolie (z. B. OCA) und/oder Schicht/Folie umfassend Polycarbonat (PC.). Die Schicht kann insbesondere eine Folie umfassen, z. B. eine Hologrammfolie, eine Triacetatfolie, eine Klebefolie und/oder eine Polycarbonatfolie. Die Schichten/Folien neben der Hologrammschicht/Hologrammfolie können bspw. Trägerschichten/- folien bzw. Schutzschichten/-folien umfassen.The at least one layer comprises, for example, one or more of the following layers: hologram layer, which preferably comprises the holographic structure, layer comprising triacetate, transparent adhesive layer or adhesive film (e.g. OCA) and/or layer/film comprising polycarbonate (PC). The layer can in particular comprise a film, e.g. a hologram film, a triacetate film, an adhesive film and/or a polycarbonate film. The layers/films in addition to the hologram layer/hologram film can comprise, for example, carrier layers/films or protective layers/films.

Ein sogenanntes Z-Hologramm umfasst zwei vorzugsweise direkt hintereinander angeordnete Reflexionshologramme, wobei das entlang der Lichtausbreitung nachfolgende Hologramm eine erste „Reflexion“ (es handelt sich natürlich strenggenommen um eine Beugung) des Lichtes verursacht und dann das entlang der Lichtausbreitung erste Hologramm. Im Resultat wirken diese beiden Hologramme somit vorteilhafterweise transmissiv, wodurch bspw. die Vorteile eines Transmissionshologramms mit denen eines Reflexionshologrammes (höhere Wellenlängen- und/oder Winkelselektivität) kombiniert werden können.A so-called Z-hologram comprises two reflection holograms, preferably arranged directly one behind the other, whereby the hologram following along the light propagation causes a first "reflection" (strictly speaking, this is of course a diffraction) of the light and then the hologram first along the light propagation. As a result, these two holograms therefore have an advantageous transmissive effect, which means that, for example, the advantages of a transmission hologram can be combined with those of a reflection hologram (higher wavelength and/or angle selectivity).

Die Reliefstruktur bzw. das Reliefhologramm ist vorzugsweise eine Struktur, welche physische Strukturen (bspw. Erhebungen) an einer Materialoberfläche aufweist, die ein entsprechendes Beugungsgitter umfassen können. Durch die Vertiefungen bzw. Erhebungen erfährt das Licht unterschiedlich lange Weglängen im Material, wodurch eine Phasendifferenz hervorgerufen wird. Daraus ergibt sich ein Phasengitter, welches als Beugungsgitter bezeichnet wird. Die Reliefhologramme können auch als Prägehologramme hergestellt werden, indem die Vertiefungen beispielsweise durch einen Stempel in das Material eingebracht werden.The relief structure or relief hologram is preferably a structure that has physical structures (e.g. elevations) on a material surface, which can include a corresponding diffraction grating. The depressions or elevations cause the light to travel different path lengths in the material, causing a phase difference. This results in a phase grating, which is referred to as a diffraction grating. The relief holograms can also be produced as embossed holograms by introducing the depressions into the material using a stamp, for example.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleiter eine flächige Ausdehnung auf. Dabei weist der Lichtleiter eine Auskoppelfläche zur Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter auf, welche entlang der flächigen Ausdehnung des Lichtleiters angeordnet ist. Die holographischen Beugungsgitter liegen vorzugsweise entlang der Auskoppelfläche angeordnet vor.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide has a planar extension. The light guide has an output surface for coupling the light out of the light guide, which is arranged along the planar extension of the light guide. The holographic diffraction gratings are preferably arranged along the output surface.

Flächig bedeutet dabei insbesondere eine breitere Fläche bildend, abgeflacht und/oder sich auf einer Fläche ausdehnend. Flächig kann beispielsweise bedeuten, dass der Lichtleiter eine große Ausdehnung entlang einer Ebene oder Fläche aufweist und eine verhältnismäßig deutlich kleinere Ausdehnung in einer hierzu senkrechten Richtung. Dabei kann die Ebene oder Fläche auch eine gekrümmte Ebene oder Fläche sein. Deutlich kleinere Ausdehnung bedeutet vorzugsweise eine um mindestens einen Faktor zwei kleinere Ausdehnung als die kleinste Ausdehnung entlang der Fläche oder Ebene.Flat means in particular forming a wider surface, being flattened and/or extending over a surface. Flat can mean, for example, that the light guide has a large extension along a plane or surface and a relatively much smaller extension in a direction perpendicular to it. The plane or surface can also be a curved plane or surface. Much smaller extension preferably means an extension that is at least a factor of two smaller than the smallest extension along the plane or surface.

Die Auskoppelfläche ist vorzugsweise die Fläche des Lichtleiters, aus der oder durch die das vom holographischen Beugungsgitter ausgekoppelte Licht ausgekoppelt wird. Die Auskoppelfläche ist bspw. die Fläche des Lichtleiters, auf die ein Nutzer der Anzeigenvorrichtung schaut.The coupling-out surface is preferably the surface of the light guide from which or through which the light coupled out by the holographic diffraction grating is coupled out. The coupling-out surface is, for example, the surface of the light guide that a user of the display device looks at.

Dass die Auskoppelfläche entlang der flächigen Ausdehnung des Lichtleiters angeordnet ist, kann ebenso bedeuten, dass die Auskoppelfläche parallel zu dieser angeordnet ist. Dass die holographischen Beugungsgitter vorzugsweise entlang der Auskoppelfläche angeordnet vorliegen, bedeutet insbesondere, dass diese parallel zur Auskoppelfläche angeordnet sind.The fact that the coupling-out surface is arranged along the planar extension of the light guide can also mean that the coupling-out surface is arranged parallel to it. The fact that the holographic diffraction gratings are preferably arranged along the coupling-out surface means in particular that they are arranged parallel to the coupling-out surface.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt dabei das Lichtgatter zumindest in Teilen auf der Auskoppelfläche aufgebracht vor.In a further preferred embodiment of the invention, the light gate is at least partially applied to the coupling-out surface.

Auf der Auskoppelfläche bedeutet dabei vor allem, dass das Lichtgatter zumindest in den auf die Auskoppelfläche aufgebrachten Teilen außerhalb des Lichtleiters liegt. Dabei kann das Lichtgatter bzw. dessen aufgebrachte Subkomponenten direkt auf der Auskoppelfläche aufgebracht vorliegen, dass bedeutet vorzugsweise, ohne weitere Zwischenschicht und/oder zusätzliche Komponenten.On the coupling-out surface primarily means that the light gate is located outside the light guide, at least in the parts applied to the coupling-out surface. The light gate or its applied subcomponents can be applied directly to the coupling-out surface, which preferably means without any further intermediate layer and/or additional components.

Es kann jedoch ebenfalls bevorzugt sein, dass mindestens eine weitere Zwischenschicht und/oder zusätzliche Komponente zwischen Auskoppelfläche und den Teilen des Lichtgatters vorliegt.However, it may also be preferred that at least one further intermediate layer and/or additional component is present between the coupling-out surface and the parts of the light gate.

Es kann bevorzugt sein, dass die Lichtgatter eine ebene äußere Grenzfläche der Vorrichtung bilden.It may be preferred that the light gates form a planar outer boundary surface of the device.

Bevorzugt können auch Zwischenräume zwischen Lichtgattern durch ein Füllmaterial gefüllt werden, welches gemeinsam mit den Lichtgattern eine ebene äußere Grenzfläche der Vorrichtung bildet. Dieses Füllmaterial kann bspw. eine niedrigbrechende Schicht (s. u.) umfassen.Preferably, gaps between light gates can also be filled with a filling material which, together with the light gates, forms a flat outer boundary surface of the device. This filling material can, for example, comprise a low-refractive layer (see below).

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf der Auskoppelfläche mindestens zwischen holographischem Beugungsgitter und den Teilen des Lichtgatters eine niedrigbrechende Schicht umfasstIn a further preferred embodiment of the invention, a low-refractive layer is included on the coupling-out surface at least between the holographic diffraction grating and the parts of the light gate

Die niedrigbrechende Schicht ist insbesondere eingerichtet ist für eine Totalreflektion von Beleuchtungslicht an der niedrigbrechenden Schicht.The low-refractive-index layer is particularly designed for total reflection of illumination light at the low-refractive-index layer.

Eine niedrigbrechende Schicht ist vorzugsweise eingerichtet, eine Totalreflektion des eingekoppelten Lichtes an der Auskoppelfläche auch dort sicherzustellen, wo auf der Auskoppelfläche das Lichtgatter bzw. Teile von diesem aufgebracht vorliegen, insbesondere unabhängig vom Brechungsindex des Lichtgatters.A low-refractive-index layer is preferably designed to ensure total reflection of the coupled-in light at the output surface even where the light gate or parts thereof are applied to the output surface, in particular independently of the refractive index of the light gate.

Dafür weist die niedrigbrechende Schicht vorteilhafterweise einen niedrigeren Brechungsindex auf als der Lichtleiter.For this purpose, the low-refractive layer advantageously has a lower refractive index than the light guide.

Dass die niedrigbrechende Schicht mindestens zwischen holographischem Beugungsgitter und den Teilen des Lichtgatters umfasst ist, heißt vorzugsweise, dass sie zumindest an den Bereichen der Auskoppelfläche, an denen das Lichtgatter vorliegt, umfasst ist, und zwar auf der Auskoppelfläche, zwischen Beugungsgitter und Lichtgatter.The fact that the low-refractive-index layer is enclosed at least between the holographic diffraction grating and the parts of the light gate preferably means that it is enclosed at least in the regions of the coupling-out surface where the light gate is present, namely on the coupling-out surface, between the diffraction grating and the light gate.

Es kann zwischen den einzelnen Lichtgattern auf der Auskoppelfläche freie Bereiche geben, an denen kein Lichtgatter vorliegt, dort kann die niedrigbrechende Schicht umfasst sein, muss sie aber nicht, da dort aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes zwischen Lichtleiter und dem umgebenden Medium vorteilhafterweise auch ohne niedrigbrechende Schicht Totalreflexion stattfinden kann.There may be free areas between the individual light gates on the output surface where there is no light gate; the low-refractive-index layer may be included there, but it does not have to be, since total reflection can advantageously take place there even without a low-refractive-index layer due to the different refractive indices between the light guide and the surrounding medium.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Brechungsindexunterschied zwischen Lichtleiter (bzw. holographischem Beugungsgitter) und der niedrigbrechenden Schicht mindestens 0,3. So kann vorteilhafterweise für bevorzugte Winkel des eingekoppelten Lichtes Totalreflexion sichergestellt werden.In a further preferred embodiment of the invention, a refractive index difference between the light guide (or holographic diffraction grating) and the low-refractive layer is at least 0.3. In this way, total reflection can advantageously be ensured for preferred angles of the coupled-in light.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleiter (insbesondere das Substrat und/oder die holographischen Elemente) einen Brechungsindex zwischen 1,45 und 2,0 auf und die niedrigbrechende Schicht einen Brechungsindex zwischen 1,37 und 1,47.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide (in particular the substrate and/or the holographic elements) has a refractive index between 1.45 and 2.0 and the low-refractive layer has a refractive index between 1.37 and 1.47.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Lichtleiter und den Teilen des Lichtgatters, vorzugsweise zwischen der Auskoppelfläche und den Teilen des Lichtgatters ein Luftspalt umfasst.In a further preferred embodiment of the invention, an air gap is included between the light guide and the parts of the light gate, preferably between the coupling-out surface and the parts of the light gate.

Der Luftspalt hat vorteilhaftweise eine gleiche Wirkung wie die niedrigbrechende Schicht, vor allem die Wirkung, eine Totalreflektion des eingekoppelten Lichtes an der Auskoppelfläche bzw. der Außenfläche des Lichtleiters auch dort sicherzustellen, wo auf der Auskoppelfläche bzw. dem Lichtleiter das Lichtgatter bzw. Teile von diesem aufgebracht vorliegen, insbesondere unabhängig vom Brechungsindex des Lichtgatters.The air gap advantageously has the same effect as the low-refractive-index layer, in particular the effect of ensuring total reflection of the coupled-in light at the output surface or the outer surface of the light guide even where the light gate or parts thereof are applied to the output surface or the light guide, in particular regardless of the refractive index of the light gate.

Der Luftspalt kann zum Beispiel eine Beabstandung zwischen Lichtleiter (insbesondere der Auskoppelfläche) und Teilen des Lichtgatters aufweisen, welche einen Millimeter (mm) oder weniger, vorzugsweise 0,5 mm oder weniger beträgt.The air gap can, for example, have a spacing between the light guide (in particular the coupling-out surface) and parts of the light gate which is one millimeter (mm) or less, preferably 0.5 mm or less.

Hierfür können besonders geeignete Materialien mit niedrigen Kosten und einer Eignung für Massenproduktion gefunden werden.For this purpose, particularly suitable materials with low costs and suitability for mass production can be found.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die niedrigbrechende Schicht PVB.In a further preferred embodiment of the invention, the low-refractive layer comprises PVB.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Lichtleiter eine Einkoppelfläche zur Einkopplung von Licht der Lichtquelle.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide comprises a coupling surface for coupling in light from the light source.

Die Einkoppelfläche ist vorzugsweise eine Außenfläche des Lichtleiters, die eingerichtet ist zur Einkopplung von Licht der Lichtquelle in den Lichtleiter. Hierzu weist sie vorteilhafte Eigenschaften auf, wie bspw. Transparenz. Durch die Einkoppelfläche wird vorzugsweise das Licht der Lichtquelle im Wesentlichen oder teilweise in den Lichtleiter eingekoppelt. Die Einkoppelfläche kann weitere vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Sie kann bspw. eben sein. Sie kann aber auch besonders gewünschte lichtformende Eigenschaften aufweisen, bspw. kann sie gekrümmt sein, um eine Kollimation des eingekoppelten Lichtes zu erreichen oder zu unterstützen.The coupling surface is preferably an outer surface of the light guide, which is designed to couple light from the light source into the light guide. For this purpose, it has advantageous properties, such as transparency. The light from the light source is preferably coupled substantially or partially into the light guide through the coupling surface. The coupling surface can have further advantageous properties. It can be flat, for example. However, it can also have particularly desired light-forming properties, for example it can be curved in order to achieve or support collimation of the coupled light.

Vorzugsweise sind Lichtleiter und Lichtquelle eingerichtet für eine Einkopplung von Licht der Lichtquelle in den Lichtleiter. Dies kann bspw. bedeuten, dass die Lichtquelle direkt vor der Einkoppelfläche angeordnet ist und in Richtung der Einkoppelfläche abstrahlt.Preferably, the light guide and the light source are designed to couple light from the light source into the light guide. This can mean, for example, that the light source is positioned directly in front of the coupling surface and radiates in the direction of the coupling surface.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleiter eine flächige Ausdehnung auf, wobei die Einkoppelfläche an einer Seitenfläche des Lichtleiters vorliegt. Die Seitenfläche liegt dabei bevorzugt nicht entlang der flächigen Ausdehnung des Lichtleiters, insbesondere senkrecht zu dieser. Dabei kann die Seitenfläche jedoch unter einem anderen Winkel als ein senkrechter Winkel zur flächigen Ausdehnung abgeschrägt sein, zumindest im Bereich der Einkoppelfläche.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide has a planar extension, with the coupling surface being present on a side surface of the light guide. The side surface is preferably not located along the planar extension of the light guide, in particular perpendicular to it. However, the side surface can be beveled at an angle other than a perpendicular angle to the planar extension, at least in the region of the coupling surface.

Insbesondere bilden die holographischen Beugungsgitter mit dem Substrat des Lichtleiters ein sogenanntes Edge-Lit Hologramm, bei dem das Beleuchtungslicht in eine Seitenfläche des Lichtleiters eingekoppelt wird und durch den Lichtleiter die Beugungsgitter beleuchtet. Die Beugungsgitter wiederum beugen das Licht dabei vorzugsweise dergestalt, dass diese aus der Auskoppelfläche ausgekoppelt wird, wobei die Auskoppelfläche entlang der flächigen Ausdehnung angeordnet ist. Dabei verbleibt insbesondere das eingekoppelte Licht, welches nicht gebeugt und ausgekoppelt wird (sogenannte nullte Ordnung), aufgrund von Totalreflexion im Lichtleiter.In particular, the holographic diffraction gratings form a so-called edge-lit hologram with the substrate of the light guide, in which the illumination light is coupled into a side surface of the light guide and illuminates the diffraction gratings through the light guide. The diffraction gratings in turn preferably diffract the light in such a way that it is coupled out of the coupling-out surface, with the coupling-out surface being arranged along the planar extension. In particular, the coupled-in light that is not diffracted and coupled out (so-called zeroth order) remains in the light guide due to total reflection.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtquelle eingerichtet für eine Einstrahlung in die Einkoppelfläche, insbesondere für eine Einkopplung in den Lichtleiter, so dass eingekoppeltes Licht unter einem Winkel größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion im Lichtleiter propagiert. Dies gilt vorzugsweise für zumindest eine Ebene des Lichtleiters, z. B. eine Längsschnittebene des Lichtleiters senkrecht zur Auskoppelfläche des Lichtleiters (Vertikalebene). Hierfür kann sich bspw. die Einkoppelfläche in einem abgeschrägten Bereich der Seitenfläche befinden, wobei die Lichtquelle bspw. in einem Winkel zur flächigen Ausdehnung des Lichtleiters angeordnet ist. Bspw. kann die Lichtquelle so angeordnet sein, dass sie entlang einer Flächennormalen der Einkoppelfläche angeordnet ist. So kann besonders einfach und bei einer Minimierung von Fresnelreflexionen an der Einkoppelfläche eingekoppelt werden, insbesondere unter einem Winkel größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion.In a further preferred embodiment of the invention, the light source is designed to irradiate the coupling surface, in particular for coupling into the light guide, so that coupled light propagates at an angle greater than the critical angle of total reflection in the light guide. This preferably applies to at least one plane of the light guide, e.g. a longitudinal section plane of the light guide perpendicular to the coupling-out surface of the light guide (vertical plane). For this purpose, for example, the coupling surface can be located in a beveled region of the side surface, with the light source being arranged, for example, at an angle to the planar extent of the light guide. For example, the light source can be arranged such that it is arranged along a surface normal of the coupling surface. In this way, coupling can be carried out particularly easily and with a minimization of Fresnel reflections on the coupling surface, in particular at an angle greater than the critical angle of total reflection.

Es kann ebenso bevorzugt sein, dass die Einkoppelfläche entlang der flächigen Ausdehnung des Lichtleiters angeordnet ist. Dabei kann die Lichtquelle ebenfalls entlang einer Flächennormalen der Einkoppelfläche angeordnet sein. Um die Einkopplung unter einem Winkel größer als der Winkel der Totalreflexion zu gewährleisten, kann der Lichtleiter z. B. eine Umlenkfläche aufweisen, welche eingerichtet ist, das eingekoppelte Licht in einem Winkel umzulenken, so dass das Licht nach der Umlenkung einen Winkel mit den Grenzflächen des Lichtleiters (z. B. Auskoppelfläche) einnimmt, welcher größer ist als ein Grenzwinkel der Totalreflexion.It may also be preferred that the coupling surface is arranged along the planar extent of the light guide. The light source can also be arranged along a surface normal of the coupling surface. In order to ensure coupling at an angle greater than the angle of total reflection, the light guide can, for example, have a deflection surface which is designed to deflect the coupled light at an angle so that after deflection the light forms an angle with the boundary surfaces of the light guide (e.g. coupling-out surface) which is greater than a critical angle of total reflection.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Bild außerhalb einer Ausdehnung des Lichtleiters erzeugt und weist somit vorzugsweise eine Schwebehöhe gegenüber dem Lichtleiter (bzw. der Auskoppelfläche) auf.In a further preferred embodiment of the invention, the image is generated outside an extension of the light guide and thus preferably has a floating height relative to the light guide (or the coupling-out surface).

Eine Schwebehöhe ist vorzugsweise ein Abstand des (bevorzugt vom Beugungsgitter) erzeugten Bildes von einer Referenzebene, insbesondere in vertikaler bzw. senkrechter Richtung zu dieser Ebene gemessen.A floating height is preferably a distance of the image generated (preferably by the diffraction grating) from a reference plane, in particular measured in the vertical or perpendicular direction to this plane.

Die Referenzebene ist hier insbesondere die Auskoppelfläche des Lichtleiters.The reference plane here is in particular the output surface of the light guide.

Durch eine Schwebehöhe kann eine besondere optische Wirkung erzielt werden. Auch Bedienfunktionen, welche nicht auf einer Berührung einer Oberfläche beruhen, können so bspw. realisiert werden. Dabei kann das Bild einen Bedienbereich markieren.A special optical effect can be achieved by setting the height of the screen. Operating functions that do not rely on touching a surface can also be implemented in this way. The image can mark an operating area.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lichtquelle mindestens eine LED und/oder einen Laser. Es können mehrere LEDs und/oder Laser umfasst sein.In a further preferred embodiment of the invention, the light source comprises at least one LED and/or one laser. It may comprise several LEDs and/or lasers.

Die Lichtquelle kann z. B. mindestens eine LED und/oder mindestens einen Laser umfassen. Die Lichtquelle emittiert vorzugsweise Licht im sichtbaren Spektrum, insbesondere zwischen 380 Nanometer (nm) und 780 nm auf die Wellenlänge des Lichts bezogen.The light source can comprise, for example, at least one LED and/or at least one laser. The light source preferably emits light in the visible spectrum, in particular between 380 nanometers (nm) and 780 nm in relation to the wavelength of the light.

Die Lichtquelle umfasst bevorzugt keine gesonderte strahlformende Komponente, z. B. keine Linse.The light source preferably does not comprise a separate beam-forming component, e.g. a lens.

Es kann jedoch auch bevorzugt sein, dass die Lichtquelle mindestens eine strahlformende Komponente umfasst, beispielsweise mindestens eine Linse.However, it may also be preferred that the light source comprises at least one beam-forming component, for example at least one lens.

Die Lichtquelle ist bevorzugt mit einer Hauptstrahlungsrichtung in Richtung der Einkoppelfläche angeordnet, insbesondere, wenn die Lichtquelle anisotrope Abstrahlungseigenschaften aufweist.The light source is preferably arranged with a main radiation direction in the direction of the coupling surface, in particular if the light source has anisotropic radiation properties.

LEDs sind besonders einfach, langlebig und kostengünstig und weisen bezüglich einer Vielzahl von Leuchtfunktionen, insbesondere holographischer Leuchtfunktionen, ausreichende optische Eigenschaften, insbesondere bezüglich ihrer Kohärenz auf. LEDs sind besonders effizient.LEDs are particularly simple, long-lasting and cost-effective and have sufficient optical properties, particularly with regard to their coherence, for a variety of lighting functions, especially holographic lighting functions. LEDs are particularly efficient.

Bevorzugt weisen LED-Emitter Abmessungen zwischen 0,5 x 0,5 mm2 und 1 x 1 mm2 auf. Allgemein kann man sagen, dass für unsere Anwendung kleinere Emitterflächen immer vorteilhaft sind. Der Mindestabstand der Einkoppelfläche ist dabei unabhängig von der Emittergröße.Preferably, LED emitters have dimensions between 0.5 x 0.5 mm 2 and 1 x 1 mm 2. In general, it can be said that smaller emitter areas are always advantageous for our application. The minimum distance of the coupling area is independent of the emitter size.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Emissionsspektrum der LED einer Farbe zugeordnet werden.In a further preferred embodiment of the invention, the emission spectrum of the LED can be assigned to a color.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Emissionsspektrum der LED nicht einer Farbe zugeordnet werden, sondern umfasst ein mehrfarbiges Spektrum.In a further preferred embodiment of the invention, the emission spectrum of the LED cannot be assigned to one color, but comprises a multi-colored spectrum.

Insbesondere handelt es sich dabei um eine RGB-LED (RGB = Red/Green/Blue), welche einen oder mehrere Emitter für R, G und B aufweist, welche bevorzugt (bei mehreren Emittern) einzeln angesteuert werden können.In particular, it is an RGB LED (RGB = Red/Green/Blue), which has one or more emitters for R, G and B, which can preferably be controlled individually (in the case of several emitters).

Es kann sich beispielsweise um eine Osram MULTILED LRTB GVSG handeln, welche bei 625 nm (rot), 528 nm (true grün), 460 nm (blau) emittiert. Intensitäten können bspw. 500 - 1000 Milli-Candela (mcd) für rot, 1250 - 2010 mcd für grün und 180 - 560 mcd für blau betragen.For example, it could be an Osram MULTILED LRTB GVSG, which emits at 625 nm (red), 528 nm (true green), 460 nm (blue). Intensities can be, for example, 500 - 1000 milli-candelas (mcd) for red, 1250 - 2010 mcd for green and 180 - 560 mcd for blue.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen Lichtquelle und holographischen Beugungsgittern, bevorzugt zwischen Lichtquelle und Lichtleiter, mindestens eine Kollimationsoptik, bevorzugt mindestens eine Linse umfasst.In a further preferred embodiment of the invention, at least one collimation optic, preferably at least one lens, is included between the light source and the holographic diffraction gratings, preferably between the light source and the light guide.

Die Kollimationsoptik ist vorzugsweise eingerichtet, eine Kollimation des Lichtes der Lichtquelle in mindestens einer Ebene zu realisieren. Vorzugsweise ist die Kollimationsoptik eingerichtet, eine Kollimation mindestens in einer Ebene entlang der flächigen Ausdehnung des Lichtleiters zu realisieren. Es kann jedoch auch bevorzugt sein, dass die Kollimationsoptik eingerichtet ist, das Licht der Lichtquelle in zwei zueinander senkrechten Ebenen zu realisieren.The collimation optics are preferably designed to realize a collimation of the light from the light source in at least one plane. The collimation optics are preferably designed to realize a collimation in at least one plane along the planar extent of the light guide. However, it may also be preferred that the collimation optics are designed to realize the light from the light source in two mutually perpendicular planes.

So können die Strahleigenschaften der Beleuchtung des holographischen Beugungsgitters verbessert werden und es kann ein besseres Bild erzeugt werden.In this way, the beam properties of the illumination of the holographic diffraction grating can be improved and a better image can be produced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die holographischen Beugungsgitter nebeneinander angeordnet vor. So können mehrere Bilder nebeneinander angezeigt und in ihrer Helligkeit gesteuert werden.In a further preferred embodiment of the invention, the holographic diffraction gratings are arranged next to one another. In this way, several images can be displayed next to one another and their brightness can be controlled.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen mehrere holographische Beugungsgitter direkt aneinander angrenzend angeordnet vor. So können nahe beieinander liegende oder aneinander angrenzende Bilder erzeugt werden.In a further preferred embodiment of the invention, several holographic diffraction gratings are arranged directly adjacent to one another. In this way, images that are close to one another or adjacent to one another can be generated.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen mehrere holographische Beugungsgitter beabstandet zueinander angeordnet vor, wobei ein Abstand vorzugsweise mindestens 1 mm, stärker bevorzugt mindestens 2 mm und insbesondere 3 mm oder mehr beträgt. So können bspw. Bilder erzeugt werden, welche voneinander beabstandet sind. Dies kann bspw. die Darstellung bzw. die Bedienbarkeit erhöhen, wenn die Bilder einen Bedienbereich anzeigen.In a further preferred embodiment of the invention, several holographic diffraction gratings are arranged at a distance from one another, with a distance preferably being at least 1 mm, more preferably at least 2 mm and in particular 3 mm or more. In this way, for example, images can be generated which are spaced apart from one another. This can, for example, improve the representation or operability if the images show an operating area.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Lichtgatter direkt aneinander angrenzend angeordnet. Dies kann ebenfalls der Fall sein, wenn die Beugungsgitter wie vorstehend beschrieben zueinander beabstandet vorliegen.In a further preferred embodiment, the light gates are arranged directly adjacent to one another. This can also be the case if the diffraction gratings are spaced apart from one another as described above.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Lichtgatter ebenfalls beabstandet, vorzugsweise mindestens 0,5 mm, stärker bevorzugt mindestens 1,5 mm und insbesondere 2,5 mm oder mehr.In a further preferred embodiment, the light gates are also spaced apart, preferably at least 0.5 mm, more preferably at least 1.5 mm and in particular 2.5 mm or more.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen mehrere holographische Beugungsgitter in einer Matrixanordnung angeordnet vor. Eine Matrixanordnung beschreibt vorzugsweise eine Anordnung der Beugungsgitter, welche sich durch die Positionierung der Beugungsgitter entlang zweier zueinander im Wesentlichen vertikalen Richtungen beschreiben lässt. Bspw. kann die Anordnung entlang einer „Zeile“ und einer „Spalte“ einer Matrix beschrieben werden. Dabei gibt es vorzugsweise entlang jeder Zeile eine festgelegte Anzahl an Beugungsgittern, welche der Anzahl der Spalten entspricht. Durch Angabe der Spalten- und Zeilenanzahl kann somit die Anzahl der Beugungsgitter bestimmt werden. Die Anzahl der Zeilen und Spalten wird vorzugsweise im Format A x B angegeben, wobei A eine natürliche Zahl ist, welche die Anzahl der Zeilen angibt und B eine natürliche Zahl ist, welche die Anzahl der Spalten angibt. Eine 9 x 9 Matrix umfasst insgesamt neun Zeilen mit jeweils neun Spalten, wobei in jeder Spalte ein Beugungsgitter angeordnet ist, somit sind insgesamt 81 Beugungsgitter umfasst. Die Zahl der Spalten muss dabei jedoch nicht wie im Beispiel der Anzahl der Zeilen entsprechen.In a further preferred embodiment of the invention, several holographic diffraction gratings are arranged in a matrix arrangement. A matrix arrangement preferably describes an arrangement of the diffraction gratings which can be described by positioning the diffraction gratings along two directions that are essentially vertical to one another. For example, the arrangement can be described along a "row" and a "column" of a matrix. There is preferably a fixed number of diffraction gratings along each row, which corresponds to the number of columns. The number of diffraction gratings can thus be determined by specifying the number of columns and rows. The number of rows and columns is preferably specified in the format A x B, where A is a natural number that indicates the number of rows and B is a natural number that indicates the number of columns. A 9 x 9 matrix comprises a total of nine rows with nine columns each, with a diffraction grating arranged in each column, thus comprising a total of 81 diffraction gratings. However, the number of columns does not have to correspond to the number of rows, as in the example.

In einer Variante erzeugen die matrixförmig angeordneten Beugungsgitter Bilder, welche jeweils ein Symbol, z. B. einen Buchstaben und/oder eine Zahl und/oder ein Sonderzeichen, wobei die Bilder zusammengenommen eine PC Tastatur anzeigen, insbesondere eine QWERTZ-Tastatur. So können einzelne Tasten bzw. eine leuchtende Variante der Tasten ein- und ausgeschaltet werden, bspw. um anzuzeigen, dass eine bestimmte Taste (z. B. die Feststelltaste) gedrückt wurde oder um eine Bedienbarkeit bei Dunkelheit zu ermöglichen.In one variant, the diffraction gratings arranged in a matrix form produce images, each of which represents a symbol, e.g. a letter and/or a number and/or a special character, whereby the images together show a PC keyboard, in particular a QWERTZ keyboard. In this way, individual keys or a luminous variant of the Keys can be switched on and off, for example to indicate that a certain key (e.g. the Caps Lock key) has been pressed or to enable operation in the dark.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die holographischen Beugungsgitter und/oder die erzeugten Bilder eine Ausdehnung auf von mindestens 10 x 10 mm2. So können besonders gut erkennbare Bilder realisiert werden.In a further preferred embodiment of the invention, the holographic diffraction gratings and/or the images generated have an extent of at least 10 x 10 mm 2 . In this way, particularly clearly recognizable images can be realized.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen mindestens zwei der erzeugten Bilder zueinander passende Teilbilder auf, welche ein Gesamtbild bilden.In a further preferred embodiment of the invention, at least two of the images generated have matching partial images which form an overall image.

Dabei grenzen die erzeugten Bilder insbesondere direkt aneinander an.In particular, the images generated are directly adjacent to one another.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Blendenschicht umfasst, welche an der Auskoppelfläche angeordnet vorliegt. Die Blendenschicht kann eine ästhetische Wirkung erzeugen, insbesondere durch eine bestimmte Einfärbung der Blendenschicht. Darüber hinaus kann die Blendenschicht eine mechanische und/oder optische Schutzschicht bilden, welche bspw. bestimmte spektrale Anteile elektromagnetischer Strahlung absorbiert und/oder reflektiert.In a further preferred embodiment of the invention, a diaphragm layer is included, which is arranged on the coupling-out surface. The diaphragm layer can produce an aesthetic effect, in particular by a certain coloring of the diaphragm layer. In addition, the diaphragm layer can form a mechanical and/or optical protective layer, which, for example, absorbs and/or reflects certain spectral components of electromagnetic radiation.

Die Blendenschicht kann insbesondere eine Folie umfassen.The diaphragm layer may in particular comprise a film.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die niedrigbrechende Schicht zwischen Auskoppelfläche und Blendenschicht angeordnet ist. So kann eine Absorption von eingekoppeltem/geleitetem Licht in der Blendenschicht vermindert werden.In a further preferred embodiment of the invention, the low-refractive index layer is arranged between the coupling-out surface and the diaphragm layer. In this way, absorption of coupled-in/guided light in the diaphragm layer can be reduced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Blendenschicht kongruent zu den holographischen Beugungsgittern Aussparungen und/oder transparente Bereiche auf. So kann das von den Beugungsgittern gebeugte Licht weitgehend absorptionsfrei ausgekoppelt werden.In a further preferred embodiment of the invention, the diaphragm layer has recesses and/or transparent areas congruent with the holographic diffraction gratings. In this way, the light diffracted by the diffraction gratings can be coupled out largely without absorption.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung der Lichtgatter umfasst.In a further preferred embodiment, at least one control device for controlling the light gates is included.

Eine Steuerungsvorrichtung oder auch Steuerungseinrichtung ist insbesondere mindestens ein integrierter Schaltkreis, z. B. mindestens ein Mikroprozessor, mindestens ein Prozessor oder eine Prozessoreinheit, mindestens eine CPU, mindestens ein Rechner und/oder mindestens ein Computer. Eine Steuerungseinrichtung kann bspw. eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein Programmable Logic Device (PLD) oder ein Field Programmable Gate Array (FPGA) umfassen. Des Weiteren können dem Fachmann in diesem Zusammenhang bekannte Bauteile wie mindestens ein elektronischer Speicher, ein integrierter Schaltkreis, mindestens ein Digital-Analog-Wandler, mindestens ein Analog-Digitalwandler und/oder mindestens ein Verstärker umfasst sein.A control device or control unit is in particular at least one integrated circuit, e.g. at least one microprocessor, at least one processor or processor unit, at least one CPU, at least one computer and/or at least one computer. A control device can comprise, for example, an application-specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD) or a field programmable gate array (FPGA). Furthermore, components known to the person skilled in the art in this context, such as at least one electronic memory, an integrated circuit, at least one digital-analog converter, at least one analog-digital converter and/or at least one amplifier, can be included.

Durch die Steuerungsvorrichtung kann insbesondere mindestens ein (elektrisches) Signal zur Steuerung von mindestens einem Lichtgatter erzeugt werden.In particular, the control device can generate at least one (electrical) signal for controlling at least one light gate.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Bedienvorrichtung umfassend eine holographische Anzeigevorrichtung wie vorstehend beschrieben, mindestens ein Bedienelement mit mindestens einem Sensor, der eingerichtet ist, eine Interaktion mit dem Bedienelement zu detektieren und ein Detektionssignal auszugeben und eine Steuerungsvorrichtung. Dabei ist die Steuerungsvorrichtung eingerichtet, die Lichtgatter in Abhängigkeit vom Detektionssignal zu steuern.In a further aspect, the invention relates to an operating device comprising a holographic display device as described above, at least one operating element with at least one sensor that is configured to detect an interaction with the operating element and to output a detection signal, and a control device. The control device is configured to control the light gates depending on the detection signal.

Das Detektionssignal wird dabei vorzugsweise vom Sensor an die Steuerungsvorrichtung ausgegeben.The detection signal is preferably output from the sensor to the control device.

Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt ebenso für die beanspruchte erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt gelten.It will be apparent to those skilled in the art that advantages, definitions and embodiments of the device according to the invention according to the first aspect also apply to the claimed device according to the invention according to the second aspect.

Die Bedienvorrichtung weist eine Anzeigevorrichtung wie vorstehend beschrieben auf, darüber hinaus sind Bedienelemente umfasst. Die Bedienelemente können bspw. Knöpfe sein. Ein Bedienelement weist vorzugsweise zur Kennzeichnung des Bedienelementes eine entsprechende Symbolik auf. Diese kann bspw. durch die durch die Beugungsgitter erzeugten Bilder bereitgestellt werden. Zum anderen umfasst das Bedienelement vorteilhafterweise einen „Bedienmechanismus“, welcher durch Interaktion mit dem Bedienelement eine Aktion auslöst, die der gewünschten Bedienbarkeit entspricht. Bspw. kann es bei der Aktion um das Ein- und Ausschalten einer Lampe oder einer Heizung/Lüftung in einem Fahrzeug handeln. Zum Feststellen der Interaktion ist ein entsprechender Sensor umfasst. Der Sensor bspw. kann ein Näherungssensor, z. B. optisch, ein Berührungssensor, z. B. kapazitiv, oder etwa ein Drucksensor, z. B. (piezo-) elektrisch oder aber ein elektrischer Schalter sein. So können verschiedene Arten von Bedienelementen realisiert werden, z. B. klassische Druckknöpfe (in Verbindung mit einem mechanisch bewegbaren Element der Bedienvorrichtung), aber auch touchscreenartige Bedienelemente oder Bedienelemente, bei der eine berührungslose Interaktion, z. B. innerhalb eines Anzeigebereichs des Bildes mit Schwebehöhe, den Bedienmechanismus auslöst. Hierfür ist der Sensor eingerichtet, eine Interaktion mit dem Bedienelement zu detektieren und ein Detektionssignal auszugeben. Dieses Detektionssignal wird an eine Steuerungsvorrichtung weitergegeben, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Lichtgatter in Abhängigkeit vom Detektionssignal zu steuern. Bspw. kann ein Bild, welches eine Lampe zeigt, ausgeschaltet werden, nachdem die Lampe durch das Bedienelement eingeschaltet wurde. Vorteilhafterweise kann die Steuerungsvorrichtung darüber hinaus ein (z. B. elektrisches) Signal ausgeben, welches die jeweilige Aktion auslöst, bspw. die besagte Lampe ein- bzw. ausschaltet.The operating device has a display device as described above, and also includes operating elements. The operating elements can be buttons, for example. An operating element preferably has a corresponding symbol to identify the operating element. This can be provided, for example, by the images generated by the diffraction gratings. On the other hand, the operating element advantageously includes an "operating mechanism" which, through interaction with the operating element, triggers an action that corresponds to the desired operability. For example, the action can be switching a lamp or heating/ventilation in a vehicle on and off. A corresponding sensor is included to determine the interaction. The sensor, for example, can be a proximity sensor, e.g. optical, a touch sensor, e.g. capacitive, or a pressure sensor, e.g. (piezo-) electric, or an electrical switch. In this way, different types of operating elements can be implemented, e.g. classic push buttons (in conjunction with a mechanically movable element of the operating device), but also touchscreen-like operating elements. elements or operating elements in which a contactless interaction, e.g. within a display area of the image with a floating height, triggers the operating mechanism. For this purpose, the sensor is set up to detect an interaction with the operating element and to output a detection signal. This detection signal is passed on to a control device, wherein the control device is set up to control the light gates depending on the detection signal. For example, an image showing a lamp can be switched off after the lamp has been switched on by the operating element. Advantageously, the control device can also output a (e.g. electrical) signal which triggers the respective action, e.g. switches the said lamp on or off.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für mindestens zwei holographische Beugungsgitter ein dem jeweiligen holographischen Beugungsgitter zugeordnetes Bedienelement umfasst. Dabei werden die dem jeweiligen Beugungsgitter zugeordneten Lichtgatter in Abhängigkeit vom Detektionssignal des dem Beugungsgitter zugeordneten Bedienelements gesteuert.In a preferred embodiment of the invention, a control element associated with the respective holographic diffraction grating is included for at least two holographic diffraction gratings. The light gates associated with the respective diffraction grating are controlled depending on the detection signal of the control element associated with the diffraction grating.

Für die vorhergehend beschriebene Funktionalität der Bedienvorrichtung ist vorteilhafterweise jedem holographischen Beugungsgitter ein zugeordnetes Bedienelement mit einem jeweiligen Sensor umfasst. Das Detektionssignal des jeweiligen Sensors steuert dann wiederum das jeweils zugeordnete Lichtgatter.For the previously described functionality of the operating device, each holographic diffraction grating is advantageously provided with an associated operating element with a respective sensor. The detection signal of the respective sensor then in turn controls the respectively associated light gate.

In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren für eine vorstehend beschriebene Bedienvorrichtung, umfassend die folgenden Schritte:

  • - Ausgabe eines Detektionssignal bei einer Detektion einer Interaktion mit dem Bedienelement durch den Sensor, vorzugsweise an die Steuerungsvorrichtung,
  • - Steuerung des Lichtgatters in Abhängigkeit vom Detektionssignal durch die Steuerungsvorrichtung.
In a third aspect, the invention relates to a method for an operating device as described above, comprising the following steps:
  • - Output of a detection signal upon detection of an interaction with the control element by the sensor, preferably to the control device,
  • - Control of the light gate depending on the detection signal by the control device.

Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt und dem weiteren Aspekt ebenso für das beanspruchte erfindungsgemäße Verfahren gelten und umgekehrt.It is apparent to the person skilled in the art that advantages, definitions and embodiments of the device according to the invention according to the first aspect and the further aspect also apply to the claimed method according to the invention and vice versa.

Beschreibung der Erfindung:Description of the invention:

Die Erfindung soll im Folgenden unter Verweis auf weitere Abbildungen und Beispiele erläutert werden. Die Beispiele und Abbildungen dienen der Illustration bevorzugter Ausführungsform der Erfindung, ohne diese zu beschränken.

  • 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der holographischen Anzeigenvorrichtung.
  • 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der holographischen Anzeigenvorrichtung, bei der eine niedrigbrechende Schicht auf der Auskoppelfläche umfasst ist.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform mit variierendem Aufbau der Lichtgatter.
  • 4a und b zeigen eine Bedienvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.
  • 5 zeigt schematisch die bei der Bedienung des Bedienelementes ablaufenden (Verfahrens-) Schritte.
The invention will be explained below with reference to further figures and examples. The examples and figures serve to illustrate preferred embodiments of the invention without limiting it.
  • 1 schematically shows an embodiment of the holographic display device.
  • 2 shows schematically an embodiment of the holographic display device in which a low-refractive layer is included on the coupling-out surface.
  • 3 shows an embodiment with varying structure of the light gates.
  • 4a and b show an operating device according to a further aspect of the invention.
  • 5 shows schematically the (procedural) steps involved in operating the control element.

1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der holographischen Anzeigenvorrichtung 1. Mit der Anzeigenvorrichtung 1 können schaltbare Bilder 6, 6' und 6" erzeugt werden. Durch die Verwendung entsprechend eingerichteter bzw. angeordneter, steuerbarer Lichtgatter 7, 7' und 7" kann die Helligkeit der Bilder 6, 6', 6" gesteuert werden, insbesondere können die Bilder 6, 6' und 6" ein- und ausgeschaltet werden, indem die Transmissionswerte der Lichtgatter 7, 7' und 7" entsprechend gesteuert werden. 1 shows schematically an embodiment of the holographic display device 1. With the display device 1, switchable images 6, 6' and 6" can be generated. By using appropriately set up or arranged, controllable light gates 7, 7' and 7", the brightness of the images 6, 6', 6" can be controlled, in particular the images 6, 6' and 6" can be switched on and off by controlling the transmission values of the light gates 7, 7' and 7" accordingly.

Die Anzeigenvorrichtung weist eine Lichtquelle 4, z. B. eine LED, einen Lichtleiter 2 und im vorliegenden Fall drei holographische Beugungsgitter 3, 3' und 3" auf. Lichtleiter 2 und Lichtquelle sind so zueinander angeordnet, das Licht von der Lichtquelle 4 in den Lichtleiter 2 eingekoppelt wird und dieses eingekoppelte Licht 5 anschließend die Beugungsgitter 3, 3' und 3" beleuchtet. Die Beugungsgitter 3, 3' und 3" werden also gemeinsam bzw. durch eine gemeinsame Lichtquelle 4 beleuchtet. Die Beugungsgitter 3, 3', 3" koppeln diese Beleuchtungslicht zumindest teilweise aus dem Lichtleiter 2 aus. Das ausgekoppelte Licht 8 (s. 2) erzeugt anschließend ein Bild 6, 6' und 6", im vorliegenden Fall ein reelles Bild 6, 6' und 6" mit einer Schwebehöhe 18 oberhalb des Lichtleiters 2. Dass die Anzeige der durch die Beugungsgitter 3, 3' und 3" erzeugten Bilder trotzdem separat gesteuert werden kann, wird dadurch realisiert, dass jedes Beugungsgitter 3, 3' und 3" ein eigenes, zugeordnetes Lichtgatter 7, 7' und 7" aufweist, welches jeweils im Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes 8 angeordnet ist. Hierdurch kann die Transmission des ausgekoppelten Lichtes 8 im Lichtgatter 7 gesteuert werden. Wird nämlich die Transmission des Lichtgatters 7 so eingestellt, dass kein ausgekoppeltes Licht 8 passieren kann, wird entsprechend auch kein Bild 6, 6' oder 6" erzeugt. Wird die Transmission des Lichtgatters 7, 7' oder 7" wiederum so eingestellt, dass das ausgekoppelte Licht des jeweiligen Beugungsgitters 3, 3' oder 3" im Wesentlichen ungehindert passieren kann, wird ein für einen Betrachter sichtbares Bild 6, 6' oder 6" erzeugt.The display device has a light source 4, e.g. an LED, a light guide 2 and, in the present case, three holographic diffraction gratings 3, 3' and 3". The light guide 2 and the light source are arranged in relation to one another in such a way that the light from the light source 4 is coupled into the light guide 2 and this coupled light 5 then illuminates the diffraction gratings 3, 3' and 3". The diffraction gratings 3, 3' and 3" are therefore illuminated together or by a common light source 4. The diffraction gratings 3, 3', 3" at least partially decouple this illumination light from the light guide 2. The decoupled light 8 (see 2 ) then produces an image 6, 6' and 6", in the present case a real image 6, 6' and 6" with a floating height 18 above the light guide 2. The fact that the display of the images produced by the diffraction gratings 3, 3' and 3" can nevertheless be controlled separately is achieved by the fact that each diffraction grating 3, 3' and 3" has its own, assigned light gate 7, 7' and 7", which is arranged in the beam path of the outcoupled light 8. This allows the transmission of the outcoupled light 8 in the light gate 7 to be controlled. If the transmission of the light gate 7 is set in such a way that no outcoupled light 8 can pass through, no image 6, 6' or 6" is produced. If the transmission of the light gate 7, 7' or 7" is again adjusted so that the coupled-out light of the respective diffraction grating 3, 3' or 3" can pass essentially unhindered, an image 6, 6' or 6" visible to a viewer is produced.

Im Folgenden werden noch weitere Details der vorliegenden Ausführungsform gemäß 1 der Anzeigenvorrichtung 1 erläutert. Zunächst einmal weist der gezeigte Lichtleiter 2 eine flächige Ausdehnung auf, weist also eine große Ausdehnung entlang einer Ebene oder Fläche auf und eine verhältnismäßig deutlich kleinere Ausdehnung in einer hierzu senkrechten Richtung. Im gezeigten Fall erstreckt sich die flächige Ausdehnung entlang einer Horizontalen der Abbildung und die kleinere Ausdehnung entlang einer vertikalen Richtung. Entlang der kleineren Ausdehnung des Lichtleiters 2 erstrecken sich dessen Seitenflächen, bspw. 17 und 17'. An der linken Seitenfläche 17 ist im gezeigten Beispiel die Einkoppelfläche 16 angeordnet. Hier ist die Einkoppelfläche 17 in einem Winkel gegenüber der Bildvertikalen geneigt, um im Zusammenspiel mit der Anordnung der Lichtquelle 4 eine Einstrahlung des Lichtes in den Lichtleiter 2 unter einem Winkel größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion zu ermöglichen, wie im Folgenden u. a. beschrieben werden wird.In the following, further details of the present embodiment according to 1 the display device 1 is explained. First of all, the light guide 2 shown has a planar extension, i.e. it has a large extension along a plane or surface and a relatively much smaller extension in a direction perpendicular to this. In the case shown, the planar extension extends along a horizontal of the image and the smaller extension along a vertical direction. The side surfaces of the light guide 2 extend along the smaller extension, for example 17 and 17'. In the example shown, the coupling surface 16 is arranged on the left side surface 17. Here, the coupling surface 17 is inclined at an angle to the image vertical in order to enable, in conjunction with the arrangement of the light source 4, the light to be irradiated into the light guide 2 at an angle greater than the critical angle of total reflection, as will be described below, among other things.

Die Lichtquelle 4 ist eingerichtet für eine Einstrahlung von Licht in den Lichtleiter 2 durch die die Einkoppelfläche 16. Dafür ist die Lichtquelle 4 vor der Einkoppelfläche 16 angeordnet, und zwar im Wesentlichen so, dass die Einstrahlungsrichtung in die Einkoppelfläche 16 im Wesentlichen einen rechten Winkel mit dieser bildet, um bspw. Lichtbrechung zu vermeiden und Fresnel-Reflektionen zu minimieren. Zwischen Lichtquelle 4 und Einkoppelfläche 16 ist entlang des Strahlengangs noch eine Kollimationsoptik 19 (bspw. eine Linse) angeordnet. Durch diese wird eine Kollimation des Lichtes der Lichtquelle 4 zumindest in der dargestellten Bildebene erzielt. Je nach Ausdehnung der Lichtquelle 4 senkrecht zur Bildebene kann dafür z. B. eine Zylinderlinse verwendet werden. Es kann jedoch auch eine Kollimationsoptik 19 verwendet werden, welche ebenfalls in der Ebene senkrecht zur Bildebene eine Kollimation bewirkt.The light source 4 is designed to irradiate light into the light guide 2 through the coupling surface 16. For this purpose, the light source 4 is arranged in front of the coupling surface 16, essentially in such a way that the direction of radiation into the coupling surface 16 essentially forms a right angle with it, for example to avoid light refraction and to minimize Fresnel reflections. A collimating optic 19 (e.g. a lens) is arranged along the beam path between the light source 4 and the coupling surface 16. This collimates the light from the light source 4 at least in the image plane shown. Depending on the extent of the light source 4 perpendicular to the image plane, a cylindrical lens, for example, can be used for this. However, a collimating optic 19 can also be used, which also causes collimation in the plane perpendicular to the image plane.

Die gezeigte Variante stellt eine mögliche Ausführungsform dar, bei der die Anordnung und Orientierung der Einkoppelfläche 16 gemeinsam mit der Anordnung und ggf. Orientierung der Lichtquelle 4 wie beschrieben dazu führt, dass das in den Lichtleiter 2 eingekoppelte Licht 5 in einem Winkel größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion im Lichtleiter 2 geführt wird. Das bedeutet, dass das in den Lichtleiter 2 eingestrahlte Licht innerhalb der Bildebene in einem Winkel auf die Ober- und Unterseite des Lichtleiters 2 trifft, der größer als besagter Grenzwinkel ist, wodurch an den oberen und unteren Grenzflächen des Lichtleiters 2 Totalreflektion stattfindet. So kann das Licht zum einen durch Mehrfachreflexionen 13 im Lichtleiter 2 (durch Wellenleitung) ohne nennenswerte Verluste zu den Beugungsgittern 3, 3' und 3" geführt werden. Zum anderen wird das durch die Beugungsgitter 3, 3' und 3" nicht aus dem Lichtleiter 2 gebeugte Licht (die sogenannte nullte Ordnung) im Lichtleiter 2 weitergeführt und gelangt nicht zum Betrachter, wie es bei anderen holographischen Anordnungen der Fall sein kann. Da ein eingekoppelter Lichtstrahl mit jedem Durchlaufen eines Beugungsgitters 3, 3' und 3" etwas Strahlungsleistung durch die Beugung verliert, können die Effizienzen der Beugungsgitter 3, 3' und 3" angepasst sein, so dass ein später durchlaufener Teil eines Beugungsgitters 3, 3' und 3" eine höhere Beugungseffizienz aufweist als ein früher durchlaufener Teil, um insgesamt homogen hell leuchtende Bilder zu generieren.The variant shown represents a possible embodiment in which the arrangement and orientation of the coupling surface 16 together with the arrangement and, if applicable, orientation of the light source 4 as described results in the light 5 coupled into the light guide 2 being guided at an angle greater than the critical angle of total reflection in the light guide 2. This means that the light radiated into the light guide 2 strikes the top and bottom of the light guide 2 within the image plane at an angle that is greater than said critical angle, whereby total reflection takes place at the upper and lower boundary surfaces of the light guide 2. On the one hand, the light can be guided to the diffraction gratings 3, 3' and 3" by multiple reflections 13 in the light guide 2 (through wave guidance) without significant losses. On the other hand, the light not diffracted out of the light guide 2 by the diffraction gratings 3, 3' and 3" (the so-called zeroth order) is guided further in the light guide 2 and does not reach the viewer, as can be the case with other holographic arrangements. Since a coupled light beam loses some radiant power through diffraction each time it passes through a diffraction grating 3, 3' and 3", the efficiencies of the diffraction gratings 3, 3' and 3" can be adjusted so that a part of a diffraction grating 3, 3' and 3" that passes through later has a higher diffraction efficiency than a part that passes through earlier, in order to generate homogeneously bright images overall.

Es ist dem Fachmann klar, dass es weitere Ausführungsformen geben kann, bei denen die Lichtquelle 4 und die Einkoppelfläche 17 unterschiedlich angeordnet und/oder orientiert sind, bei denen jedoch ebenfalls eine Einstrahlung in einem Winkel größer als der Winkel der Totalreflexion in den Lichtleiter 2 ermöglicht wird. Eine geeignete Lösung kann je nach gegebenen Randbedingungen, wie bspw. Bauraum, Effizienzvorgaben etc. gefunden werden.It is clear to the person skilled in the art that there can be further embodiments in which the light source 4 and the coupling surface 17 are arranged and/or oriented differently, but in which irradiation at an angle greater than the angle of total reflection in the light guide 2 is also possible. A suitable solution can be found depending on the given boundary conditions, such as installation space, efficiency specifications, etc.

In der gezeigten Ausführungsform sind die holographischen Beugungsgitter 3, 3' und 3" in einer gemeinsamen holographischen Struktur 12 umfasst. Diese kann bspw. in Form einer Folie vorliegen, welche auf das Substrat des Lichtleiters 2 aufgebracht wird. Dies vereinfacht die Aufbringung der Beugungsgitter 3, 3' und 3" und reduziert einen etwaigen Montageaufwand. Je nach Gesamtgröße der holographischen Struktur 12 ist auch eine entsprechende Belichtung mehrerer Beugungsgitter 3, 3' und 3" in einer einzigen Struktur 12 gut möglich.In the embodiment shown, the holographic diffraction gratings 3, 3' and 3" are included in a common holographic structure 12. This can be in the form of a film, for example, which is applied to the substrate of the light guide 2. This simplifies the application of the diffraction gratings 3, 3' and 3" and reduces any assembly effort. Depending on the overall size of the holographic structure 12, a corresponding exposure of several diffraction gratings 3, 3' and 3" in a single structure 12 is also quite possible.

In der in 1 gezeigten Variante der holographischen Leuchtvorrichtung 1 sind die Lichtgatter 7, 7' und 7" in Gänze in einem Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes 8 des jeweilig zugeordneten Beugungsgitters 3, 3' und 3", also entlang des Strahlengangs des Lichtes hinter dem jeweiligen Beugungsgitter 3, 3' und 3" angeordnet. So passiert das ausgekoppelte Licht 8 des jeweiligen Beugungsgitters 3, 3' und 3" das jeweilig zugeordnete Lichtgatter 7, 7' und 7". Im vorliegenden Fall umfasst jedes Lichtgatter 7, 7' und 7" einen ersten Polarisationsfilter 9 oder ersten Polarisator, einen zweiten Polarisationsfilter 10 bzw. zweiten Polarisator und einen dazwischenliegenden steuerbaren Polarisationsmodulator 11. Dabei ist der erste Polarisationsfilter 9 entlang dem Strahlengang strahlaufwärts (also näher an der Lichtquelle) angeordnet als der zweite Polarisationsfilter 10. Der erste Polarisationsfilter 9 hat im Wesentlichen die Funktion, dem Licht eine wohldefinierte Polarisation zu geben, bspw. eine lineare Polarisation. Der Polarisationsfilter 9 ist entsprechend eingerichtet, diese wohldefinierte Polarisation zu transmittieren und andere Polarisationen im Wesentlichen zu blocken. Vorteilhafterweise ist die wohldefinierte Polarisation des ersten Polarisationsfilters 9 auf die Vorzugspolarisation des Beugungsgitters 3 abgestimmt., so dass die wohldefinierte Polarisation im Wesentlichen der gebeugten Polarisation des Beugungsgitters 3 entspricht, um die Effizienz zu maximieren. Der Polarisationsmodulator 11 kann nun diese wohldefinierte Polarisation in steuerbarer Weise modulieren. Hierzu kann bspw. ein Steuersignal (z. B. elektrisch) an den Polarisationsmodulator 11 angelegt werden. Dann kann die Modulation je nach Steuersignal ausgeführt werden. Z. B. kann eine vorliegende lineare Polarisation je nach anliegendem Steuersignal verschieden stark gedreht werden. Bspw. kann dann bei einem Steuersignal eine Drehung in etwa 0° sein (also keine Drehung stattfinden) und bei einem zweiten Steuersignal einer Drehung um 90° entsprechen. Der zweite Polarisationsfilter 10 ist wiederum wie der erste 9 eingerichtet, eine wohldefinierte Polarisation (z. B. eine lineare Polarisation) im Wesentlichen zu transmittieren und andere Polarisationen im Wesentlichen zu blocken. Bspw. kann der zweite Polarisationsfilter 10 in einer Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Polarisation transmittieren wie der erste Polarisationsfilter 9. Dann würde maximal viel ausgekoppeltes Licht 8 durch den zweiten Polarisationsfilter 10 transmittiert, wenn der Polarisationsmodulator 11 so angesteuert wird, dass die Drehung 0° entspricht und es würde im Wesentlichen kein Licht durch den zweiten Polarisationsfilter 10 transmittiert, wenn der Polarisationsmodulator 11 so angesteuert wird, dass eine Drehung der Polarisation um 90° stattfindet. Dann würde im ersten Fall das Bild 6 eingeschaltet und im zweiten Fall das Bild 6 ausgeschaltet werden. In einer anderen Ausführungsform kann der zweite Polarisationsfilter 10 bspw. eingerichtet sein, eine Polarisation zu transmittieren, die im Wesentlichen um 90° von der Polarisation abweicht, die der erste Polarisationsfilter 9 transmittiert (sogenannte „gekreuzte“ Polarisationsfilter). Dann wird ein Maximum an Licht durch den zweiten Polarisationsfilter 10 transmittiert, wenn der Polarisationsmodulator die Polarisation um 90° dreht und es wird im Wesentlichen kein Licht transmittiert, wenn die Drehung 0° entspricht. Je nach Ansteuerung und Ausführung des Lichtgatters 7 können auch Zwischenwerte der Polarisationsdrehung eingestellt werden, so dass auch Zwischenwerte der Transmission eingestellt werden können und die Helligkeit der Bilder 6, 6' und 6" reguliert werden kann. Der Polarisationsmodulator 11 kann z. B. durch eine Flüssigkristallzelle realisiert werden.In the 1 In the variant of the holographic lighting device 1 shown, the light gates 7, 7' and 7" are arranged entirely in a beam path of the coupled-out light 8 of the respective associated diffraction grating 3, 3' and 3", i.e. along the beam path of the light behind the respective diffraction grating 3, 3' and 3". The coupled-out light 8 of the respective diffraction grating 3, 3' and 3" thus passes through the respective associated light gate 7, 7' and 7". In the present case, each light gate 7, 7' and 7" comprises a first polarization filter 9 or first polarizer, a second polarization filter 10 or second polarizer and a controllable polarization modulator 11 located between them. The first polarization filter 9 is arranged upstream of the beam path (i.e. closer to the light source) than the second polarization filter 10. The first polarization filter 9 essentially has the function of giving the light to give a well-defined polarization, e.g. a linear polarization tion. The polarization filter 9 is set up accordingly to transmit this well-defined polarization and essentially block other polarizations. Advantageously, the well-defined polarization of the first polarization filter 9 is matched to the preferred polarization of the diffraction grating 3, so that the well-defined polarization essentially corresponds to the diffracted polarization of the diffraction grating 3 in order to maximize efficiency. The polarization modulator 11 can now modulate this well-defined polarization in a controllable manner. For this purpose, for example, a control signal (e.g. electrical) can be applied to the polarization modulator 11. The modulation can then be carried out depending on the control signal. For example, an existing linear polarization can be rotated to different degrees depending on the applied control signal. For example, with one control signal a rotation can be approximately 0° (i.e. no rotation takes place) and with a second control signal this can correspond to a rotation of 90°. The second polarization filter 10 is in turn designed, like the first 9, to essentially transmit a well-defined polarization (e.g. a linear polarization) and to essentially block other polarizations. For example, in one embodiment the second polarization filter 10 can transmit essentially the same polarization as the first polarization filter 9. Then the maximum amount of coupled-out light 8 would be transmitted through the second polarization filter 10 if the polarization modulator 11 is controlled such that the rotation corresponds to 0° and essentially no light would be transmitted through the second polarization filter 10 if the polarization modulator 11 is controlled such that a rotation of the polarization by 90° takes place. Then in the first case the image 6 would be switched on and in the second case the image 6 would be switched off. In another embodiment, the second polarization filter 10 can, for example, be set up to transmit a polarization that deviates by essentially 90° from the polarization that the first polarization filter 9 transmits (so-called "crossed" polarization filters). A maximum of light is then transmitted through the second polarization filter 10 when the polarization modulator rotates the polarization by 90° and essentially no light is transmitted when the rotation corresponds to 0°. Depending on the control and design of the light gate 7, intermediate values of the polarization rotation can also be set, so that intermediate values of the transmission can also be set and the brightness of the images 6, 6' and 6" can be regulated. The polarization modulator 11 can, for example, be implemented by a liquid crystal cell.

Neben der gezeigten Ausführungsform ist ebenfalls vorstellbar, dass das Lichtgatter 7 nur in Teilen in einem Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes 8, also entlang des Strahlengangs des Lichts hinter dem Beugungsgitter 3 angeordnet ist. Bspw. kann der erste Polarisationsfilter 9 bereits zwischen Lichtquelle 4 und Einkoppelfläche 17, vorzugsweise zwischen Kollimationsoptik 19 und Einkoppelfläche 17 insbesondere auf der Einkoppelfläche 17 angeordnet sein. Somit würde nur ein einzelner erster Polarisationsfilter 9 benötigt, der gleichsam eine wohldefinierte Polarisation für alle weiteren Lichtgatterteile 7, 7' und 7" festlegt. Das würde den Aufbau der Anzeigevorrichtung 1 weiter vereinfachen.In addition to the embodiment shown, it is also conceivable that the light gate 7 is only partially arranged in a beam path of the coupled-out light 8, i.e. along the beam path of the light behind the diffraction grating 3. For example, the first polarization filter 9 can already be arranged between the light source 4 and the coupling surface 17, preferably between the collimation optics 19 and the coupling surface 17, in particular on the coupling surface 17. Thus, only a single first polarization filter 9 would be required, which at the same time establishes a well-defined polarization for all other light gate parts 7, 7' and 7". This would further simplify the structure of the display device 1.

2 zeigt schematisch einige Details einer Ausführungsform der holographischen Anzeigevorrichtung 1. Einige Merkmale der gezeigten Vorrichtung sind bereits in 1 beschrieben worden und werden daher hier nicht mehr im Detail vorgestellt. Sie sind jedoch mit übereinstimmenden Bezugszeichen wie in 1 versehen und können daher ohne Weiteres identifiziert werden. 2 zeigt einen Ausschnitt des Lichtleiters 2 und dessen Aufbau und Funktionsweise im Detail, ohne beispielsweise auf Aspekte der Einkopplung des Lichtes in den Lichtleiter 2 einzugehen. Des Weiteren sind auf den Lichtleiter 2 aufgebrachte Elemente wie die niedrigbrechende Schicht 15 und zwei Lichtgatter 7 und 7' gezeigt. Der Lichtleiter 2 selbst umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Substrat 20 bzw. einen Substratkörper sowie die holographische Struktur 12, hier in Form einer auf das Substrat 20 aufgebrachten Hologrammfolie, welche als gemeinsame holographische Struktur 12 die Beugungsgitter 3 und 3' umfasst. Hologrammfolie und Substrat 20 weisen dafür einen sehr ähnlichen Brechungsindex auf, damit keine unerwünschten Reflexionen an deren Kontaktfläche auftreten und ein optisch weitgehend homogener Lichtleiter 2 gebildet wird. Auf der Hologrammfolie ist die niedrigbrechende Schicht 15 umfasst, deren Funktion untenstehend genauer erklärt werden wird. Auf der niedrigbrechenden Schicht 15 sind wiederum oberhalb der Beugungsgitter 3, 3' die jeweils zugeordneten Lichtgatter 7 und 7' aufgebracht. Der Lichtleiter 2 ist flächig und weist an der Grenzfläche zwischen Hologrammfolie und niedrigbrechender Schicht 15 eine Auskoppelfläche 14 auf. Diese ist entlang der flächigen Ausdehnung des Lichtleiters 2, also im gezeigten Beispiel entlang der Bildhorizontalen angeordnet. Das eingekoppelte Licht 5 wird durch Totalreflexionen an den oberen und unteren Grenzflächen des Lichtleiters 2 geleitet, wobei die obere Grenzfläche die Auskoppelfläche 14 ist. Wenn das Licht dabei auf ein Beugungsgitter 3, 3' trifft und dieses beleuchtet, wird ein Teil dieses eingekoppelten Lichtes 5 durch das jeweilige holographische Beugungsgitter 3, 3' gebeugt und dabei so umgelenkt, dass es aus der Auskoppelfläche 14 des Lichtleiters 2 ausgekoppelt wird. Die gezeigten Beugungsgitter 3, 3' sind dabei Reflexionshologramme, das eingekoppelte Licht transmittiert diese von der unteren Grenzfläche des Lichtleiters 2 kommend zunächst ungebeugt, wird dann an der Auskoppelfläche 14 reflektiert und erst anschließend von den Beugungsgittern 3, 3' in die sogenannte erste Ordnung gebeugt und aus der Auskoppelfläche 14 des Lichtleiters 2 ausgekoppelt. Das ausgekoppelte Licht 8 transmittiert daraufhin eines der Lichtgatter 7, 7', wobei die Transmission in vorstehend beschriebener Weise gesteuert werden kann. Das Lichtgatter 7 ist hier ebenfalls wie vorstehend beschrieben aufgebaut und umfasst einen ersten Polarisationsfilter 9, einen zweiten Polarisationsfilter 10 und einen dazwischenliegenden Polarisationsmodulator 11. Der von den Beugungsgittern 3 und 3' nicht gebeugte Teil des eingekoppelten Lichtes 5 verbleibt als nullte Ordnung im Lichtleiter 2. Die Funktion der niedrigbrechenden Schicht 15 ist es nun, auch dort, wo die Lichtgatter 7, 7' sich befinden Totalreflexion an der Auskoppelfläche 14 zu ermöglichen. Ansonsten, ohne die niedrigbrechende Schicht 15, würde durch die typischerweise ähnlichen Brechungsindizes zwischen Lichtleiter 2 und Lichtgatter 7 eine Totalreflexion an deren Kontaktflächen verhindert und somit die Totalreflexion bzw. Lichtleitung des eingekoppelten Lichtes 5 im Lichtleiter 2 gestört. Dafür muss die niedrigbrechende Schicht 15 einen entsprechend niedrigeren Brechungsindex als der Lichtleiter 2 aufweisen, so dass der Grenzwinkel der Totalreflexion kleiner ist als der Winkel, den das eingekoppelte Licht 5 mit der Flächennormalen der Auskoppelfläche 14 bildet. Auch an der unteren Grenzfläche des Lichtleiters 2 muss ein entsprechender Unterschied zwischen dem Lichtleiter 2 und dem umgebenden Medium (üblicherweise Luft) natürlich gegeben sein. Das von den holographischen Beugungsgittern 3, 3' gebeugte und ausgekoppelte Licht 8 kann die niedrigbrechende Schicht 15 jedoch problemlos in Richtung der Lichtgatter 7, 7' transmittieren, da es unter einem Winkel kleiner als der Grenzwinkel der Totalreflexion auf die Grenzfläche zwischen Lichtleiter 2 und niedrigbrechender Schicht 15 auf diese auftrifft (beispielsweise wie gezeigt in einem Winkel von 0°, wobei der Winkel zwischen den jeweiligen Lichtstrahl und der Flächennormalen zur Grenzfläche gemessen wird). Der Lichtleiter 2 ist also im Wesentlichen dadurch definiert, dass er einen in etwa homogenen Brechungsindex aufweist und somit die Lichtleitung durch Totalreflexion an dessen Außenflächen ermöglicht (bei entsprechendem Einkopplungswinkel). 2 shows schematically some details of an embodiment of the holographic display device 1. Some features of the device shown are already in 1 and are therefore not presented in detail here. However, they are marked with the same reference numerals as in 1 and can therefore be easily identified. 2 shows a section of the light guide 2 and its structure and function in detail, without, for example, going into aspects of coupling the light into the light guide 2. Furthermore, elements applied to the light guide 2 such as the low-refractive layer 15 and two light gates 7 and 7' are shown. The light guide 2 itself in the present embodiment comprises a substrate 20 or a substrate body and the holographic structure 12, here in the form of a hologram film applied to the substrate 20, which as a common holographic structure 12 comprises the diffraction gratings 3 and 3'. The hologram film and substrate 20 have a very similar refractive index so that no unwanted reflections occur on their contact surface and an optically largely homogeneous light guide 2 is formed. The low-refractive layer 15 is included on the hologram film, the function of which will be explained in more detail below. The associated light gates 7 and 7' are applied to the low-refractive layer 15 above the diffraction gratings 3, 3'. The light guide 2 is flat and has an output surface 14 at the interface between the hologram film and the low-refractive layer 15. This is arranged along the flat extent of the light guide 2, i.e. in the example shown along the image horizontal. The coupled-in light 5 is guided by total reflections at the upper and lower interfaces of the light guide 2, with the upper interface being the output surface 14. When the light hits a diffraction grating 3, 3' and illuminates it, a portion of this coupled-in light 5 is diffracted by the respective holographic diffraction grating 3, 3' and deflected in such a way that it is coupled out of the output surface 14 of the light guide 2. The diffraction gratings 3, 3' shown are reflection holograms, the coupled light transmits these from the lower boundary surface of the light guide 2 initially undiffracted, is then reflected at the output coupling surface 14 and only then diffracted by the diffraction gratings 3, 3' into the so-called first order and coupled out of the coupling-out surface 14 of the light guide 2. The coupled-out light 8 then transmits one of the light gates 7, 7', whereby the transmission can be controlled in the manner described above. The light gate 7 is also constructed as described above and comprises a first polarization filter 9, a second polarization filter 10 and an intermediate polarization modulator 11. The part of the coupled-in light 5 not diffracted by the diffraction gratings 3 and 3' remains as zeroth order in the light guide 2. The function of the low-refractive layer 15 is now to enable total reflection at the coupling-out surface 14 even where the light gates 7, 7' are located. Otherwise, without the low-refractive layer 15, the typically similar refractive indices between the light guide 2 and the light gate 7 would prevent total reflection at their contact surfaces and thus disrupt the total reflection or light conduction of the coupled-in light 5 in the light guide 2. For this, the low-refractive layer 15 must have a correspondingly lower refractive index than the light guide 2, so that the critical angle of total reflection is smaller than the angle that the coupled-in light 5 forms with the surface normal of the output surface 14. Of course, a corresponding difference between the light guide 2 and the surrounding medium (usually air) must also exist at the lower interface of the light guide 2. However, the light 8 diffracted and coupled out by the holographic diffraction gratings 3, 3' can easily be transmitted by the low-refractive layer 15 in the direction of the light gates 7, 7', since it strikes the interface between the light guide 2 and the low-refractive layer 15 at an angle smaller than the critical angle of total reflection (for example, as shown, at an angle of 0°, the angle between the respective light beam and the surface normal to the interface being measured). The light guide 2 is therefore essentially defined by the fact that it has an approximately homogeneous refractive index and thus enables light to be guided by total reflection on its outer surfaces (with a corresponding coupling angle).

3 zeigt eine weitgehend mit der Variante aus 1 übereinstimmenden Ausführungsform (mit übereinstimmenden Bezugszeichen) der Anzeigenvorrichtung 1, bei der jedoch der Aufbau der Lichtgatter 7, 7' und 7" variiert. Hier sind zwar weiterhin der zweite Polarisationsfilter 10 und der steuerbare Polarisationsmodulator 11 in einem Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes 8 des zugeordneten Beugungsgitters 3, 3', 3" angeordnet, jedoch ist der erste Polarisationsfilter 9 ein gemeinsamer erster Polarisationsfilter 9 für alle Lichtgatter 7, 7', 7". Im gezeigten Beispiel ist dieser zwischen Kollimationsoptik 19 und der Einkoppelfläche 16 angeordnet, und zwar direkt auf der Einkoppelfläche 16. Hierdurch wird vorteilhafterweise nur ein einziger erster Polarisationsfilter 9 benötigt, der für das gesamte Beleuchtungslicht eine wohldefinierte Polarisation festlegt, welche anschließend wie in vorstehend beschriebener Weise ermöglicht, die Transmission des ausgekoppelten Lichtes 8 durch die einzelnen Lichtgatter 7, 7' und 7" zu steuern. Dabei kann es allerdings vorkommen, dass z. B. durch die unterschiedliche Anzahl an Totalreflektionen des eingekoppelten Lichts 5 auf dem Weg zu den verschiedenen Beugungsgittern 3, 3' und 3" bzw. Lichtgattern 7, 7' und 7" unterschiedliche Polarisationen die jeweiligen Modulatoren 11 erreichen. Daher kann es sinnvoll sein, dass die jeweiligen zweiten Polarisationsfilter 10 eingerichtet sind, entsprechend unterschiedliche Polarisationen zu transmittieren. Es kann alternativ oder zusätzlich sinnvoll sein, die jeweiligen Polarisationsmodulatoren 11 unterschiedlich anzusteuern, so dass bei bekannten Steuersignalen bekannte Schalteigenschaften der Lichtgatter 7, 7' und 7" realisiert werden. 3 shows a variant that is largely similar to 1 corresponding embodiment (with corresponding reference numerals) of the display device 1, in which, however, the structure of the light gates 7, 7' and 7" varies. Here, the second polarization filter 10 and the controllable polarization modulator 11 are still arranged in a beam path of the coupled-out light 8 of the associated diffraction grating 3, 3', 3", but the first polarization filter 9 is a common first polarization filter 9 for all light gates 7, 7', 7". In the example shown, this is arranged between the collimation optics 19 and the coupling surface 16, specifically directly on the coupling surface 16. This advantageously means that only a single first polarization filter 9 is required, which sets a well-defined polarization for the entire illumination light, which then makes it possible to control the transmission of the coupled-out light 8 through the individual light gates 7, 7' and 7" as described above. However, it can happen that, for example, due to the different number of total reflections of the coupled light 5 on the way to the different diffraction gratings 3, 3' and 3" or light gates 7, 7' and 7", different polarizations reach the respective modulators 11. It can therefore be useful for the respective second polarization filters 10 to be set up to transmit different polarizations accordingly. Alternatively or additionally, it can be useful to control the respective polarization modulators 11 differently, so that known switching properties of the light gates 7, 7' and 7" are realized with known control signals.

4a und b zeigen eine Bedienvorrichtung 26 gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung. Die Bedienvorrichtung 26 weist eine Anzeigevorrichtung 1 wie vorstehend beschrieben auf, darüber hinaus sind Bedienelemente 27, 27' und 27" umfasst. Die Bedienelemente 27, 27' und 27" können bspw. Knöpfe sein. Vorteilhafte Eigenschaften eines Bedienelements 27 sind zum einen die Kennzeichnung des Bedienelementes 27 durch eine entsprechende Symbolik, bspw. als Leuchtanzeige oder als Aufdruck. Diese Kennzeichnung kann bspw. durch die durch die Beugungsgitter 3, 3' und 3" erzeugten Bilder 6 bereitgestellt werden. Es kann sich jedoch auch um eine zusätzliche Funktionalität handeln, welche hier nicht weiter beschrieben wird. Zum anderen muss das Bedienelement 27 einen Bedienmechanismus umfassen, welcher durch Interaktion 22 mit dem Bedienelement 27 eine Aktion auslöst, die der gewünschten Bedienbarkeit entspricht. Bspw. kann es bei der Aktion um das Ein- und Ausschalten einer Lampe oder einer Heizung/Lüftung in einem Fahrzeug handeln. Zum Feststellen der Interaktion 22 muss ein entsprechender Sensor 21 umfasst sein. Der Sensor 21 kann ein Näherungssensor, z. B. optisch, ein Berührungssensor, z. B. kapazitiv, oder etwa ein Drucksensor, z. B. (piezo-) elektrisch oder aber ein elektrischer Schalter sein. So können verschiedene Arten von Bedienelementen 27 realisiert werden, z. B. klassische Druckknöpfe (in Verbindung mit einem mechanisch bewegbaren Element der Bedienvorrichtung), aber auch touchscreenartige Bedienelemente 27 oder Bedienelemente 27, bei der eine berührungslose Interaktion 22, z. B. innerhalb eines Anzeigebereichs des Bildes 6 mit Schwebehöhe 18, den Bedienmechanismus auslöst. Hierfür ist der Sensor 21 eingerichtet, eine Interaktion 22 mit dem Bedienelement 27 zu detektieren und ein Detektionssignal auszugeben. Dieses Detektionssignal wird an eine Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) weitergegeben, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Lichtgatter 7, 7', 7" in Abhängigkeit vom Detektionssignal zu steuern. Bspw. kann ein Bild 6, welches eine Lampe zeigt, ausgeschaltet werden, nachdem die Lampe durch das Bedienelement 27 eingeschaltet wurde. Vorteilhafterweise kann die Steuerungsvorrichtung darüber hinaus ein (z. B. elektrisches) Signal ausgeben, welches die jeweilige Aktion auslöst, bspw. die besagte Lampe ein- bzw. ausschaltet. Dafür ist vorteilhafterweise jedem holographischen Beugungsgitter 3, 3' und 3" ein zugeordnetes Bedienelement 27, 27' und 27" mit einem jeweiligen Sensor 21, 21' und 21" umfasst. Das Detektionssignal des jeweiligen Sensors 21, 21' und 21" steuert dann wiederum das jeweils zugeordnete Lichtgatter 7, 7' und 7". 4a and b show an operating device 26 according to a further aspect of the invention. The operating device 26 has a display device 1 as described above, and also includes operating elements 27, 27' and 27". The operating elements 27, 27' and 27" can be buttons, for example. Advantageous properties of an operating element 27 are, on the one hand, the identification of the operating element 27 by means of a corresponding symbol, for example as a light display or as a print. This identification can be provided, for example, by the images 6 generated by the diffraction gratings 3, 3' and 3". However, it can also be an additional functionality, which is not described further here. On the other hand, the control element 27 must comprise an operating mechanism which, through interaction 22 with the control element 27, triggers an action that corresponds to the desired operability. For example, the action can be switching a lamp or heating/ventilation in a vehicle on and off. To determine the interaction 22, a corresponding sensor 21 must be included. The sensor 21 can be a proximity sensor, e.g. optical, a touch sensor, e.g. capacitive, or a pressure sensor, e.g. (piezo-) electric, or an electrical switch. In this way, different types of control elements 27 can be implemented, e.g. classic push buttons (in conjunction with a mechanically movable element of the control device), but also touchscreen-like control elements 27 or Control elements 27, in which a contactless interaction 22, e.g. within a display area of the image 6 with floating height 18, triggers the operating mechanism. the sensor 21 is set up to detect an interaction 22 with the control element 27 and to output a detection signal. This detection signal is passed on to a control device (not shown), wherein the control device is set up to control the light gates 7, 7', 7" depending on the detection signal. For example, an image 6 showing a lamp can be switched off after the lamp has been switched on by the control element 27. Advantageously, the control device can also output a (e.g. electrical) signal which triggers the respective action, e.g. switches the said lamp on or off. For this purpose, each holographic diffraction grating 3, 3' and 3" advantageously includes an associated control element 27, 27' and 27" with a respective sensor 21, 21' and 21". The detection signal of the respective sensor 21, 21' and 21" then controls the respective associated light gate 7, 7' and 7".

Eine schematische Momentaufnahme einer stattfindenden Interaktion mit dem Bedienelement 27' der Bedienvorrichtung 26 wird in 4a gezeigt. Ein Finger 22 eines Benutzers nähert sich dem Bedienelement 27', um die Interaktion 22 mit dem Bedienelement 27' auszulösen. Dabei kann bspw. das Lichtgatter 7' berührt werden und ein Detektionssignal des Sensors 21' (rein schematisch gezeigt) auslösen. Der Sensor 21 kann bspw. ein kapazitiver Sensor sein, der eine Berührung der Oberfläche des Lichtgatters 7' (welches bspw. entsprechend beschichtet ist) detektiert. Dem Fachmann ist im Übrigen klar, dass die Darstellung des Lichtgatters 7, welches gegenüber dem Lichtleiter 2 stark erhöht dargestellt ist, rein schematisch ist und in Wirklichkeit eine ebene obere Oberfläche der Vorrichtung 1 bzw. 26 ebenso realisiert werden kann. Der Sensor 21' kann ebenso ein Näherungssensor sein, der eine Interaktion des Benutzers mit dem Bedienelement 27' im Bereich des gezeigten Fingers 22 detektiert. Das Detektionssignal löst über die Steuerungsvorrichtung die durch die Interaktion erwünschte Aktion (Bsp.: „Lampe aus“) aus, darüber hinaus wird durch die Steuerungsvorrichtung das Lichtgatter 7' gesteuert. War bspw. das Bild 6' (welches z. B. ein Symbol einer Lampe zeigt, um anzugeben, was durch das Bedienelement 27' bedient wird) vorher ausgeschaltet, weil die Lampe eingeschaltet war, um beim obigen Beispiel zu bleiben, kann das Bild 6' nun eingeschaltet werden, in dem das Lichtgatter 7' entsprechend angesteuert wird. Dies ist in 4b gezeigt, wobei das Bild 6' hier symbolisch einfach als „B“ dargestellt wird.A schematic snapshot of an ongoing interaction with the control element 27' of the control device 26 is shown in 4a shown. A user's finger 22 approaches the operating element 27' in order to trigger the interaction 22 with the operating element 27'. In doing so, for example, the light gate 7' can be touched and trigger a detection signal from the sensor 21' (shown purely schematically). The sensor 21 can be, for example, a capacitive sensor that detects a touch on the surface of the light gate 7' (which is, for example, coated accordingly). It is also clear to the person skilled in the art that the representation of the light gate 7, which is shown greatly raised compared to the light guide 2, is purely schematic and that in reality a flat upper surface of the device 1 or 26 can also be realized. The sensor 21' can also be a proximity sensor that detects an interaction of the user with the operating element 27' in the area of the finger 22 shown. The detection signal triggers the action desired by the interaction (e.g. "lamp off") via the control device, and the light gate 7' is also controlled by the control device. For example, if image 6' (which shows a symbol of a lamp to indicate what is controlled by the control element 27') was previously switched off because the lamp was switched on, to stay with the above example, image 6' can now be switched on by controlling the light gate 7' accordingly. This is in 4b shown, with Figure 6' being symbolically represented here simply as “B”.

5 zeigt noch einmal schematisch die bei der Bedienung des Bedienelementes ablaufenden Schritte: „Detektion einer Interaktion mit dem Bedienelement“ 23 durch den Sensor 21, „Ausgabe eines Detektionssignals“ 24 durch den Sensor 21 und „Steuerung des Lichtgatters in Abhängigkeit vom Detektionssignal“ 25 durch die Steuerungsvorrichtung. 5 shows once again schematically the steps involved in operating the control element: “detection of an interaction with the control element” 23 by the sensor 21, “output of a detection signal” 24 by the sensor 21 and “control of the light gate depending on the detection signal” 25 by the control device.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST

11
Holographische Anzeigevorrichtungholographic display device
22
Lichtleiterlight guide
33
Holographisches BeugungsgitterHolographic diffraction grating
44
Lichtquellelight source
55
Eingekoppeltes LichtCoupled light
66
Erzeugtes Bildgenerated image
77
(Steuerbares) Lichtgatter(Controllable) light gate
88
Strahlengang des ausgekoppelten Lichtesbeam path of the coupled-out light
99
Erster PolarisationsfilterFirst polarization filter
1010
Zweiter PolarisationsfilterSecond polarization filter
1111
Steuerbarer PolarisationsmodulatorControllable polarization modulator
1212
Holographische StrukturHolographic structure
1313
Totalreflexionentotal reflections
1414
Auskoppelflächeoutput surface
1515
Niedrigbrechende Schichtlow-refractive layer
1616
Einkoppelflächecoupling surface
1717
Seitenfläche des Lichtleiters in flächiger AusführungsformSide surface of the light guide in flat design
1818
Schwebehöhehover height
1919
Kollimationsoptikcollimation optics
2020
Substratsubstrate
2121
Sensorsensor
2222
Interaktion („Finger“) eines Benutzersinteraction ("finger") of a user
2323
Detektion einer Interaktion mit dem Bedienelementdetection of an interaction with the control element
2424
Ausgabe eines Detektionssignalsoutput of a detection signal
2525
Steuerung des Lichtgatters in Abhängigkeit vom DetektionssignalControl of the light gate depending on the detection signal
2626
Bedienvorrichtungcontrol device
2727
Bedienelementcontrol element

Claims (16)

Holographische Anzeigevorrichtung (1) zur schaltbaren Anzeige von Bildern (6), aufweisend eine Lichtquelle (4), einen Lichtleiter (2) und mindestens zwei holgraphische Beugungsgitter (3), welche eingerichtet sind für eine Beleuchtung der mindestens zwei holographischen Beugungsgitter (3) durch in den Lichtleiter (2) eingekoppeltes Licht (5) der Lichtquelle (4), wobei jedes holographische Beugungsgitter (3) eingerichtet ist, bei der Beleuchtung durch die Lichtquelle (4) Licht aus dem Lichtleiter auszukoppeln um ein Bild (6) zu erzeugen, wobei jedem holographischen Beugungsgitter (3) ein steuerbares Lichtgatter (7) zugeordnet ist, welches eingerichtet ist, eine Helligkeit des jeweilig erzeugten Bildes (6) zu regulieren.Holographic display device (1) for the switchable display of images (6), comprising a light source (4), a light guide (2) and at least two holographic diffraction gratings (3), which are designed for illuminating the at least two holographic diffraction gratings (3) by means of light coupled into the light guide (2). Light (5) of the light source (4), wherein each holographic diffraction grating (3) is arranged to couple light out of the light guide when illuminated by the light source (4) in order to produce an image (6), wherein each holographic diffraction grating (3) is assigned a controllable light gate (7) which is arranged to regulate a brightness of the respectively produced image (6). Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Lichtgatter (7) zumindest in Teilen in einem Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes (8) des zugeordneten Beugungsgitters (3) angeordnet ist.Holographic display device (1) according to claim 1 , wherein the light gate (7) is arranged at least in part in a beam path of the coupled-out light (8) of the associated diffraction grating (3). Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei das Lichtgatter (7) eingerichtet ist, abhängig von einem angelegten Steuersignal die Transmission von Licht zu steuern wobei bevorzugt die steuerbare Transmission wenigstens zwei verschiedene Transmissionswerte umfasst.Holographic display device (1) according to one or more of the preceding claims, wherein the light gate (7) is designed to control the transmission of light depending on an applied control signal, wherein the controllable transmission preferably comprises at least two different transmission values. Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Transmissionswerte einen ersten und einen zweiten Wert umfassen, wobei bei dem ersten Transmissionswert das Bild (6) sichtbar ist und wobei bei dem zweiten Transmissionswert das Bild (6) nicht sichtbar ist.Holographic display device (1) according to the preceding claim, wherein the transmission values comprise a first and a second value, wherein at the first transmission value the image (6) is visible and wherein at the second transmission value the image (6) is not visible. Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei das Lichtgatter (7) einen ersten Polarisationsfilter (9) und einen zweiten Polarisationsfilter (10) und einen zwischen den Polarisationsfiltern (9, 10) angeordneten steuerbaren Polarisationsmodulator (11) umfasst.Holographic display device (1) according to one or more of the preceding claims, wherein the light gate (7) comprises a first polarization filter (9) and a second polarization filter (10) and a controllable polarization modulator (11) arranged between the polarization filters (9, 10). Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der erste Polarisationsfilter (9), der zweite Polarisationsfilter (10) und der steuerbare Polarisationsmodulator (11) in einem Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes (8) des zugeordneten Beugungsgitters (3) angeordnet sind.Holographic display device (1) according to the preceding claim, wherein the first polarization filter (9), the second polarization filter (10) and the controllable polarization modulator (11) are arranged in a beam path of the coupled-out light (8) of the associated diffraction grating (3). Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch 5, wobei der zweite Polarisationsfilter (10) und der steuerbare Polarisationsmodulator (11) in einem Strahlengang des ausgekoppelten Lichtes (8) des zugeordneten Beugungsgitters (3) angeordnet sind, wobei der erste Polarisationsfilter (9) ein gemeinsamer erster Polarisationsfilter (9) für alle Lichtgatter (7, 7', 7") ist, welcher zwischen der Lichtquelle (4) und den holographischen Beugungsgittern (3, 3', 3") angeordnet ist.Holographic display device (1) according to the previous claim 5 , wherein the second polarization filter (10) and the controllable polarization modulator (11) are arranged in a beam path of the coupled-out light (8) of the associated diffraction grating (3), wherein the first polarization filter (9) is a common first polarization filter (9) for all light gates (7, 7', 7"), which is arranged between the light source (4) and the holographic diffraction gratings (3, 3', 3"). Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei der Lichtleiter (2) eine flächige Ausdehnung aufweist, wobei der Lichtleiter (2) eine Auskoppelfläche (14) zur Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter (2) aufweist, welche entlang der flächigen Ausdehnung des Lichtleiters (2) angeordnet ist, wobei die holographischen Beugungsgitter (3) vorzugsweise entlang der Auskoppelfläche (14) angeordnet vorliegen.Holographic display device (1) according to one or more of the preceding claims, wherein the light guide (2) has a planar extension, wherein the light guide (2) has a coupling-out surface (14) for coupling the light out of the light guide (2), which is arranged along the planar extension of the light guide (2), wherein the holographic diffraction gratings (3) are preferably arranged along the coupling-out surface (14). Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Lichtgatter (7) zumindest in Teilen auf der Auskoppelfläche (14) aufgebracht vorliegt.Holographic display device (1) according to the preceding claim, wherein the light gate (7) is applied at least in part to the coupling-out surface (14). Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei auf der Auskoppelfläche (14) mindestens zwischen holographischem Beugungsgitter (3) und den Teilen des Lichtgatters (7) eine niedrigbrechende Schicht (15) umfasst ist.Holographic display device (1) according to the preceding claim, wherein a low-refractive layer (15) is included on the coupling-out surface (14) at least between the holographic diffraction grating (3) and the parts of the light gate (7). Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei ein Brechungsindexunterschied zwischen Lichtleiter (2) und der niedrigbrechenden Schicht (15) mindestens 0,3 beträgt wobei bevorzugt der Lichtleiter (2) einen Brechungsindex zwischen 1,45 und 2,0 aufweist und wobei bevorzugt die niedrigbrechende Schicht (15) einen Brechungsindex zwischen 1,37 und 1,47 aufweist.Holographic display device (1) according to the preceding claim, wherein a refractive index difference between the light guide (2) and the low-refractive-index layer (15) is at least 0.3, wherein the light guide (2) preferably has a refractive index between 1.45 and 2.0 and wherein the low-refractive-index layer (15) preferably has a refractive index between 1.37 and 1.47. Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen dem Lichtleiter und den Teilen des Lichtgatters ein Luftspalt umfasst ist.Holographic display device (1) according to one or more of the preceding claims, wherein an air gap is included between the light guide and the parts of the light gate. Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die holographischen Beugungsgitter (3) nebeneinander angeordnet vorliegen wobei bevorzugt mehrere holographische Beugungsgitter (3) direkt aneinander angrenzend angeordnet vorliegen oder wobei bevorzugt mehrere holographische Beugungsgitter beabstandet zueinander angeordnet vorliegen, wobei ein Abstand vorzugsweise mindestens 1 mm, stärker bevorzugt mindestens 2 mm und insbesondere 3 mm oder mehr beträgt.Holographic display device (1) according to one or more of the preceding claims, wherein the holographic diffraction gratings (3) are arranged next to one another, wherein preferably several holographic diffraction gratings (3) are arranged directly adjacent to one another or wherein preferably several holographic diffraction gratings are arranged at a distance from one another, wherein a distance is preferably at least 1 mm, more preferably at least 2 mm and in particular 3 mm or more. Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die holographischen Beugungsgitter (3) und/oder die erzeugten Bilder (6) eine Ausdehnung aufweisen von mindestens 10 x 10 mm2.Holographic display device (1) according to one or more of the preceding claims, wherein the holographic diffraction gratings (3) and/or the generated images (6) have an extent of at least 10 x 10 mm 2 . Bedienvorrichtung (26) umfassend eine Holographische Anzeigevorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens ein Bedienelement (27) mit mindestens einem Sensor (21) umfasst ist, wobei der Sensor eingerichtet ist, eine Interaktion (22) mit dem Bedienelement (27) zu detektieren (23) und ein Detektionssignal auszugeben (24) und eine Steuerungsvorrichtung, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Lichtgatter (7) in Abhängigkeit vom Detektionssignal zu steuern (25).Operating device (26) comprising a holographic display device (1) according to one or more of the preceding claims, wherein at least one operating element (27) is comprised with at least one sensor (21), wherein the sensor is configured to detect (23) an interaction (22) with the operating element (27) and to output a detection signal (24), and a control device, wherein the control device is configured to control the light gates (7) depending on the detection signal (25). Bedienvorrichtung (26) nach dem vorherigen Anspruch, wobei für mindestens zwei holographische Beugungsgitter (3) ein dem jeweiligen holographischen Beugungsgitter (3) zugeordnetes Bedienelement (27) umfasst ist, wobei die dem jeweiligen holographischen Beugungsgitter (3) zugeordneten Lichtgatter (7) in Abhängigkeit vom Detektionssignal des dem Beugungsgitter (3) zugeordneten Bedienelements (27) gesteuert werden.Operating device (26) according to the previous claim, wherein for at least two holographic diffraction gratings (3) a control element (27) associated with the respective holographic diffraction grating (3) is included, wherein the light gates (7) associated with the respective holographic diffraction grating (3) are controlled depending on the detection signal of the control element (27) associated with the diffraction grating (3).
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