DE102019214437A1

DE102019214437A1 - Device for deflecting light for a device for virtual retinal display, method for producing the same and device for virtual retinal display

Info

Publication number: DE102019214437A1
Application number: DE102019214437.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Petersen; Tobias Graf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2021-03-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (120) zum Umlenken von Licht für ein Gerät (100) zur virtuellen Netzhautanzeige. Die Vorrichtung (120) weist eine Mehrzahl von Umlenkabschnitten auf, wobei jeder Umlenkabschnitt zumindest eine Interferenzstruktur zum wellenlängenselektiven Beugen oder Reflektieren von Licht zumindest einer Lichtquelle (110) des Geräts (100) aufweist. Die Umlenkabschnitte sind gemäß einer vordefinierten Kachelung relativ zueinander angeordnet. Die zumindest eine Interferenzstruktur jedes Umlenkabschnittes ist ausgebildet, um ganzflächig selektiv Licht mit zumindest einer dem Umlenkabschnitt zugeordneten Wellenlänge in eine für den Umlenkabschnitt vordefinierte Richtung zu beugen oder zu reflektieren und um in Teilabschnitten, die benachbart zu gemäß der Kachelung an den Umlenkabschnitt angrenzenden Umlenkabschnitten angeordnet sind, zusätzlich selektiv Licht mit den angrenzenden Umlenkabschnitten zugeordneten Wellenlängen in für die angrenzenden Umlenkabschnitte vordefinierte Richtungen zu beugen oder zu reflektieren.The invention relates to a device (120) for deflecting light for a device (100) for virtual retinal display. The device (120) has a plurality of deflection sections, each deflection section having at least one interference structure for wavelength-selective diffraction or reflection of light from at least one light source (110) of the device (100). The deflection sections are arranged relative to one another according to a predefined tiling. The at least one interference structure of each deflecting section is designed to selectively bend or reflect light with at least one wavelength assigned to the deflecting section in a direction predefined for the deflecting section and in sub-sections which are arranged adjacent to deflecting sections adjoining the deflecting section according to the tiling to additionally selectively bend or reflect light with wavelengths assigned to the adjacent deflecting sections in directions predefined for the adjacent deflecting sections.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The present invention also relates to a computer program.

Es sind freihändig tragbare Anzeigesysteme (engl.: Head-Mounted-Displays, kurz HMD, oder Head-Worn-Displays, kurz HWD) bekannt. Ein Systemkonzept besteht beispielsweise in einer MEMS-Spiegel-basierten virtuellen Netzhautanzeige (Virtual Retina Scanner, Retina Scanner Display (RSD)). Die Grundidee besteht dabei insbesondere darin, dass mindestens ein Laserstrahl über einen MEMS-Spiegel über ein holografisches Umlenkelement gescannt wird. Das Umlenkelement kann beispielsweise als ein volumenholografischer Kugelwellenumlenker ausgeführt sein, der eine divergente Kugelwelle in eine konvergente Kugelwelle umformt. Auf einen lokal einfallenden Laserstrahl, der um einen festen Punkt (MEMS-Spiegel) gescannt wird, wirkt ein solcher Umlenker insbesondere dahingehend, dass zu verschiedenen Spiegelstellungen gehörende gebeugte Strahlen alle durch einen gemeinsamen Punkt laufen, den Fokus einer zweiten Konstruktionskugelwelle. Ist das Auge eines Nutzers oder ein bildgebendes System an dieser Stelle positioniert, können die umgelenkten Strahlen die Pupille bzw. Eintrittspupille des Auges bzw. des abbildenden Systems passieren und auf der Netzhaut bzw. auf dem Detektor Lichtreize erzeugen. Durch eine Koordination von Spiegelbewegung und Lichtquelle ist eine Darstellung virtueller Bildinhalte möglich.Freehand portable display systems (English: head-mounted displays, HMD for short, or head-worn displays, HWD for short) are known. One system concept consists, for example, of a MEMS mirror-based virtual retina display (Virtual Retina Scanner, Retina Scanner Display (RSD)). The basic idea is that at least one laser beam is scanned using a MEMS mirror using a holographic deflecting element. The deflection element can be designed, for example, as a volume holographic spherical wave deflector which converts a divergent spherical wave into a convergent spherical wave. A deflector of this type acts on a locally incident laser beam that is scanned around a fixed point (MEMS mirror) in such a way that diffracted beams belonging to different mirror positions all pass through a common point, the focus of a second structural spherical wave. If the eye of a user or an imaging system is positioned at this point, the deflected rays can pass the pupil or entrance pupil of the eye or the imaging system and generate light stimuli on the retina or on the detector. By coordinating the movement of the mirror and the light source, it is possible to display virtual image content.

Es sind beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, wobei drei Laser visuell nicht unterscheidbarer Wellenlänge verwendet werden, um in einer MEMS-basierten virtuellen Netzhautanzeige drei Austrittspupillen zu realisieren. Eine holografisch wirksame Fläche zur Umlenkung in die einzelnen Austrittspupillen erstreckt sich dabei über eine gesamte Fläche eines Umlenkers bzw. holografischen Umlenkers.For example, a method and a device are known in which three lasers of visually indistinguishable wavelength are used in order to realize three exit pupils in a MEMS-based virtual retinal display. A holographically effective surface for deflection into the individual exit pupils extends over an entire surface of a deflector or holographic deflector.

Die WO 2017/133992 A1 beschreibt eine Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille, ein Verfahren zum Darstellen von Bildinformationen mittels einer Projektionsvorrichtung und ferner ein Steuergerät.The WO 2017/133992 A1 describes a projection device for data glasses, a method for displaying image information by means of a projection device and also a control device.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung zum Umlenken von Licht für ein Gerät zur virtuellen Netzhautanzeige, ein Gerät zur virtuellen Netzhautanzeige, ein Verfahren, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, the approach presented here presents a device for deflecting light for a device for virtual retinal display, a device for virtual retinal display, a method, also a control device that uses this method, and finally a corresponding computer program according to the main claims. The measures listed in the dependent claims enable advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim.

Gemäß Ausführungsformen können insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur volumenholografischen Austrittspupillenvervielfachung in freihändig tragbaren Anzeigesystemen bzw. virtuellen Retina-Scanner-Anzeigegeräten bereitgestellt werden. Hierbei kann insbesondere ein Verfahren zur Auslegung eines Umlenkelements für eine virtuelle Netzhautanzeige bereitgestellt werden und kann ein solches Umlenkelement ausgelegt und hergestellt werden. Gemäß Ausführungsformen kann beispielsweise eine Auslegung von Umlenkelementen ermöglicht werden, die bei gleichbleibendem Sichtfeld der Austrittspupillen eine dichtere Packung der Austrittspupillen auf einer Fläche, gegebenenfalls auf einer gekrümmten Fläche, erlauben bzw. bei gleicher Packungsdichte größere Sichtfelder erlauben, ohne dass sich benachbarte Austrittspupillen bedienende Grundflächen überlagern, wenn sie für identische Wellenlängen ausgelegt sind. Jede Austrittspupille kann nur einem Teilhologramm zugeordnet sein. Gemäß Ausführungsformen kann beispielsweise eine Kombination einer Austrittspupillenvervielfachung, bei der sich Grundflächen von holografisch wirksamen Flächen bzw. Abschnitten für die einzelnen Austrittspupillen auf disjunkte Bereiche beschränken, mit einer teilweisen Überlagerung derartiger Umlenkelemente zur Pupillenvervielfachung realisiert werden.According to embodiments, in particular a device and a method for volume holographic exit pupil multiplication in handheld portable display systems or virtual retina scanner display devices can be provided. In particular, a method for designing a deflecting element for a virtual retinal display can be provided and such a deflecting element can be designed and manufactured. According to embodiments, for example, deflection elements can be designed which, with the field of view of the exit pupils remaining the same, allow closer packing of the exit pupils on one surface, possibly on a curved surface, or, with the same packing density, allow larger fields of view without overlapping the adjacent exit pupils if they are designed for identical wavelengths. Each exit pupil can only be assigned to one partial hologram. According to embodiments, for example, a combination of exit pupil multiplication, in which base areas of holographically effective areas or sections for the individual exit pupils are limited to disjoint areas, with a partial superposition of such deflection elements for pupil multiplication.

Vorteilhafterweise kann somit insbesondere bei gleicher Anzahl an Austrittspupillen das Sichtfeld der einzelnen Austrittspupillen vergrößert werden oder kann alternativ auch bei gleichem Sichtfeld der Austrittspupillen deren Anzahl erhöht und damit der Abstand zwischen den Austrittspupillen reduziert werden. Beispielsweise kann ein volumenholografisches Umlenkelement derart ausgelegt sein oder werden, dass eine Austrittspupillenvervielfachung realisiert wird, bei der stets mindestens eine Austrittspupille im Sichtfeld bzw. der Eintrittspupille des Nutzers liegt und zudem ein ausreichend großer Öffnungswinkel des Sichtfeldes der einzelnen Austrittspupillen erreicht wird. Insbesondere kann zudem erreicht werden, die Austrittspupillen in einer Ebene, aber auch auf gekrümmten Flächen im Raum, anzuordnen. Insbesondere kann auch ermöglicht werden, dass Regionen des Umlenkelements, die unterschiedliche Austrittspupillen mit Licht der gleichen Wellenlänge versorgen, zueinander disjunkt sind. Es kann insbesondere auch erreicht werden, dass an jeder Stelle der Kachelung genau eine optische Funktion auf das Licht einer bestimmten Wellenlänge ausgeübt wird, wobei eine Kollision mit anderen optischen Funktionen für bestimmte andere Wellenlängen aufgrund der Wellenlängenselektivität von Volumenhologrammen vermieden werden kann.Advantageously, especially with the same number of exit pupils, the field of view of the individual exit pupils can be enlarged or, alternatively, the number of exit pupils can also be increased with the same field of view and thus the distance between the exit pupils can be reduced. For example, a volume holographic deflecting element can be designed in such a way that an exit pupil multiplication is implemented in which at least one exit pupil is always in the field of view or the entrance pupil of the user and in addition a sufficiently large opening angle of the field of view of the individual exit pupils is achieved. In particular, it is also possible to arrange the exit pupils in one plane, but also on curved surfaces in space. In particular, it can also be made possible that regions of the deflecting element which supply different exit pupils with light of the same wavelength are disjoint from one another. In particular, it can also be achieved that exactly one optical function on the light of a certain wavelength at each point of the tiling is exercised, a collision with other optical functions for certain other wavelengths can be avoided due to the wavelength selectivity of volume holograms.

Es wird eine Vorrichtung zum Umlenken von Licht für ein Gerät zur virtuellen Netzhautanzeige vorgestellt, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

eine Mehrzahl von Umlenkabschnitten, wobei jeder Umlenkabschnitt zumindest eine Interferenzstruktur zum wellenlängenselektiven Beugen oder Reflektieren von Licht zumindest einer Lichtquelle des Geräts aufweist, wobei die Umlenkabschnitte gemäß einer vordefinierten Kachelung relativ zueinander angeordnet sind, wobei die zumindest eine Interferenzstruktur jedes Umlenkabschnittes ausgebildet ist, um ganzflächig selektiv Licht mit zumindest einer dem Umlenkabschnitt zugeordneten Wellenlänge in eine für den Umlenkabschnitt vordefinierte Richtung zu beugen oder zu reflektieren und um in Teilabschnitten, die benachbart zu gemäß der Kachelung an den Umlenkabschnitt angrenzenden Umlenkabschnitten angeordnet sind, zusätzlich selektiv Licht mit den angrenzenden Umlenkabschnitten zugeordneten Wellenlängen in für die angrenzenden Umlenkabschnitte vordefinierte Richtungen zu beugen oder zu reflektieren.

A device for deflecting light for a device for virtual retinal display is presented, the device having the following features:

a plurality of deflection sections, each deflection section having at least one interference structure for wavelength-selective diffraction or reflection of light from at least one light source of the device, the deflection sections being arranged according to a predefined tiling relative to one another, the at least one interference structure of each deflection section being formed to selectively over the entire area To bend or reflect light with at least one wavelength assigned to the deflecting section in a direction predefined for the deflecting section and to additionally selectively light with wavelengths assigned to the adjacent deflecting sections in subsections which are arranged adjacent to the deflecting sections adjoining the deflecting section according to the tiling the adjacent deflection sections to bend or reflect predefined directions.

Die Vorrichtung kann verstellbar ausgeführt sein. Hierbei kann die Vorrichtung zumindest ein Stellglied zum Verstellen der Vorrichtung aufweisen. Durch Verstellen der Vorrichtung kann Licht von der zumindest einen Lichtquelle unterschiedlich umgelenkt werden. Das zumindest eine Stellglied kann als ein Mikrosystem (MEMS, Micro-Electro-Mechanical System) ausgeführt sein. Die Umlenkabschnitte können als holografisch wirksame Flächen bzw. Objekte und zusätzlich oder alternativ als halbtransparente Beugungselemente für Licht unterschiedlicher Lichtquellen des Geräts fungieren. Die zumindest eine Interferenzstruktur kann als ein wellenlängenselektives Volumenhologramm und zusätzlich oder alternativ als ein wellenlängenselektives Oberflächenhologramm ausgeführt sein, insbesondere als ein RGB-Hologramm. Die Hologramme können sowohl in Reflexions- als auch in Transmissionsgeometrie ausgeführt sein. Jeder Umlenkabschnitt kann gemäß der Kachelung zumindest teilweise von angrenzenden Umlenkabschnitten umgeben sein. Die Kachelung kann auch als Parkettierung oder Flächenschluss bezeichnet werden. Die Kachelung kann ausgebildet sein, um eine Umlenkfläche der Vorrichtung durch vorzugsweise gleichförmige Umlenkabschnitte lückenlos und überlappungsfrei zu überdecken. Ganzflächig kann die gesamte Fläche eines Umlenkabschnittes bedeuten. Die zumindest eine dem Umlenkabschnitt zugeordnete Wellenlänge und die den angrenzenden und/oder überlappenden Umlenkabschnitten zugeordneten Wellenlängen können unterschiedlich sein, um eine wellenlängenselektive Funktion zu realisieren.The device can be designed to be adjustable. Here, the device can have at least one actuator for adjusting the device. By adjusting the device, light from the at least one light source can be deflected differently. The at least one actuator can be designed as a microsystem (MEMS, Micro-Electro-Mechanical System). The deflection sections can function as holographically effective surfaces or objects and additionally or alternatively as semitransparent diffraction elements for light from different light sources of the device. The at least one interference structure can be designed as a wavelength-selective volume hologram and additionally or alternatively as a wavelength-selective surface hologram, in particular as an RGB hologram. The holograms can be designed in both reflection and transmission geometry. According to the tiling, each deflection section can be at least partially surrounded by adjacent deflection sections. The tiling can also be referred to as tiling or area coverage. The tiling can be designed to cover a deflection surface of the device without gaps and without overlapping by preferably uniform deflection sections. Full area can mean the entire area of a deflection section. The at least one wavelength assigned to the deflecting section and the wavelengths assigned to the adjacent and / or overlapping deflecting sections can be different in order to realize a wavelength-selective function.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung mehrere Grundtypen von Umlenkabschnitten aufweisen. Hierbei kann jedem Grundtyp von Umlenkabschnitten ganzflächig zu beugendes oder zu reflektierendes Licht mit zumindest einer für den Grundtyp spezifischen Wellenlänge zugeordnet sein, die sich von den Wellenlängen des ganzflächig zu beugenden oder zu reflektierenden Lichts der anderen Grundtypen unterscheidet. Zusätzlich oder alternativ kann jeder Grundtyp von Umlenkabschnitten lediglich an Umlenkabschnitte der anderen Grundtypen grenzen. Anders ausgedrückt ist zwischen Umlenkabschnitten des gleichen Grundtyps zumindest ein Umlenkabschnitt eines anderen Grundtyps angeordnet. Die Grundtypen können voneinander unterschiedlich sein. Insbesondere können drei Grundtypen von Umlenkabschnitten vorgesehen sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Austrittspupillenvervielfachung zuverlässig und störungsarm oder störungsfrei realisiert werden kann.According to one embodiment, the device can have several basic types of deflection sections. Each basic type of deflection section can be assigned light to be diffracted or reflected over the whole area with at least one specific wavelength for the basic type, which differs from the wavelengths of the light to be diffracted or reflected over the whole area of the other basic types. Additionally or alternatively, each basic type of deflection sections can only border on deflection sections of the other basic types. In other words, at least one deflection section of a different basic type is arranged between deflection sections of the same basic type. The basic types can be different from each other. In particular, three basic types of deflection sections can be provided. Such an embodiment offers the advantage that the exit pupil multiplication can be implemented reliably and with little or no interference.

Auch kann jeder Teilabschnitt jedes Umlenkabschnittes zwischen einer Grenze zu einem jeweiligen angrenzenden Umlenkabschnitt und einem Schwerpunkt und zusätzlich oder alternativ einem Mittelpunkt des Umlenkabschnittes angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Vergrößerung des Sichtfelds der Austrittspupillen kollisionsfrei bezüglich anderer Umlenkabschnitte erreicht werden kann. So können die Umlenkabschnitte bzw. Grundflächen verschachtelt werden, die zu unterschiedlichen Wellenlängen gehören. Es kann erreicht werden, dass die überlappenden Grundflächen selektiv für unterschiedliche Wellenlängen sind.Each partial section of each deflecting section can also be arranged between a boundary to a respective adjacent deflecting section and a center of gravity and, additionally or alternatively, a center point of the deflecting section. Such an embodiment offers the advantage that an enlargement of the field of view of the exit pupils can be achieved without collision with respect to other deflection sections. In this way, the deflecting sections or base areas that belong to different wavelengths can be nested. It can be achieved that the overlapping base areas are selective for different wavelengths.

Ferner kann jeder Umlenkabschnitt sechseckig ausgeformt sein. Zusätzlich oder alternativ kann jeder Umlenkabschnitt als ein gleichseitiges Sechseck ausgeformt sein. Hierbei kann die Kachelung als eine Wabenstruktur ausgeführt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Sichtfeldvergrößerung sowie Austrittspupillenvervielfachung auf einfache Weise erzielt werden können, insbesondere unter Verwendung von Licht von drei Lichtquellen sowie drei unterschiedlichen Grundtypen von Umlenkabschnitten. Hierbei können die drei Lichtquellen vorteilhafterweise so ausgelegt sein, dass sie sich in der Wellenlänge unterscheiden aber vom menschlichen Auge dennoch als ähnlicher Farbton wahrgenommen werden.Furthermore, each deflecting section can be hexagonal in shape. Additionally or alternatively, each deflection section can be shaped as an equilateral hexagon. The tiling can be designed as a honeycomb structure. Such an embodiment offers the advantage that the field of view enlargement and the multiplication of the exit pupil can be achieved in a simple manner, in particular using light from three light sources and three different basic types of deflection sections. In this case, the three light sources can advantageously be designed in such a way that they differ in wavelength but are nevertheless perceived as a similar color tone by the human eye.

Es wird auch ein Gerät zur virtuellen Netzhautanzeige vorgestellt, wobei das Gerät folgende Merkmale aufweist:

eine Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung; und
zumindest eine Lichtquelle zum Projizieren von Licht auf die Umlenkabschnitte der Vorrichtung.

A device for virtual retinal display is also presented, the device having the following features:

an embodiment of the aforementioned device; and
at least one light source for projecting light onto the deflecting sections of the device.

Somit kann eine Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung in dem Gerät vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, um Licht von der zumindest einen Lichtquelle umzulenken, insbesondere in Richtung zu einer Netzhaut eines Nutzers des Geräts.Thus, an embodiment of the above-mentioned device can advantageously be used or used in the device to deflect light from the at least one light source, in particular in the direction of a retina of a user of the device.

Insbesondere kann das Gerät als ein freihändig tragbares Gerät und zusätzlich oder alternativ als ein am Körper zu tragendes Gerät, insbesondere als eine Datenbrille, ausgeführt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass für solche Geräte das für einen Benutzer wahrnehmbare Sichtfeld erweitert werden kann.In particular, the device can be designed as a handheld portable device and additionally or alternatively as a device to be worn on the body, in particular as data glasses. Such an embodiment offers the advantage that the field of view that can be perceived by a user can be expanded for such devices.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Gerät zumindest drei Lichtquellen aufweisen. Hierbei kann jede der Lichtquellen ausgebildet sein, um Licht mit einer Kombination von Wellenlängen in unterschiedlichen Spektralbereichen zu emittieren. Dabei können von den Lichtquellen emittierte Wellenlängen eines jeweiligen Spektralbereichs um mindestens 20 Nanometer voneinander beabstandet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Austrittspupillenvervielfachung auf einfache Weise realisiert werden kann, insbesondere unter Verwendung von Licht von drei unterschiedlichen Grundtypen von Umlenkabschnitten, beispielsweise sechseckigen Umlenkabschnitten.According to one embodiment, the device can have at least three light sources. In this case, each of the light sources can be designed to emit light with a combination of wavelengths in different spectral ranges. In this case, wavelengths of a respective spectral range emitted by the light sources can be spaced apart from one another by at least 20 nanometers. Such an embodiment offers the advantage that the exit pupil multiplication can be implemented in a simple manner, in particular using light from three different basic types of deflection sections, for example hexagonal deflection sections.

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Definieren der Umlenkabschnitte auf einer Umlenkfläche der Vorrichtung; und
Ausformen der Interferenzstrukturen in den definierten Umlenkabschnitten.

A method for producing an embodiment of the above-mentioned device is presented, the method comprising the following steps:

Defining the deflection sections on a deflection surface of the device; and
Forming the interference structures in the defined deflection sections.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Der Schritt des Ausformens kann ein Belichten der Umlenkabschnitte aufweisen.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control device. The step of shaping can include exposing the deflection sections.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Definierens zumindest eine Abmessung der Umlenkabschnitte abhängig von einem vordefinierten minimalen Abstand zwischen Austrittspupillen und zusätzlich oder alternativ von einem maximalen Sichtfeldwinkel einzelner Austrittspupillen definiert werden. Bei der Abmessung kann es sich um einen Durchmesser, eine Kantenlänge oder dergleichen handeln. Der Abstand und zusätzlich oder alternativ der Sichtfeldwinkel können sich auf eine Referenzebene beziehen, die beispielsweise im Bereich eines Brillenglases eines als Datenbrille ausgeführten Geräts liegen kann. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine einfache und flexibel an Anwendungsbedürfnisse anpassbare Auslegung der Vorrichtung für eine zuverlässige und exakte Umlenkung von Licht vorgenommen werden kann.According to one embodiment, in the step of defining at least one dimension of the deflection sections can be defined depending on a predefined minimum distance between exit pupils and additionally or alternatively on a maximum field of view angle of individual exit pupils. The dimension can be a diameter, an edge length or the like. The distance and, additionally or alternatively, the field of view angle can relate to a reference plane, which can lie, for example, in the area of a spectacle lens of a device designed as data glasses. Such an embodiment offers the advantage that a simple and flexible design of the device that can be adapted to application requirements can be carried out for a reliable and exact deflection of light.

Auch kann der Schritt des Definierens unter Verwendung einer Triangulation und zusätzlich oder alternativ von Voronoi-Diagrammen ausgeführt werden. Hierbei können insbesondere sechseckige Umlenkabschnitte definiert werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Auslegung der Vorrichtung unaufwändig und genau durchgeführt werden kann.The step of defining can also be carried out using a triangulation and, additionally or alternatively, Voronoi diagrams. Here, in particular, hexagonal deflection sections can be defined. Such an embodiment offers the advantage that the design of the device can be carried out in an uncomplicated and precise manner.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a control device which is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. This embodiment variant of the invention in the form of a control device also enables the object on which the invention is based to be achieved quickly and efficiently.

Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the control device can have at least one processing unit for processing signals or data, at least one storage unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and / or have at least one communication interface for reading in or outputting data that is embedded in a communication protocol. The computing unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the storage unit can be a flash memory, an EEPROM or a magnetic storage unit. The communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and / or wired, a communication interface that can read in or output wired data, for example, can read this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it into a corresponding data transmission line.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and outputs control and / or data signals as a function thereof. The control device can have an interface that can be designed in terms of hardware and / or software. In the case of a hardware design, the interfaces can, for example, be part of a so-called System ASICs that contain various functions of the control unit. However, it is also possible that the interfaces are separate, integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of a software-based design, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.A computer program product or computer program with program code, which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk or an optical memory, and for performing, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is also advantageous is used, especially when the program product or program is executed on a computer or device.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Geräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Vergleichsdarstellung zur Auslegung von holografischen Umlenkvorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen;
4 eine schematische Vergleichsdarstellung zur Auslegung von holografischen Umlenkvorrichtungen bzw. Umlenkelementen gemäß Ausführungsbeispielen;
5 eine schematische Darstellung einer Kachelung von Umlenkabschnitten und einer hexagonalen Grundfläche einer Umlenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6 eine schematische Darstellung einer Kachelung von hexagonalen Grundflächen einer Umlenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 eine schematische Darstellung einer Kachelung von Umlenkabschnitten und von hexagonalen Grundflächen einer Umlenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 eine schematische Darstellung der Kachelung aus 7 mit einer verschobenen Beziehung zwischen Umlenkabschnitten und hexagonalen Grundflächen;
9 eine schematische Darstellung der Kachelung aus 7 mit einer verschobenen Beziehung zwischen Umlenkabschnitten und hexagonalen Grundflächen;
10 eine schematische Darstellung einer Überlagerung der Kachelungen aus 7, 8 und 9;
11 eine schematische Darstellung einer Kachelung von Umlenkabschnitten und hexagonalen Grundflächen einer Umlenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
12 eine schematische Darstellung von Umlenkabschnitten der Umlenkvorrichtung aus 1;
13 eine schematische Darstellung der Umlenkabschnitte aus 12 mit Hervorhebung des ersten Grundtyps von Umlenkabschnitten;
14 eine schematische Darstellung der Umlenkabschnitte aus 12 mit Hervorhebung des zweiten Grundtyps von Umlenkabschnitten;
15 eine schematische Darstellung der Umlenkabschnitte aus 12 mit Hervorhebung des dritten Grundtyps von Umlenkabschnitten;
16 eine schematische Darstellung von Umlenkabschnitten der Umlenkvorrichtung aus 12 sowie beispielhaft einer hexagonalen Grundfläche mit einem zugehörigen Voronoi-Diagramm;
17 eine schematische Darstellung von Umlenkabschnitten der Umlenkvorrichtung aus 12 sowie beispielhaft einer hexagonalen Grundfläche mit einem zugehörigen Voronoi-Diagramm;
18 eine schematische Darstellung von hexagonalen Grundflächen mit einem zugehörigen Voronoi-Diagramm; und
19 eine schematische Darstellung eines Geräts gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the description below. It shows:

1 a schematic representation of a device according to an embodiment;
2 a flowchart of a method according to an embodiment;
3rd a schematic comparison illustration for the design of holographic deflection devices according to embodiments;
4th a schematic comparison illustration for the design of holographic deflection devices or deflection elements according to exemplary embodiments;
5 a schematic representation of a tiling of deflection sections and a hexagonal base area of a deflection device according to an embodiment;
6th a schematic representation of a tiling of hexagonal base areas of a deflection device according to an embodiment;
7th a schematic representation of a tiling of deflection sections and of hexagonal base areas of a deflection device according to an embodiment;
8th a schematic representation of the tiling 7th with a shifted relationship between baffles and hexagonal bases;
9 a schematic representation of the tiling 7th with a shifted relationship between baffles and hexagonal bases;
10 a schematic representation of an overlay of the tiling 7th , 8th and 9 ;
11 a schematic representation of a tiling of deflection sections and hexagonal base areas of a deflection device according to an embodiment;
12th a schematic representation of deflection sections of the deflection device 1 ;
13th a schematic representation of the deflection sections 12th with emphasis on the first basic type of deflection sections;
14th a schematic representation of the deflection sections 12th with emphasis on the second basic type of deflection sections;
15th a schematic representation of the deflection sections 12th with emphasis on the third basic type of deflection sections;
16 a schematic representation of deflection sections of the deflection device 12th as well as an example of a hexagonal base area with an associated Voronoi diagram;
17th a schematic representation of deflection sections of the deflection device 12th as well as an example of a hexagonal base area with an associated Voronoi diagram;
18th a schematic representation of hexagonal base areas with an associated Voronoi diagram; and
19th a schematic representation of a device according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of advantageous exemplary embodiments of the present invention, identical or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, a repeated description of these elements being dispensed with.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Geräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Gerät 100 handelt es sich um ein Gerät 100 zur virtuellen Netzhautanzeige. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gerät 100 lediglich beispielhaft als eine Datenbrille ausgeführt. Die hier gezeigte Ausführung des Geräts 100 mit der Anordnung von Komponenten bzw. Merkmalen ist dabei lediglich als ein Beispiel zu verstehen. 1 shows a schematic representation of a device 100 according to an embodiment. With the device 100 it is a device 100 for virtual retinal display. According to the embodiment shown here, the device 100 designed as data glasses only as an example. The version of the device shown here 100 the arrangement of components or features is only to be understood as an example.

Dabei zeigt 1 das Gerät 100 in einem durch einen Nutzer am Auge getragenen Zustand. Hierbei ist das Gerät 100 in der Darstellung von 1 in einer schematischen Draufsicht auf einen Teilabschnitt des Geräts 100 gezeigt, wobei ein Auge des Nutzers als eine schematische Schnittdarstellung gezeigt ist.It shows 1 the device 100 in a state worn on the eye by a user. Here is the device 100 in the representation of 1 in a schematic plan view of a section of the device 100 shown, wherein an eye of the user is shown as a schematic sectional view.

Das Gerät 100 weist zumindest eine Lichtquelle 110, hier in Gestalt eines Lasermoduls, einen Mikrospiegel 115, insbesondere einen 2D-Mikrospiegel, und eine Umlenkvorrichtung 120 bzw. Vorrichtung 120 zum Umlenken von Licht auf. Licht von der Lichtquelle 110 wird mittels des Mikrospiegels 115 zu der Umlenkvorrichtung 120 geleitet. Ferner sind in der Darstellung von 1 von dem Gerät 100 auch ein Rahmen 102 und ein Brillenglas 105 sowie erste Lichtpfade 111 für foveales Sehen und zweite Lichtpfade 113 für peripheres Sehen gezeigt. Die Umlenkvorrichtung 120 ist auf einer dem Auge zugewandten Seite an dem Brillenglas 105 angeordnet.The device 100 has at least one light source 110 , here in the form of a laser module, a micromirror 115 , in particular a 2D micromirror, and a deflecting device 120 or device 120 to redirect light on. Light from the light source 110 is by means of the micromirror 115 to the deflector 120 directed. Furthermore, in the representation of 1 from the device 100 also a frame 102 and a lens 105 as well as first light paths 111 for foveal vision and second light paths 113 shown for peripheral vision. The deflection device 120 is on a side facing the eye on the spectacle lens 105 arranged.

Die Umlenkvorrichtung 120 weist eine Mehrzahl von Umlenkabschnitten auf. Die Umlenkvorrichtung 120 weist eine Umlenkfläche auf, an der die Umlenkabschnitte angeordnet sind. Die Umlenkabschnitte sind in der Darstellung von 1 darstellungsbedingt bzw. maßstabsbedingt nicht gezeigt, aber sind unter Bezugnahme auf nachfolgende Figuren noch detaillierter erläutert. Die zumindest eine Lichtquelle 110 ist ausgebildet, um Licht über den Mikrospiegel 115 auf die Umlenkvorrichtung 120, genauer gesagt auf die Umlenkabschnitte der Umlenkvorrichtung 120 zu projizieren. Die Umlenkvorrichtung 120 ist ausgebildet, um das Licht von der zumindest einen Lichtquelle 110 zu dem Auge des Nutzers hin umzulenken.The deflection device 120 has a plurality of deflection sections. The deflection device 120 has a deflection surface on which the deflection sections are arranged. The deflection sections are shown in FIG 1 Not shown due to the representation or to the scale, but are explained in more detail with reference to the following figures. The at least one light source 110 is designed to shine light through the micromirror 115 on the deflection device 120 , more precisely on the deflection sections of the deflection device 120 to project. The deflection device 120 is designed to receive the light from the at least one light source 110 redirect to the user's eye.

Es sei bereits an dieser Stelle angemerkt, dass jeder Umlenkabschnitt der Umlenkvorrichtung 120 zumindest eine Interferenzstruktur zum wellenlängenselektiven Beugen oder Reflektieren des Lichts von der zumindest einen Lichtquelle 110 aufweist. Die Umlenkabschnitte sind gemäß einer vordefinierten Kachelung relativ zueinander angeordnet. Die zumindest eine Interferenzstruktur jedes Umlenkabschnittes ist ausgebildet, um ganzflächig selektiv Licht mit zumindest einer dem Umlenkabschnitt zugeordneten Wellenlänge in eine für den Umlenkabschnitt vordefinierte Richtung zu beugen oder zu reflektieren. Auch ist die zumindest eine Interferenzstruktur jedes Umlenkabschnittes ausgebildet, um in Teilabschnitten, die benachbart zu gemäß der Kachelung an den Umlenkabschnitt angrenzenden Umlenkabschnitten angeordnet sind, zusätzlich selektiv Licht mit den angrenzenden Umlenkabschnitten zugeordneten Wellenlängen in für die angrenzenden Umlenkabschnitte vordefinierte Richtungen zu beugen oder zu reflektieren.It should already be noted at this point that each deflection section of the deflection device 120 at least one interference structure for wavelength-selective diffraction or reflection of the light from the at least one light source 110 having. The deflection sections are arranged relative to one another according to a predefined tiling. The at least one interference structure of each deflecting section is designed to selectively bend or reflect light with at least one wavelength assigned to the deflecting section in a direction predefined for the deflecting section over the entire surface. The at least one interference structure of each deflecting section is also designed to additionally selectively bend or reflect light with wavelengths assigned to the adjacent deflecting sections in sub-sections which are arranged adjacent to deflecting sections adjoining the deflecting section according to the tiling in directions predefined for the adjoining deflecting sections.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Gerät 100 zumindest drei Lichtquellen 110 auf. Dabei ist jede der Lichtquellen 110 ausgebildet, um Licht mit einer Kombination von Wellenlängen in unterschiedlichen Spektralbereichen zu emittieren. Die von den Lichtquellen emittierten Wellenlängen eines jeweiligen Spektralbereichs sind hierbei um mindestens 20 Nanometer voneinander beabstandet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Gerät 100 auch als ein anderes freihändig tragbares Gerät und/oder ein anderes am Körper zu tragendes Gerät ausgeführt sein.According to one embodiment, the device 100 at least three light sources 110 on. Each of the light sources is here 110 designed to emit light with a combination of wavelengths in different spectral ranges. The wavelengths of a respective spectral range emitted by the light sources are separated from one another by at least 20 nanometers. According to one embodiment, the device 100 also be designed as another handheld portable device and / or another device to be worn on the body.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Herstellen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 200 ist ausführbar, um die Umlenkvorrichtung aus 1 oder eine ähnliche Vorrichtung herzustellen. 2 shows a flow chart of a method 200 for manufacturing according to an embodiment. The procedure 200 is executable to make the deflection device 1 or to manufacture a similar device.

In einem Schritt 210 des Definierens werden bei dem Verfahren 200 zum Herstellen die Umlenkabschnitte auf einer Umlenkfläche der Vorrichtung bzw. Umlenkvorrichtung definiert. Nachfolgend werden in einem Schritt 220 des Ausformens die Interferenzstrukturen in den definierten Umlenkabschnitten ausgeformt. In dem Schritt 220 des Ausformens werden die Interferenzstrukturen beispielsweise durch Belichten ausgeformt.In one step 210 of defining are part of the process 200 for producing the deflection sections are defined on a deflection surface of the device or deflection device. The following are in one step 220 of the shaping, the interference structures are shaped in the defined deflection sections. In the step 220 During shaping, the interference structures are shaped, for example, by exposure.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 200 zum Herstellen wird im Schritt 210 des Definierens zumindest eine Abmessung der Umlenkabschnitte abhängig von einem vordefinierten minimalen Abstand zwischen Austrittspupillen und/oder einem maximalen Sichtfeldwinkel einzelner Austrittspupillen definiert. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens 200 zum Herstellen wird der Schritt 210 des Definierens unter Verwendung einer Triangulation und/oder von Voronoi-Diagrammen ausgeführt.According to an embodiment of the method 200 to manufacture is in step 210 of defining at least one dimension of the deflection sections as a function of a predefined minimum distance between exit pupils and / or a maximum field of view angle of individual exit pupils. According to a further exemplary embodiment of the method 200 the step 210 of defining is carried out using triangulation and / or Voronoi diagrams.

3 zeigt eine schematische Vergleichsdarstellung zur Auslegung von holografischen Umlenkvorrichtungen bzw. Umlenkelementen gemäß Ausführungsbeispielen. Bei einem Umlenkelement kann es sich um zumindest einen Teil der Umlenkvorrichtung aus 1 oder einer ähnlichen Vorrichtung handeln. In 3 sind vier Beispiele zur Auslegung als vier Teildarstellungen gezeigt. Jede der vier Teildarstellungen repräsentiert ein Ausführungsbeispiel. In jeder der Teildarstellungen sind eine Referenzebene 302, eine Mehrzahl von durch ein holografisches Umlenkelement bzw. durch die Umlenkvorrichtung umgelenkten Lichtstrahlen bzw. Strahlenbündel, die durch das holografische Umlenkelement bzw. durch die Umlenkvorrichtung gebeugtes Licht repräsentieren, mit jeweiligen Austrittspupillen 304 und ein menschliches Auge gezeigt. Die vier Teildarstellungen unterscheiden sich hinsichtlich einer Anordnung der Austrittspupillen 304 voneinander. Auf der Referenzebene 302 können sich lediglich benachbarte Lichtstrahlen oder Strahlenbündel überlappen, wobei jeweils zueinander übernächste Lichtstrahlen oder Strahlenbündel auf der Referenzebene 302 voneinander beanstandet sind. 3rd shows a schematic comparison illustration for the design of holographic deflecting devices or deflecting elements according to exemplary embodiments. A deflecting element can be at least a part of the deflecting device from 1 or a similar device. In 3rd four examples for the design are shown as four partial representations. Each of the four partial illustrations represents an exemplary embodiment. There is a reference plane in each of the partial representations 302 , a plurality of light beams or bundles of rays deflected by a holographic deflecting element or by the deflecting device, which represent light diffracted by the holographic deflecting element or by the deflecting device, with respective exit pupils 304 and shown a human eye. The four partial representations differ with regard to an arrangement of the exit pupils 304 from each other. At the reference plane 302 can only adjacent light rays or bundles of rays overlap, each of the next but one light rays or bundles of rays on the reference plane 302 are objected to from each other.

Anders ausgedrückt zeigt 3 verschiedene Varianten zur Auslegung von holografischen Umlenkelementen bzw. Umlenkvorrichtungen, wobei jede Austrittspupille 304 von einer disjunkten Grundfläche bzw. einem disjunkten Umlenkabschnitt der Umlenkvorrichtung bedient wird. Das Sichtfeld jeder Austrittspupille 304 ist begrenzt durch Lage der Austrittspupille 304 und der Einfallsrichtung des gebeugten Lichts, die z. B. anhand des Mittelpunktstrahls der umlenkenden Grundfläche definiert ist. Umgekehrt begrenzt ein vorgegebenes Sichtfeld den minimalen Abstand der Austrittspupillen 304.In other words, shows 3rd different variants for the design of holographic deflection elements or deflection devices, with each exit pupil 304 is served by a disjoint base area or a disjoint deflection section of the deflection device. The field of view of each exit pupil 304 is limited by the position of the exit pupil 304 and the direction of incidence of the diffracted light, e.g. B. is defined on the basis of the center ray of the deflecting base. Conversely, a given field of view limits the minimum distance between the exit pupils 304 .

4 zeigt eine schematische Vergleichsdarstellung zur Auslegung von holografischen Umlenkvorrichtungen bzw. Umlenkelementen gemäß Ausführungsbeispielen. Bei einem Umlenkelement kann es sich um zumindest einen Teil der Umlenkvorrichtung aus 1 oder einer ähnlichen Vorrichtung handeln. In 4 sind drei Teildarstellungen zur Auslegung gezeigt. In jeder der Teildarstellungen sind eine Referenzebene 302, eine Mehrzahl von durch ein holografisches Umlenkelement bzw. durch die Umlenkvorrichtung umgelenkten Lichtstrahlen bzw. Strahlenbündel, die durch das holografische Umlenkelement bzw. durch die Umlenkvorrichtung gebeugtes Licht repräsentieren, mit jeweiligen Austrittspupillen 304 und ein menschliches Auge gezeigt. 4th shows a schematic comparison illustration for the design of holographic deflecting devices or deflecting elements according to exemplary embodiments. A deflecting element can be at least a part of the deflecting device from 1 or a similar device. In 4th three partial representations are shown for the design. There is a reference plane in each of the partial representations 302 , a plurality of light beams or bundles of rays deflected by a holographic deflecting element or by the deflecting device, which represent light diffracted by the holographic deflecting element or by the deflecting device, with respective exit pupils 304 and shown a human eye.

Vorteilhafterweise können gemäß Ausführungsbeispielen durch Überlagerung, z.B. während eines Hologrammaufnahmeprozesses der Umlenkvorrichtung oder in gestapelten Schichten, von Umlenkabschnitten, die selektiv auf unterschiedliche Wellenlängen reagieren, bei gleichbleibendem Sichtfeld mehr Austrittspupillen 304 realisiert werden, bzw. bei gleicher Anzahl an Austrittspupillen 304 größere Sichtfelder. In einer ersten Teildarstellung links in 4 ist eine Konfiguration eines Umlenkelements bzw. einer Umlenkvorrichtung bei einer Wellenlänge im Falle eines monochromatischen Systems bzw. einer Familie von Wellenlängen im Falle eines polychromatischen Systems gezeigt. In einer zweiten Teildarstellung in der Mitte von 4 ist eine Konfiguration eines Umlenkelements bzw. einer Umlenkvorrichtung bei einer zweiten, visuell nicht oder nur wenig unterscheidbaren Wellenlänge (monochromatisches System) bzw. einer Familie (polychromatisches System) von Wellenlängen mit veränderter Lage der Austrittspupillen bei gleichbleibendem Sichtfeld gezeigt. In einer dritten Teildarstellungen rechts in 4 ist eine Kombination mittels wellenlängenselektiver volumenholografischer Umlenkelemente bzw. Umlenkabschnitten in ein Gesamtsystem bzw. eine Umlenkvorrichtung gezeigt.According to exemplary embodiments, more exit pupils can advantageously be superimposed, for example during a hologram recording process of the deflecting device or in stacked layers, of deflecting sections that react selectively to different wavelengths while the field of view remains the same 304 can be realized, or with the same number of exit pupils 304 larger fields of view. In a first partial illustration on the left in 4th a configuration of a deflecting element or a deflecting device at one wavelength in the case of a monochromatic system or a family of wavelengths in the case of a polychromatic system is shown. In a second partial representation in the middle of 4th shows a configuration of a deflection element or a deflection device at a second, visually indistinguishable or only slightly distinguishable wavelength (monochromatic system) or a family (polychromatic system) of wavelengths with a changed position of the exit pupils with a constant field of view. In a third partial representation on the right in 4th shows a combination by means of wavelength-selective volume holographic deflection elements or deflection sections in an overall system or a deflection device.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Kachelung von Umlenkabschnitten 522 und einer hexagonalen Grundfläche 524 einer Umlenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Umlenkabschnitte 522 sind hierbei Teil der Umlenkvorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren oder einer ähnlichen Umlenkvorrichtung. Die Kachelung ergibt sich im Zuge einer Ausführung des Verfahrens aus 2 oder eines ähnlichen Verfahrens. Hierbei sind in 5 beispielhaft lediglich zwei Umlenkabschnitte 522 und beispielhaft lediglich eine hexagonale Grundfläche 524 zu einem gegebenen Sichtfeld einer Austrittspupille gezeigt. Das Definieren der Umlenkabschnitte 522 erfolgt auf Basis der hexagonalen Grundfläche 524 mittels Triangulation oder Voronoi-Diagramm. Die Umlenkabschnitte 522 sind ebenfalls hexagonal. 5 shows a schematic representation of a tiling of deflection sections 522 and a hexagonal base 524 a deflection device according to an embodiment. The deflection sections 522 are part of the deflection device from one of the figures described above or a similar deflection device. The tiling results from the execution of the method 2 or a similar procedure. Here are in 5 for example only two deflection sections 522 and by way of example only a hexagonal base area 524 shown for a given field of view of an exit pupil. Defining the deflection sections 522 is based on the hexagonal base 524 using triangulation or Voronoi diagram. The deflection sections 522 are also hexagonal.

Anders ausgedrückt zeigt 5 einen Zustand während einer Konstruktion einer zweiten Kachelung von Umlenkabschnitten 522 aus einer ersten Kachelung hexagonaler Grundflächen 524 durch Verbindung von Baryzentren bzw. Schwerpunkten von Dreiecken um einen Mittelpunkt der hexagonalen Grundfläche 524 am Umlenkelement zu den einzelnen Austrittspupillen. Alternativ entsteht die neue, zweite Kachelung durch Voronoi-Regionen um die Menge der Knoten bestehend aus den Mittelunkten und Eckpunktes der ersten Kachelung, wobei die Voronoi-Region eines Knotens die Menge aller Punkte bezeichnet, die näher an diesem Knoten liegt als an jedem anderen.In other words, shows 5 a state during construction of a second tiling of deflection sections 522 from a first tiling of hexagonal base areas 524 by connecting barycenters or focal points of triangles around a center point of the hexagonal base 524 at the deflection element to the individual exit pupils. Alternatively, the new, second tiling is created by Voronoi regions around the set of nodes consisting of the center points and corner points of the first tiling, the Voronoi region of a node denoting the set of all points that is closer to this node than to any other.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer Kachelung von hexagonalen Grundflächen 524 einer Umlenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hexagonalen Grundflächen 524 entsprechen jeweils der hexagonalen Grundfläche aus 5. Somit zeigt 6 eine Kachelung hexagonaler Grundflächen 524 zu einem gegebenen Sichtfeld von Austrittspupillen. 6th shows a schematic representation of a tiling of hexagonal base areas 524 a deflection device according to an embodiment. The hexagonal base 524 each correspond to the hexagonal base 5 . Thus shows 6th a tiling of hexagonal bases 524 to a given field of view of exit pupils.

7 zeigt eine schematische Darstellung einer Kachelung 700 von Umlenkabschnitten 522 und von hexagonalen Grundflächen 524 einer Umlenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Umlenkabschnitte 522 sind hierbei Teil der Umlenkvorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren oder einer ähnlichen Umlenkvorrichtung. Die in 7 gezeigte Kachelung 700 ergibt sich durch Ausführung des Verfahrens aus 2 oder eines ähnlichen Verfahrens. Hierbei sind in 7 eine Mehrzahl von Umlenkabschnitten 522 und eine Mehrzahl von hexagonalen Grundflächen 524 gezeigt. 7th shows a schematic representation of a tiling 700 of deflection sections 522 and of hexagonal bases 524 a deflection device according to an embodiment. The deflection sections 522 are part of the deflection device from one of the figures described above or a similar deflection device. In the 7th shown tiling 700 results from the execution of the procedure 2 or a similar procedure. Here are in 7th a plurality of turning sections 522 and a plurality of hexagonal bases 524 shown.

Anders ausgedrückt zeigt 7 die hexagonalen Grundflächen 524 aus 6 der ursprünglichen Kachelung des Umlenkelements mit Voronoi-Regionen bzw. Voronoi-Zellen als Umlenkabschnitte 522. Die Voronoi-Regionen ergeben sich für die Mittelpunkte und Eckpunkte der hexagonalen Grundflächen 524 aus einer kanonischen Triangulierung mit gleichseitigen Dreiecken.In other words, shows 7th the hexagonal bases 524 out 6th the original tiling of the deflection element with Voronoi regions or Voronoi cells as deflection sections 522 . The Voronoi regions arise for the Centers and corner points of the hexagonal base 524 from a canonical triangulation with equilateral triangles.

8 zeigt eine schematische Darstellung der Kachelung aus 7 mit einer verschobenen Beziehung zwischen Umlenkabschnitten 522 und hexagonalen Grundflächen 524. Die verschobene Beziehung ergibt sich aus einer neuen Zentrierung der hexagonalen Grundflächen 524 in einem Mittelpunkt einer Voronoi-Zelle, die in einem Eckpunkt einer hexagonalen Grundfläche 524 zentriert ist. So kann gewissermaßen ein weiteres Umlenkelement unter Beibehaltung einer Größe der Sichtfelder erzeugt werden. Es ergibt sich eine weitere Kachelung 800. 8th shows a schematic representation of the tiling from 7th with a shifted relationship between baffles 522 and hexagonal bases 524 . The shifted relationship results from a new centering of the hexagonal bases 524 in a center point of a Voronoi cell, which in a corner point of a hexagonal base 524 is centered. In this way, to a certain extent, a further deflecting element can be generated while maintaining a size of the fields of view. There is another tiling 800 .

9 zeigt eine schematische Darstellung der Kachelung aus 7 mit einer verschobenen Beziehung zwischen Umlenkabschnitten 522 und hexagonalen Grundflächen 524. Verglichen mit 8 repräsentiert die verschobene Beziehung in 9 eine Verschiebung in eine andere Richtung. So erhält man eine zusätzliche Kachelung 900. 9 shows a schematic representation of the tiling from 7th with a shifted relationship between baffles 522 and hexagonal bases 524 . Compared to 8th represents the shifted relationship in 9 a shift in another direction. This gives you an additional tiling 900 .

10 zeigt eine schematische Darstellung einer Überlagerung der Kachelungen 700, 800 und 900 aus 7, 8 und 9. Anders ausgedrückt zeigt 10 somit verschachtelte bzw. überlagerte Umlenkstrukturen bzw. Kachelungen 700, 800 und 900, mit jeweils unterschiedlicher Wellenlängenselektivität zur Erhöhung der Zahl der Austrittspupillen pro Fläche im Gerät bzw. Gesamtsystem. 10 shows a schematic representation of an overlay of the tiling 700 , 800 and 900 out 7th , 8th and 9 . In other words, shows 10 thus nested or superimposed deflection structures or tiling 700 , 800 and 900 , each with a different wavelength selectivity to increase the number of exit pupils per area in the device or overall system.

11 zeigt eine schematische Darstellung einer Kachelung von Umlenkabschnitten 522 und hexagonalen Grundflächen 524 einer Umlenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Umlenkabschnitte 522 sind hierbei Teil der Umlenkvorrichtung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren oder einer ähnlichen Umlenkvorrichtung. Die Kachelung ergibt sich im Zuge einer Ausführung des Verfahrens aus 2 oder eines ähnlichen Verfahrens. 11 zeigt die Kachelung in einem weiter fortgeschrittenen Zustand als in 5. 11 shows a schematic representation of a tiling of deflection sections 522 and hexagonal bases 524 a deflection device according to an embodiment. The deflection sections 522 are part of the deflection device from one of the figures described above or a similar deflection device. The tiling results from the execution of the method 2 or a similar procedure. 11 shows the tiling in a more advanced state than in 5 .

Die Kachelung der hexagonalen Grundflächen 524 bildet die Voronoi-Regionen der Punkte 1123, den Mittelpunkten der Kacheln bzw. hexagonalen Grundflächen 524 in einem Graph bzw. Voronoi-Diagramm, in dem benachbarte Eckpunkte stets unterschiedliche Grundtypen von Umlenkabschnitten 522 repräsentieren.The tiling of the hexagonal base 524 forms the Voronoi regions of the points 1123 , the centers of the tiles or hexagonal base areas 524 in a graph or Voronoi diagram, in which adjacent corner points always have different basic types of deflection sections 522 represent.

12 zeigt eine schematische Darstellung von Umlenkabschnitten 522 der Umlenkvorrichtung aus 1. Eine Kachelung der Umlenkabschnitte 522 entspricht hierbei jener aus 11 nach Ausführung des Verfahrens aus 2 oder eines ähnlichen Verfahrens. Jeder Umlenkabschnitt 522 der Umlenkvorrichtung weist zumindest eine Interferenzstruktur zum wellenlängenselektiven Beugen oder Reflektieren des Lichts von der zumindest einen Lichtquelle auf. Die Umlenkabschnitte 522 sind gemäß einer vordefinierten Kachelung relativ zueinander angeordnet. Die zumindest eine Interferenzstruktur jedes Umlenkabschnittes 522 ist ausgebildet, um ganzflächig selektiv Licht mit zumindest einer dem Umlenkabschnitt zugeordneten Wellenlänge in eine für den Umlenkabschnitt 522 vordefinierte Richtung zu beugen oder zu reflektieren. Auch ist die zumindest eine Interferenzstruktur jedes Umlenkabschnittes 522 ausgebildet, um in Teilabschnitten, die benachbart zu gemäß der Kachelung an den Umlenkabschnitt 522 angrenzenden Umlenkabschnitten 522 angeordnet sind, zusätzlich selektiv Licht mit den angrenzenden Umlenkabschnitten 522 zugeordneten Wellenlängen in für die angrenzenden Umlenkabschnitte vordefinierte Richtungen zu beugen oder zu reflektieren. 12th shows a schematic representation of deflection sections 522 the deflection device 1 . A tiling of the deflection sections 522 corresponds to that from 11 after completing the procedure 2 or a similar procedure. Every deflection section 522 the deflection device has at least one interference structure for wavelength-selective bending or reflection of the light from the at least one light source. The deflection sections 522 are arranged relative to one another according to a predefined tiling. The at least one interference structure of each deflecting section 522 is designed to selectively convert light with at least one wavelength assigned to the deflecting section into one for the deflecting section over the entire area 522 to bend or reflect in a predefined direction. There is also at least one interference structure of each deflecting section 522 designed to be in subsections, which are adjacent to according to the tiling on the deflection section 522 adjacent deflection sections 522 are arranged, additionally selectively light with the adjacent deflecting sections 522 to bend or reflect assigned wavelengths in predefined directions for the adjacent deflecting sections.

In 12 ist erkennbar, dass die Umlenkabschnitte 522 als mehrere Grundtypen 1225, 1226, 1227 von Umlenkabschnitten 522 vorkommen. Jeder der Grundtypen 1225, 1226, 1227 von Umlenkabschnitten 522 ist auf andere Weise wellenlängenselektiv. Insbesondere kann der erste Grundtyp 1225 selektiv für Licht mit einer ersten Kombination von Wellenlängen RGBl sein, kann der zweite Grundtyp 1226 selektive Licht mit einer zweiten Kombination von Wellenlängen RGB2 sein, etc. Anders ausgedrückt ist jedem Grundtyp 1225, 1226, 1227 von Umlenkabschnitten 522 ganzflächig zu beugendes oder zu reflektierendes Licht mit zumindest einer für den Grundtyp 1225, 1226, 1227 spezifischen Wellenlänge zugeordnet, die sich von den Wellenlängen des ganzflächig zu beugenden oder zu reflektierenden Lichts der anderen Grundtypen 1225, 1226, 1227 unterscheidet. Ferner grenzt jeder Grundtyp 1225, 1226, 1227 von Umlenkabschnitten 522 lediglich an Umlenkabschnitte 522 der anderen Grundtypen 1225, 1226, 1227. So grenzt beispielsweise ein erster Grundtyp 1225 von Umlenkabschnitten 522 lediglich an Umlenkabschnitte 522 eines zweiten Grundtyps 1226 und an Umlenkabschnitte 522 eines dritten Grundtyps 1227. Ebenso grenzt beispielsweise der zweite Grundtyp 1226 von Umlenkabschnitten 522 lediglich an Umlenkabschnitte 522 des ersten Grundtyps 1225 und an Umlenkabschnitte 522 des dritten Grundtyps 1227. Ferner grenzt beispielsweise der dritte Grundtyp 1227 von Umlenkabschnitten 522 lediglich an Umlenkabschnitte 522 des ersten Grundtyps 1225 und an Umlenkabschnitte 522 des zweiten Grundtyps 1226.In 12th it can be seen that the deflection sections 522 than several basic types 1225 , 1226 , 1227 of deflection sections 522 occurrence. Any of the basic types 1225 , 1226 , 1227 of deflection sections 522 is wavelength selective in another way. In particular, the first basic type 1225 The second basic type can be selective for light with a first combination of wavelengths RGBl 1226 selective light with a second combination of wavelengths may be RGB2, etc. In other words, each is basic type 1225 , 1226 , 1227 of deflection sections 522 Light to be diffracted or reflected over the entire surface with at least one for the basic type 1225 , 1226 , 1227 specific wavelength assigned, which differs from the wavelengths of the entire surface to be diffracted or reflected light of the other basic types 1225 , 1226 , 1227 differs. Furthermore, each basic type borders 1225 , 1226 , 1227 of deflection sections 522 only at deflection sections 522 of the other basic types 1225 , 1226 , 1227 . For example, a first basic type borders 1225 of deflection sections 522 only at deflection sections 522 of a second basic type 1226 and at deflection sections 522 of a third basic type 1227 . The second basic type also borders, for example 1226 of deflection sections 522 only at deflection sections 522 of the first basic type 1225 and at deflection sections 522 of the third basic type 1227 . The third basic type also borders, for example 1227 of deflection sections 522 only at deflection sections 522 of the first basic type 1225 and at deflection sections 522 of the second basic type 1226 .

Anders ausgedrückt zeigt 12 eine Verwendung unterschiedlicher Wellenlängenselektivitäten zur Vergrößerung von Sichtfeldern der Austrittspupillen der Umlenkvorrichtung bei gleichbleibender Zahl der Austrittspupillen. Betrachtet man nun die einzelnen Kacheln bzw. Umlenkabschnitte 522 als Knoten in einem gefärbten Graphen, ergibt sich zu jeder Färbung ein Voronoi-Diagramm mit reduzierter Anzahl an Kacheln aber vergrößerter Grundfläche.In other words, shows 12th the use of different wavelength selectivities for enlarging the fields of view of the exit pupils of the deflecting device while the number of exit pupils remains the same. If one now looks at the individual tiles or deflection sections 522 as a node in a colored graph, results for each Coloring a Voronoi diagram with a reduced number of tiles but an enlarged base area.

13 zeigt eine schematische Darstellung der Umlenkabschnitte 522 aus 12 mit Hervorhebung des ersten Grundtyps 1225 von Umlenkabschnitten 522. Hierbei sind auch die hexagonalen Grundflächen 524 eingezeichnet. Ferner sind in der Darstellung von 13 auch die Teilabschnitte 1328 der Umlenkabschnitte 522 erkennbar. Jeder Teilabschnitt 1328 jedes Umlenkabschnittes 522 ist zwischen einer Grenze zu einem jeweiligen angrenzenden Umlenkabschnitt 522 und einem Schwerpunkt und/oder Mittelpunkt des Umlenkabschnittes 522 angeordnet. Anders ausgedrückt ist jeder Teilabschnitt 1328 jedes Umlenkabschnittes 522 durch die Grenzen der hexagonalen Grundflächen 524 und des jeweiligen Umlenkabschnittes 522 begrenzt. 13th shows a schematic representation of the deflection sections 522 out 12th with emphasis on the first basic type 1225 of deflection sections 522 . Here are also the hexagonal bases 524 drawn. Furthermore, in the representation of 13th also the subsections 1328 the deflection sections 522 recognizable. Every subsection 1328 each deflection section 522 is between a boundary to a respective adjacent deflection section 522 and a center of gravity and / or center of the deflection section 522 arranged. In other words, each is a subsection 1328 each deflection section 522 through the boundaries of the hexagonal base 524 and the respective deflection section 522 limited.

Anders ausgedrückt zeigt 13 eine Vergrößerung des Sichtfeldes der Austrittspupillen für eine erste Wellenlänge oder erste Kombination von Wellenlängen. Die vergrößerten Grundflächen entsprechen den Voronoi-Regionen der Hexagon-Mittelpunkte im reduzierten Graphen, in dem die schraffierten Hexagone als Knoten interpretiert werden. Anders ausgedrückt sind die Eigenschaften von Umlenkabschnitten 522 des ersten Grundtyps 1225 auf die Teilabschnitte 1328 der angrenzenden Umlenkabschnitte 522 der anderen Grundtypen ausgedehnt bzw. erweitert.In other words, shows 13th an enlargement of the field of view of the exit pupils for a first wavelength or first combination of wavelengths. The enlarged base areas correspond to the Voronoi regions of the hexagon centers in the reduced graph, in which the hatched hexagons are interpreted as nodes. In other words, the properties of deflection sections 522 of the first basic type 1225 on the subsections 1328 of the adjacent deflection sections 522 of the other basic types expanded or expanded.

14 zeigt eine schematische Darstellung der Umlenkabschnitte 522 aus 12 mit Hervorhebung des zweiten Grundtyps 1226 von Umlenkabschnitten 522. Somit kann eine Vergrößerung des Sichtfeldes der Austrittspupillen für eine zweite Wellenlänge oder zweite Kombination von Wellenlängen erreicht werden. Ansonsten entspricht die Darstellung in 14 der Darstellung aus 13. 14th shows a schematic representation of the deflection sections 522 out 12th with emphasis on the second basic type 1226 of deflection sections 522 . An enlargement of the field of view of the exit pupils for a second wavelength or a second combination of wavelengths can thus be achieved. Otherwise the representation in 14th the representation 13th .

15 zeigt eine schematische Darstellung der Umlenkabschnitte 522 aus 12 mit Hervorhebung des dritten Grundtyps 1227 von Umlenkabschnitten 522. Somit kann eine Vergrößerung des Sichtfeldes der Austrittspupillen für eine dritte Wellenlänge oder dritte Kombination von Wellenlängen erreicht werden. Ansonsten entspricht die Darstellung in 15 der Darstellung aus 13 bzw. 14. 15th shows a schematic representation of the deflection sections 522 out 12th with emphasis on the third basic type 1227 of deflection sections 522 . An enlargement of the field of view of the exit pupils for a third wavelength or a third combination of wavelengths can thus be achieved. Otherwise the representation in 15th the representation 13th or. 14th .

16 zeigt eine schematische Darstellung von Umlenkabschnitten 522 der Umlenkvorrichtung aus 12 sowie beispielhaft einer hexagonalen Grundfläche 524 mit einem zugehörigen Voronoi-Diagramm. Somit entspricht die Darstellung in 16 der Darstellung aus 12 mit Ausnahme dessen, dass zusätzlich die hexagonale Grundfläche 524 mit dem zugehörigen Voronoi-Diagramm neben den Umlenkabschnitten 522 zur Veranschaulichung gezeigt ist. Anders ausgedrückt ist in 16 eine Vergrößerung des Sichtfeldes der Austrittspupillen als Konstruktion von Voronoi-Regionen dargestellt. 16 shows a schematic representation of deflection sections 522 the deflection device 12th as well as an example of a hexagonal base 524 with an associated Voronoi diagram. The representation in 16 the representation 12th with the exception that in addition the hexagonal base 524 with the corresponding Voronoi diagram next to the deflection sections 522 is shown for illustrative purposes. In other words, in 16 shows an enlargement of the field of view of the exit pupils as a construction of Voronoi regions.

17 zeigt eine schematische Darstellung von Umlenkabschnitten 522 der Umlenkvorrichtung aus 12 sowie beispielhaft einer hexagonalen Grundfläche 524 mit einem zugehörigen Voronoi-Diagramm. Die Darstellung in 17 entspricht der Darstellung aus 16 mit Ausnahme dessen, dass die hexagonale Grundfläche 524 mit dem zugehörigen Voronoi-Diagramm zur Veranschaulichung einer Konstruktion der Kachelung der Umlenkabschnitte 522 zusätzlich auch im Bereich der Umlenkabschnitte 522 eingezeichnet ist. 17th shows a schematic representation of deflection sections 522 the deflection device 12th as well as an example of a hexagonal base 524 with an associated Voronoi diagram. The representation in 17th corresponds to the illustration from 16 except that the hexagonal base 524 with the associated Voronoi diagram to illustrate a construction of the tiling of the deflection sections 522 also in the area of the deflection sections 522 is drawn.

18 zeigt eine schematische Darstellung von hexagonalen Grundflächen 524 mit einem zugehörigen Voronoi-Diagramm. Die Darstellung in 18 entspricht einer Erweiterung der hexagonalen Grundfläche 524 mit zugehörigem Voronoi-Diagramm aus 16 bzw. 17 um eine weitere hexagonale Grundfläche 524. Voronoi-Zellen sind hierbei um Mittelpunkte, die Punkte 1123, und Eckpunkte der hexagonalen Grundflächen 524 herum konstruiert. 18th shows a schematic representation of hexagonal base areas 524 with an associated Voronoi diagram. The representation in 18th corresponds to an extension of the hexagonal base 524 with the corresponding Voronoi diagram 16 or. 17th by another hexagonal base 524 . Voronoi cells are here around center points, the points 1123 , and corner points of the hexagonal base 524 constructed around.

19 zeigt eine schematische Darstellung eines Geräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei ist das Gerät 100 in einer Draufsicht schematisch dargestellt. Von dem Gerät 100 sind hierbei in 19 für jedes Auge eines Nutzers eine Lichtquelle 110, ein Mikrospiegel 115 und eine Umlenkvorrichtung 120 gezeigt, die hierbei als HOE-Beschichtung (HOE = Holographic Optical Element; Holografisches Optisches Element) ausgeführt ist. 19th shows a schematic representation of a device 100 according to an embodiment. There is the device 100 shown schematically in a plan view. From the device 100 are here in 19th a light source for each eye of a user 110 , a micromirror 115 and a diverter 120 shown, which is designed here as a HOE coating (HOE = Holographic Optical Element; Holographic Optical Element).

Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Figuren werden nachfolgend Ausführungsbeispiele nochmals zusammenfassend und mit anderen Worten kurz erläutert.With reference to the figures described above, exemplary embodiments are again summarized and briefly explained in other words.

Es kann durch Ausführen des Verfahrens 200 aus 2 eine Konstruktion einer Kachelung, vorzugsweise hexagonal, der Umlenkerfläche der Umlenkvorrichtung 120 erreicht werden, wobei ein Durchmesser der einzelnen Kacheln bzw. Umlenkabschnitten 522 und hexagonalen Grundflächen 524 in Kombination mit dem Abstand der Austrittspupille zum Umlenkelement das Sichtfeld der Austrittspupille bestimmt. Jede der Kacheln bedeckt dabei einen Flächenbereich der disjunkt zu allen anderen Kacheln ist.It can be done by performing the procedure 200 out 2 a construction of tiling, preferably hexagonal, of the deflector surface of the deflection device 120 can be achieved, with a diameter of the individual tiles or deflection sections 522 and hexagonal bases 524 determines the field of view of the exit pupil in combination with the distance between the exit pupil and the deflecting element. Each of the tiles covers an area that is disjoint to all other tiles.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Kachelung im Schritt 210 des Definierens trianguliert. Dies geschieht, indem jedes Hexagon als Vereinigung gleichseitiger Dreiecke trianguliert wird. Verbindet man die Baryzentren bzw. Schwerpunkte aller Dreiecke, welche einen gemeinsamen Hexagon-Mittelpunkt als Knoten bzw. Eckpunkt teilen, so erhält man eine zweite, feiner aufgelöste Kachelung. In anderen Worten entsteht die neue Kachelung dadurch, dass die ursprünglichen Kacheln geschrumpft werden, und die Eckpunkte der ursprünglichen Kacheln als Mittelpunkte der zusätzlichen Kacheln dienen. Siehe hierzu beispielsweise 5.According to one embodiment, the tiling is in step 210 of defining triangulated. It does this by triangulating each hexagon as a union of equilateral triangles. If you connect the barycenters or focal points of all triangles, which share a common hexagon center as a node or corner point, so you get a second, more finely resolved tiling. In other words, the new tiling is created by shrinking the original tiles and using the corner points of the original tiles as the centers of the additional tiles. See for example 5 .

Bei Verwendung von regulären bzw. gleichseitigen hexagonalen Kacheln ist es nun möglich, z. B. durch Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen, die visuell einen ähnlichen Farbeindruck erzeugen, von den holografischen Strukturen bzw. Interferenzstrukturen aber selektiv gebeugt werden, den Abstand der möglichen Austrittspupillen zu reduzieren und ihre Anzahl zu erhöhen, ohne dass sich die Grundflächen der zugehörigen Umlenkelemente bzw. Umlenkabschnitte 522 für die gleiche Wellenlänge überlagern. Dazu kann die ursprüngliche Kachelung genutzt werden, jedoch mit den Mittelpunkten in die Eckpunkte der ursprünglichen Kachelung (Mittelpunkte der Voronoi-Zellen) verschoben, siehe dazu 7, 8 und 9. In einem hier gewählten hexagonalen Muster können so bis zu zwei weitere holografische Umlenkfunktionen basierend auf der Wellenlängenselektivität der Reflexionshologramme realisiert werden.When using regular or equilateral hexagonal tiles, it is now possible, e.g. B. by using different wavelengths that visually create a similar color impression, but are selectively diffracted by the holographic structures or interference structures, to reduce the distance between the possible exit pupils and to increase their number without affecting the base areas of the associated deflection elements or deflection sections 522 superimpose for the same wavelength. The original tiling can be used for this, but with the centers shifted to the corner points of the original tiling (center points of the Voronoi cells), see 7th , 8th and 9 . In a hexagonal pattern selected here, up to two further holographic deflection functions based on the wavelength selectivity of the reflection holograms can be implemented.

Alternativ oder zusätzlich kann mit einer feinen Kachelung begonnen werden, um den gewünschten minimalen Abstand zwischen zwei Austrittspupillen festzulegen. Der maximal mögliche Sichtfeldwinkel der einzelnen Austrittspupillen ist dann gegeben durch die Regionen, die sich aus der Verbindung der Mittelpunkte der umliegenden Kacheln ergeben. Hierzu wählt man den Mittelpunkt einer beliebigen hexagonalen Grundfläche 524 aus und markiert alle umliegenden Mittelpunkte alternierend, so dass keine benachbarten hexagonalen Grundflächen 524 gleich markiert sind. Diese Markierung dient der Trennung der Wellenlänge, für welche der Flächenabschnitt im Hologramm wirksam sein soll. Es ist zu beachten, dass bei einer hexagonalen Kachelung maximal drei verschiedene Wellenlängen pro Farbe zu verwenden sind, um sicherzustellen, dass benachbarte Hexagone nicht für die gleiche Wellenlänge ausgelegt werden müssen, siehe hierzu auch 11. Bei einer allgemeineren Kachelung sind beispielsweise maximal vier Laser zu verwenden.Alternatively or additionally, you can start with a fine tiling in order to determine the desired minimum distance between two exit pupils. The maximum possible field of view angle of the individual exit pupils is then given by the regions that result from the connection of the center points of the surrounding tiles. To do this, you choose the center of any hexagonal base 524 and marks all surrounding center points alternately so that there are no neighboring hexagonal bases 524 are marked the same. This marking serves to separate the wavelength for which the surface section in the hologram is to be effective. Please note that with a hexagonal tiling, a maximum of three different wavelengths per color must be used to ensure that neighboring hexagons do not have to be designed for the same wavelength, see also 11 . For more general tiling, for example, a maximum of four lasers are to be used.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Übertragung auf gekrümmte Flächen mittels geeigneter Parametrisierungen möglich. Im einfachsten Fall lässt sich die Fläche als Graph über einer Ebene darstellen. Dann kann eine eindeutige Zuordnung zum Beispiel über die Projektion der Mittelpunkte und Eckpunkte erfolgen.According to one embodiment, a transfer to curved surfaces is possible by means of suitable parameterizations. In the simplest case, the area can be displayed as a graph over a plane. A clear assignment can then be made, for example, via the projection of the center points and corner points.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist auch eine Übertragung auf polychromatische Systeme möglich, wenn für jede Farbe visuell nicht unterscheidbare Wellenlängen in festen Kombinationen verwendet werden.According to one embodiment, a transfer to polychromatic systems is also possible if visually indistinguishable wavelengths are used in fixed combinations for each color.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises an “and / or” link between a first feature and a second feature, this is to be read in such a way that the exemplary embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and, according to a further embodiment, either only the has the first feature or only the second feature.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2017/133992 A1 [0004]WO 2017/133992 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (120) zum Umlenken von Licht für ein Gerät (100) zur virtuellen Netzhautanzeige, wobei die Vorrichtung (120) folgende Merkmale aufweist: eine Mehrzahl von Umlenkabschnitten (522), wobei jeder Umlenkabschnitt (522) zumindest eine Interferenzstruktur zum wellenlängenselektiven Beugen oder Reflektieren von Licht zumindest einer Lichtquelle (110) des Geräts (100) aufweist, wobei die Umlenkabschnitte (522) gemäß einer vordefinierten Kachelung relativ zueinander angeordnet sind, wobei die zumindest eine Interferenzstruktur jedes Umlenkabschnittes (522) ausgebildet ist, um ganzflächig selektiv Licht mit zumindest einer dem Umlenkabschnitt (522) zugeordneten Wellenlänge in eine für den Umlenkabschnitt (522) vordefinierte Richtung zu beugen oder zu reflektieren und um in Teilabschnitten (1328), die benachbart zu gemäß der Kachelung an den Umlenkabschnitt (522) angrenzenden Umlenkabschnitten (522) angeordnet sind, zusätzlich selektiv Licht mit den angrenzenden Umlenkabschnitten (522) zugeordneten Wellenlängen in für die angrenzenden Umlenkabschnitte (522) vordefinierte Richtungen zu beugen oder zu reflektieren.Device (120) for deflecting light for a device (100) for virtual retinal display, the device (120) having the following features: a plurality of deflection sections (522), each deflection section (522) having at least one interference structure for wavelength-selective diffraction or reflection of light from at least one light source (110) of the device (100), the deflection sections (522) being arranged relative to one another according to a predefined tiling The at least one interference structure of each deflecting section (522) is designed to selectively bend or reflect light with at least one wavelength assigned to the deflecting section (522) in a direction predefined for the deflecting section (522) and in partial sections (1328 ), which are arranged adjacent to deflecting sections (522) adjoining the deflecting section (522) according to the tiling, additionally to selectively diffract or reflect light with wavelengths assigned to the adjacent deflecting sections (522) in directions predefined for the adjoining deflecting sections (522).

Vorrichtung (120) gemäß Anspruch 1, bei der die Vorrichtung (120) mehrere Grundtypen (1225, 1226, 1227) von Umlenkabschnitten (522) aufweist, wobei jedem Grundtyp (1225, 1226, 1227) von Umlenkabschnitten (522) ganzflächig zu beugendes oder zu reflektierendes Licht mit zumindest einer für den Grundtyp (1225, 1226, 1227) spezifischen Wellenlänge zugeordnet ist, die sich von den Wellenlängen des ganzflächig zu beugenden oder zu reflektierenden Lichts der anderen Grundtypen (1225, 1226, 1227) unterscheidet, und/oder wobei jeder Grundtyp (1225, 1226, 1227) von Umlenkabschnitten (522) lediglich an Umlenkabschnitte (522) der anderen Grundtypen (1225, 1226, 1227) grenzt.Device (120) according to Claim 1 , in which the device (120) has several basic types (1225, 1226, 1227) of deflection sections (522), each basic type (1225, 1226, 1227) of deflection sections (522) to be diffracted or reflected over the whole area with at least one for the basic type (1225, 1226, 1227) is assigned to a specific wavelength that differs from the wavelengths of the light to be diffracted or reflected over the entire surface of the other basic types (1225, 1226, 1227), and / or where each basic type (1225, 1226, 1227) of deflection sections (522) only adjoins deflection sections (522) of the other basic types (1225, 1226, 1227).

Vorrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der jeder Teilabschnitt (1328) jedes Umlenkabschnittes (522) zwischen einer Grenze zu einem jeweiligen angrenzenden Umlenkabschnitt (522) und einem Schwerpunkt und/oder Mittelpunkt des Umlenkabschnittes (522) angeordnet ist.Device (120) according to one of the preceding claims, in which each partial section (1328) of each deflecting section (522) is arranged between a boundary to a respective adjacent deflecting section (522) and a center of gravity and / or center of the deflecting section (522).

Vorrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der jeder Umlenkabschnitt (522) sechseckig und/oder als ein gleichseitiges Sechseck ausgeformt ist.Device (120) according to one of the preceding claims, in which each deflection section (522) is hexagonal and / or shaped as an equilateral hexagon.

Gerät (100) zur virtuellen Netzhautanzeige, wobei das Gerät (100) folgende Merkmale aufweist: eine Vorrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; und zumindest eine Lichtquelle (110) zum Projizieren von Licht auf die Umlenkabschnitte (522) der Vorrichtung (120).Device (100) for virtual retinal display, the device (100) having the following features: an apparatus (120) according to any preceding claim; and at least one light source (110) for projecting light onto the deflecting sections (522) of the device (120).

Gerät (100) gemäß Anspruch 5, wobei das Gerät (100) als ein freihändig tragbares Gerät und/oder ein am Körper zu tragendes Gerät, insbesondere als eine Datenbrille, ausgeführt ist.Device (100) according to Claim 5 wherein the device (100) is designed as a handheld portable device and / or a device to be worn on the body, in particular as data glasses.

Gerät (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei das Gerät (100) zumindest drei Lichtquellen (110) aufweist, wobei jede der Lichtquellen (110) ausgebildet ist, um Licht mit einer Kombination von Wellenlängen in je unterschiedlichen Spektralbereichen zu emittieren, insbesondere wobei von den Lichtquellen emittierte Wellenlängen eines jeweiligen Spektralbereichs um mindestens 20 Nanometer voneinander beabstandet sind.Device (100) according to one of the Claims 5 to 6th , wherein the device (100) has at least three light sources (110), wherein each of the light sources (110) is designed to emit light with a combination of wavelengths in each different spectral ranges, in particular wherein wavelengths emitted by the light sources of a respective spectral range around are at least 20 nanometers apart.

Verfahren (200) zum Herstellen einer Vorrichtung (120) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren (200) folgende Schritte aufweist: Definieren (210) der Umlenkabschnitte (522) auf einer Umlenkfläche der Vorrichtung (120); und Ausformen (220) der Interferenzstrukturen in den definierten Umlenkabschnitten (522), um die Vorrichtung (120) herzustellen.Method (200) for producing a device (120) according to one of the Claims 1 to 4th wherein the method (200) comprises the following steps: defining (210) the deflection sections (522) on a deflection surface of the device (120); and shaping (220) the interference structures in the defined deflecting sections (522) in order to produce the device (120).

Verfahren (200) gemäß Anspruch 8, bei dem im Schritt (210) des Definierens zumindest eine Abmessung der Umlenkabschnitte (522) abhängig von einem vordefinierten minimalen Abstand zwischen Austrittspupillen und/oder einem maximalen Sichtfeldwinkel einzelner Austrittspupillen definiert wird.Method (200) according to Claim 8 , in which in the step (210) of defining at least one dimension of the deflection sections (522) is defined as a function of a predefined minimum distance between exit pupils and / or a maximum field of view angle of individual exit pupils.

Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, bei dem der Schritt (210) des Definierens unter Verwendung einer Triangulation und/oder von Voronoi-Diagrammen ausgeführt wird.Method (200) according to one of the Claims 8 to 9 , in which the step (210) of defining is carried out using triangulation and / or Voronoi diagrams.

Steuergerät, das eingerichtet ist, um die Schritte (210, 220) des Verfahrens (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 8 bis 10 in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern.Control device which is set up to carry out the steps (210, 220) of the method (200) according to one of the preceding Claims 8 to 10 to be executed and / or controlled in appropriate units.

Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte (210, 220) des Verfahrens (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 8 bis 10 auszuführen und/oder anzusteuern.Computer program which is set up to carry out the steps (210, 220) of the method (200) according to one of the preceding Claims 8 to 10 execute and / or control.

Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 12 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which the computer program is based Claim 12 is stored.