DE3784499T2

DE3784499T2 - Holographische anzeige fuer autowindschutzscheibe.

Info

Publication number: DE3784499T2
Application number: DE8787908073T
Authority: DE
Inventors: E Moss
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1987-01-06
Filing date: 1987-11-20
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2007-11-21
Also published as: KR890700847A; JPH0762738B2; WO1988005176A1; CA1331297C; EP0296187A1; JPH01502456A; DE3784499D1; KR920001808B1; EP0296187B1; US4790613A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigenpaneel, das mit dem Fenster für einen Fahrer eines mechanisierten Objektes überlagert werden kann, und insbesondere ein Anzeigenpaneel, welches laminierte Hologrammteile enthält, die eine vorherbestimmte Anzeige in sich tragen, die einen spezifischen Status der Betriebsbedingung eines Fahrzeuges anzeigen, die subjektiv innerhalb der Sichtlinie des Fahrers angezeigt werden kann.
Flugzeuge haben Head-Up-Anzeigen (HUD) verwendet, welche Kathodenstrahlröhren mit konventionellen optischen Elementen und holographischen Spiegeln verwenden, um Statusinformationen der Betriebsbedingung des Flugzeuges in die Sichtlinie eines Piloten zu integrieren. Diese HUD-Systeme sind vergleichsweise komplex und teuer, und Beispiele sind den US-Patenten mit den Nummern 4,447,182 und 3,885,095 zu entnehmen.
Die Automobilindustrie ist gezwungen worden, Fahrzeuge in einem kompakteren Design bereitzustellen, um die Brennstoffeffizienz-Anforderungen der Regierungen zu erfüllen. Automobile sind in zunehmendem Umfang automatisiert worden und verschiedene Betriebsbedingungen und optionale Merkmale können elektronisch überwacht werden, um Informationen für den Fahrer bereitzustellen. Die Notwendigkeit des Fahrer hinabzuschauen und ein Anzeigenpaneel zu beobachten, das traditionellerweise innerhalb des Armaturenbrettes angeordnet ist, verlangt von ihm, seine Sichtlinie von der Steuerung des Fahrzeugs abzulenken. Zusätzlich ist die Bevölkerung der Vereinigten Staaten dabei, zu reifen und eine bekannte Charakteristik einer industrialisierten, gereiften Bevölkerung ist das Problem der Kurzsichtigkeit. Daher kann ein älterer Fahrer, der Objekte in einer Entfernung beobachtet manchmal Probleme beim Fokussieren auf ein Anzeigenpaneel haben, das aufgrund der Kompaktheit moderner Automobile sich vergleichsweise nahe bei seinen Augen befindet.
Da für moderne Flugzeuge herausgefunden worden ist, daß optimale Positionen für die Bereitstellung bestimmter Betriebsbedingungen und -funktionen dort vorzufinden sind, wo sie direkt innerhalb der Sichtlinie des Piloten positioniert werden, sind ähnliche Versuche im Stand der Technik durchgeführt worden, um ähnliche Lösungen auch für Fahrzeuge anzubieten.
In der DE-OS 3 347 271 ist eine optische Einrichtung für ein Fahrzeug beschrieben, die in der Lage ist, Informationen in der Form von Symbolen, die eine Betriebscharakteristik des Fahrzeuges darstellen, in Richtung der Bedienperson des Fahrzeuges zu projizieren. Die Anzeigeneinrichtung besteht aus einem Projektionssystem, das die jeweiligen anzuzeigenden Symbole erzeugt, und aus einem dielektrischen Vielfachschichtsystem, das einen partiell transmittierenden Spiegel bildet, der in der Sichtlinie der Bedienperson auf der Windschutzscheibe des Fahrzeugs angeordnet wird. Die Vielfachschichtanordnung reflektiert die projizierten Symbole von dem Projektorsystem unter dem Brewster-Winkel. In dem Ausbreitungspfad des reflektierten Lichtes ist ein Zirkularpolarisator positioniert, der aus einem Linearpolarisator und einer λ/4-Platte besteht. Der Zirkularpolarisator ist justiert, um im wesentlichen zufällig polarisiertes Streulicht zu unterdrücken, und um im wesentlichen die wohldefiniert-polarisierten Lichtstrahlen von dem Projektorsystem zu transmittieren.
In der EP-A-0 216 692 (benannt unter Artikel 54 (3) EPC) ist ein Anzeigensystem für ein Fahrzeug beschrieben, das aus einem Hologrammteil besteht, das bei der Windschutzscheibe eines Fahrzeuges angeordnet ist. In dem Hologramm sind verschiedene Symbole aufgenommen, welche der Bedienperson des Fahrzeuges erscheinen, wenn sie geeignet beleuchtet werden. Die Symbole stellen verschiedene Informationen über die Betriebscharakteristiken des Fahrzeugs bereit. In Abhängigkeit der jeweiligen Belichtungstechnik, welche verwendet worden ist, um das jeweilige Bild innerhalb des Hologrammes zu erzeugen, können die verschiedenen Symbole sichtbar gemacht werden, indem der Einfallswinkel der Rekonstruktionsstrahlen variiert wird oder indem die Wellenlänge des Rekonstruktionsstrahles variiert wird. Das rekonstruierte Bild erscheint der Bedienperson als ein virtuelles Bild, das bei einem Ort realisiert wird, der von der Windschutzscheibe versetzt ist.
In dem Artikel "Edge-illuminated Hologram", Optical Society of America, 1970 Spring Meeting, 7. April 1970, Seite 714, ist eine Technik für die Hologrammerzeugung und für die Rekonstruktion der Wellenfronten offenbart, gemäß denen der Objektstrahl eine Hologrammplatte in einer Richtung beleuchtet, die nahezu senkrecht zu der Platte ist und der Referenzstrahl durch eine Kante der Hologrammplatte hindurchtritt und durch die Platte geführt wird, bis er an der gegenüberliegenden Kante austritt oder absorbiert wird. Bei der Wellenfrontrekonstruktion wird ein Rekonstruktionsstrahl auf ähnliche Art und Weise durch die Platte geführt.
Obgleich verschiedene Lösungen im Stand der Technik für die Realisierung von Anzeigeneinrichtungen innerhalb von Fahrzeugen vorgeschlagen worden sind, wird nachwievor nach einer Möglichkeit zur Bereitstellung eines sehr zuverlässigen, aber vergleichsweise preiswerten Anzeigensystemes im Bereich der Fahrzeugtechnik gesucht.
Die Fahrzeugwindschutzscheibe, die mit einem Anzeigensystem gemäß den Ansprüchen 1 oder 12 ausgestattet ist, erfüllt diese Forderung des Standes der Technik.
Genauer gesagt wird ein verbessertes Anzeigenpaneel für ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Windschutzscheibe aufweist. Konventionelle Sensoren können verwendet werden, um Betriebscharakteristiken des Fahrzeuges zu überwachen, die wünschenswerterweise für die Bedienperson angezeigt werden sollen. Ein im wesentlichen transparentes Hologrammteil oder -teile werden vorzugsweise auf die innere Oberfläche der Windschutzscheibe laminiert. Das Transmissionshologramm kann eine oder mehrere vorherbestimmte holografische Bilder in einer holografischen Anzeigenfilmschicht enthalten. Jedes Bild kann eine Wellenfront einer vorherbestimmten Anzeige darstellen, deren virtuelles Bild, sofern realisiert, bei einem vorherbestimmten Ort positioniert erscheinen kann, beispielsweise von der Windschutzscheibe verschoben, sofern es in geeigneter Weise mittels eines Rekonstruktionslichtstrahles einer bestimmten Winkel- und/oder Wellenlängencharakteristik beleuchtet worden ist. Das Hologrammteil kann doppelte Filmschichten eines holografischen Materiales aufweisen. Beispielsweise kann eine zweite Filmschicht ein Bild tragen, das als Begrenzung fungieren kann, um dabei das holografische Anzeigenbild vor Aktivierung durch Umgebungsstreulicht zu isolieren. Optische Faserteile können das Licht einer Lichtquelle zu einer Projektionslinse tragen, um subjektiv die Anzeigenbilder zu realisieren. Ein Mikrocomputer kann verwendet werden, um die Beleuchtung der Bilder auf einer automatischen Grundlage zu steuern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Hologrammteil von einer Kante her beleuchtet werden, um den Rekonstruktions-Referenzstrahl innerhalb der Grenzen der holografischen Filmschicht bereitzustellen, um ein gewünschtes Bild zu beleuchten.
Die obigen und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich, die zusammen mit der begleitenden Zeichnung zu verstehen ist, die eine spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische, schematische Ansicht eines Fahrers und eines Windschutzscheiben-Anzeigenpaneels gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine illustrierende Ansicht des Betriebes der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Teiles von Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Kantenbeleuchtung;
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Konstruktion eines Hologrammes für Kantenbeleuchtungen;
Fig. 6 eine schematische Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Kantenbeleuchtung.
In der folgenden Beschreibung werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen über die verschiedenen Figuren hinweg bezeichnet.
Die nachfolgende Beschreibung ist bereitgestellt, um dem im optischen und im Automobilbereich beheimateten Fachmann zu erlauben, die Erfindung herzustellen und zu verwenden, und sie berichtet über die von dem Erfinder als besten erachteten Möglichkeiten zur Durchführung der Erfindung. Verschiedene Modifikationen werden dem Fachmann indessen ohne weiteres deutlich, da im folgenden die grundlegenden Prinzipien der Erfindung definiert werden, um ein vergleichsweise ökonomisch und leicht herzustellendes Hologrammanzeigenpaneel für eine Fahrzeugwindschutzscheibe bereitzustellen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist dort eine schematische Darstellung einer Fahrzeugwindschutzscheibe 2 mit einem Hologrammanzeigensystem 4 gezeigt. Während die bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit einem Fahrzeug, so wie einem Auto oder einem Lastwagen beschrieben wird, sollte zur Kenntnis genommen werden, daß in der vorliegenden Erfindung der Ausdruck "Fahrzeug" so verstanden werden soll, daß er andere mechanisierte Vorrichtungen mitumfaßt, die einen Fahrer verwenden, der die Bewegung der Vorrichtung steuert und der die Anzeige von Betriebscharakteristiken der Vorrichtung benötigt. Daher können Flugzeuge, Boote, Züge etc. die vorliegende Erfindung vorteilhaft verwenden und ein Fahrzeug wird als gattungsbildender Ausdruck verwendet, um das Verhältnis einer Vorrichtung, die eine im wesentlichen transparente, schützende Einrichtung trägt, die der Sichtlinie der Bedienperson erlaubt, den Betrieb des Fahrzeuges zu beobachten, zu beschreiben, und darüber hinaus die Schnittstelle mit einem Hologrammanzeigensystem, um Anzeigen über den Betriebsstatus des Fahrzeuges bereitzustellen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 kann die Windschutzscheibe 2 Hologrammteile 6, 8 und 10 aufweisen, die auf ihre innere Oberfläche laminiert worden sind, um Anzeigen des Statuses von bestimmten überwachten Betriebscharakteristiken des Fahrzeuges bereitzustellen. Die hier gezeigten Hologrammvorrichtungen offenbaren drei separate Hologrammteile, die auf die innere Oberfläche der Windschutzscheibe 2 laminiert worden sind. Wie zur Kenntnis genommen werden wird, kann ein großes transparentes Hologrammteil oder eine Reihe von kleinen Hologrammteilen verwendet werden, um im Sinne der vorliegenden Erfindung verwendet zu werden. Auf dem Armaturenbrett 12 sind Projektions-Beleuchtungseinrichtungen befestigt, welche eine Lichtquelle 14 umfassen können, die mit einer Öffnung in dem Armaturenbrett mittels einer Faseroptik 16 verbunden ist. Eine Projektionslinse 18 kann für die vorherbestimmte Winkelorientierung des Lichtstrahles sorgen, so daß er sich eignet, beliebige holografische Bilder zu rekonstruieren, die in seinem bestimmten Hologrammteil enthalten sind.
In Fig. 1 ist das Symbol WENIG BRENNSTOFF als die Statusanzeige eines Hologrammes 8 in einer übertrieben vergrößerten Größe innerhalb der Sichtlinie des Fahrers dargestellt. Zusätzlich ist die WENIG BRENNSTOFF Anzeige eine virtuelle Bildanzeige, die in einer Entfernung und nach außen hin verschoben von der Windschutzscheibe 2 erscheint. Dies ist für kompakte Fahrzeuge mit älteren Fahrern, welche eine verminderte Nahsichtfähigkeit haben, die sie fernsichtig macht, von besonderem Vorteil. Daher wird, selbst wenn der Fahrer nicht in der Lage wäre klar auf ein reales Bild in der Ebene des Hologrammteiles 8 zu fokussieren, da das holografische Bild, das in dem Hologrammteil 8 enthalten ist, eine Wellenfront eines Bildes von einem Objekt ist, das bis zu einem Abstand hin verschoben worden ist, das virtuelle Bild innerhalb des Fokussierbereiches des Fahrers wieder hergestellt und dort erscheinen. Wie zur Kenntnis genommen werden wird, kann das virtuelle Bild innerhalb oder außerhalb einer Ebene der Windschutzscheibe erzeugt werden, und es kann des weiteren bezüglich einer Ebene der Windschutzscheibe gekippt oder geneigt werden, um den gewünschten Effekt zu erzeugen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Anzeigenpaneelsystemes dargestellt, in der ein Sensor 20 einen Betriebszustand, wie die Position eines Blinkerhebels 22, überwachen kann. Gewöhnlich wird der Blinkerhebel 22 eine neutrale Position einnehmen und eine rechte und eine linke Position aufweisen, die die Aktivierung eines rechten oder linken Abbiegesignales andeuten. Der Sensor 20 kann den Status des Blinkerhebels entweder mittels einer elektromechanischen Schnittstelle mit dem Schalter oder, was sich besser eignet, mittels der Überwachung des Lichtsignales an den entsprechenden Blinker bestimmen. Der Sensor 20 kann diese Informationen entweder direkt mittels einer festverdrahteten Verbindung an eine Lichtquelle 24 oder 26 übergeben, oder über ein Mikrocomputersystem 28, das eine Anzahl von verschiedenen Sensoren überwachen kann und das die Aktivierung von verschiedenen Lichtquellen, so wie 24 und 26, prioritätensetzend steuern kann, um automatisch die Beleuchtung des geeigneten Hologrammbildes zu steuern, um für die gewünschte Anzeige innerhalb der Sichtlinie des Fahrers zu sorgen. In Fig. 2 ist das Mikrocomputersystem 28 ein Eingangstor aufweisend dargestellt, das mit dem Sensor 20 verbunden ist, und jeweils mit Ausgangstoren, die mit den Lichtquellen 24 und 26 verbunden sind. Die Ausgangsstrahlen der Lichtquellen 26 und 24 weisen jeweils Aperturen 28 und 30 sowie Projektionslinsen 32 und 34 auf. Daher sorgt die Lichtquelle 26 für einen Rekonstruktionslichtstrahl unter einer vorherbestimmten Winkelposition, um auf das Hologrammteil 6 aufzutreffen, um dadurch eine Linksabbiegesignalanzeige bereitzustellen, während die Lichtquelle 24 für einen Rekonstruktionslichtstrahl sorgt, um auf ein Hologrammteil 10 aufzutreffen, um eine Rechtsabbiegesignalanzeige bereitzustellen. Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, sind diese Signalanzeigen virtuelle Bilder, die in einem Raum außerhalb der Windschutzscheibe 2 erscheinen können.
Wie leicht zur Kenntnis genommen werden kann, können eine Vielzahl von verschiedenen Betriebscharakteristiken des Fahrzeuges oder der mechanisierten Vorrichtung in geeigneter Art und Weise überwacht werden. Daher können bekannte Motoranzeigen, wie Überhitzung, wenig Bremsflüssigkeit, Öldruck, Generatorstatus etc. zusätzlich zu Radio-, Klimaanlagensteuerungen, Uhren etc. dargestellt werden. Die Hologrammteile können in verschiedenen Farben hergestellt werden, um an die Standardautomobilpraxis angepaßt zu werden, so wie beispielsweise für Warnanzeigen in einer roten Farbe, Fernlichtanzeigen in einer blauen Farbe und Abbiegesignale in einer grünen Farbe. Wie in Fig. 1 dargestellt, können die unterhalb des Armaturenbrettes angeordneten Komponenten durch die Verwendung von versetzt angeordneten Lichtquellen, welche mittels Faseroptiken verbunden werden, minimiert werden.
Es sollte realisiert werden, daß die Hologrammteile, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, als separate Hologrammteile befestigt werden können, oder sie können auf einen einzelnen Hologrammteil in verschiedenen Schichten befestigt werden, oder es können separate Hologramme in der gleichen Schicht aufgenommen werden. In dem Fall der Aufnahme der verschiedenen Statusanzeigen in die gleiche Schicht eines holografischen Materials kann die Hologrammbildauswahl entweder mittels einer unterschiedlichen Lichtwinkelorientierung oder mittels einer unterschiedlichen Wellenlänge der Beleuchtungsquelle realisiert werden.
Wie zur Kenntnis genommen werden wird, sind die holografischen Elemente, die auf der Windschutzscheibe befestigt werden, transparent, es sei denn, sie werden mittels eines Rekonstruktionsstrahles einer bestimmten Winkelcharakteristik oder Wellenlänge aktiviert. Die Anzeige, die den Status der Betriebscharakteristik des Fahrzeuges anzeigt, kann in einem dreidimensionalen Format angezeigt werden und die vorliegende Erfindung kann mit vergleichsweise minimalen Kosten und Gewicht eingesetzt werden, verglichen mit den vorigen Head-Up-Anzeigen, die in Flugzeugen verwendet worden sind. Daher kann eine Massenproduktion von High-Tech-Hologramm-Anzeigenpaneelen für Automobile und andere Fahrzeuge eingesetzt werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist das Hologrammteil 6 in einer Querschnittskonfiguration dargestellt, wobei es mittels eines Optikkittes 36 auf die innere Oberfläche der Windschutzscheibe 2 laminiert ist. Ein im wesentlichen transparentes Substrat 38 kann eine erste Hologrammfilmschicht 40 tragen, die ein Schutz- oder Sperrholografiebild erhalten kann, das als Ringe F1 dargestellt ist, um für die Reflexion von externem Licht zu sorgen, so wie dem Lichtstrahl 46, der unerwünschter Weise das gewünschte holografische Bild fehlerhaft aktivieren könnte. Eine zweite holografische Filmschicht 42 trägt ein holografisches Bild, das als F2 gezeigt ist, und das die Linksabbiegesignalanzeige 48 darstellt. Die Signalanzeige 48 wird derartig realisiert, das sie außerhalb des Windschutzscheibenteiles 42 erscheint, und zwar wenn der Rekonstruktionslichtstrahl mittels der Linse 32 als ein Ergebnis des Lichtsteuersystemes 50 projeziert wird, und sie ist nur in Fig. 3 und in den anderen Fig. im linksseitigen inneren Raum der Windschutzscheibe aus Illustrationsgründen als von den Augen des Fahrers gesehen dargestellt. Ein tatsächliches Bild wird nicht an diesen Orten realisiert sondern wird von dem Fahrer, wie durch die gestrichelten Pfeile dargestellt, von außerhalb empfangen. Eine Schutzschicht 44 eines abriebbeständigen Materiales, das auch gegen Feuchtigkeit schützen kann, vervollständigt das Hologrammteil 6. Für sich betrachtet können die holografischen Filmschichten 40 und 42 aus konventionellen holografischen Filmbeschichtungen hergestellt werden, wie aus Poly-N-Vinyl Karbazol oder einer dichromatischen Gelatine. Die spezifischen holografischen Materialien sind im Stand der Technik bekannt und können in Referenzmaterialien wie beispielsweise "Topics in Applied Physics", Band 20, "Holographic Recording Materials" von H. M. Smith, Springer Verlag, Berlin, Deutschland 1977 gefunden werden. Zusätzlich kann Hintergrundwissen im Bezug auf holografische Verfahren in "Optical Holography" von Collier et al, Academic Press, New York, N.Y. (1971) gefunden werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, in der das Hologrammteil 54 entlang einer Kante beleuchtet werden kann, um dadurch ein Blockieren der Sichtlinie der Projektionsoptiken zu vermeiden, so wie sie in der Ausführungsform der Figuren 1 bis 3 verwendet worden sind. Wie der Fig. 4 entnommen werden kann, ist das Hologrammteil 54 auf die Windschutzscheibe 2 laminiert, so daß es sich unterhalb des Armaturenbrettes 12 erstreckt. Die relative Skalierung der schematischen Darstellung ist aus Illustrationsgründen übertrieben dargestellt, da die holografischen Filmschichten nur ungefähr 30 um dick sind. Wie in der Ausführungsform von Fig. 3 kann ein optischer Kitt 36 so wie ein Epoxyharz, das als Epotek 302-2 verkauft wird und von der Epoxy Technology Corp., Massachusetts hergestellt wird, verwendet werden, um ein transparentes Substrat 38, das beispielsweise aus Mylar bestehen kann, an der inneren Oberfläche der Windschutzscheibe 2 zu befestigen, und eine schützende abriebbeständige Beschichtung 44, wie Siliziumdioxid, kann aufgebracht werden, um das Hologrammteil 54 zu vervollständigen. Die reflektierende holografische Filmschicht 62 ist mit ihrer Kante über einer Kopplung mit einem faseroptischen Teil 58 verbunden, das über eine Lichtquelle 60, die unterhalb des Armaturenbrettes mit einem Reflektorelement vorgesehen ist, subjetiv beleuchtet werden kann. Die holografische Anzeigenfilmschicht 64 kann dann mittels der Seitenkantenbeleuchtung subjektiv beleuchtet werden, um das in der Schicht aufgenommene virtuelle Bild zu realisieren, das einen spezifischen, vorherbestimmten Status anzeigt, der von der Bedienperson beachtet werden soll. Der Vorteil der Seitenkantenbeleuchtung in der Ausführungsform der Fig. 4 liegt darin, daß kein Projektionslicht behindert werden kann, das für die Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 nötig war.
Fig. 5 offenbart die Konstruktion eines Einzelschichthologramms in einem schematischen Diagramm für Illustrationszwecke. Das vorherbestimmte Anzeigensignal 70 kann mittels einer Lichtquelle 72 von hinten beleuchtet werden, um ein Quellenbild wie einen Pfeil bereitzustellen. Ein Linsenteil 74 kann das Objekt fokussieren, um am Ort 76 ein Realbild zu erzeugen. Ein Aperturteil 78 kann die erwünschte Beobachtungapertur definieren; beispielsweise kann es wünschenswert sein, die Anzeige nur auf den Fahrer zu begrenzen, und zwar in Übereinstimmung mit der SAE-Standard- Augenellipse (SAE standard eyellipse) für 99% der Fahrer. Die holografische Schicht 80 kann mit einem Refernzlichtstrahl 82 beleuchtet werden, um das Bild als Beugungsgitter innerhalb der holografischen Filmschicht 80 zu entwickeln. In dieser Ausführungsform wird der Referenzlichtstrahl 82 innerhalb der Ebene der holografischen Schicht geführt, um mit dem Quellenbild zu wechselwirken, um das Referenzmuster der Wellenfront aufzunehmen. Der Referenzlichtstrahl 82 wird sich innerhalb der Grenzen der holografischen Filmschicht 82 in Längsrichtung ausbreiten, wie in Fig. 5 gezeigt. Durch Verwendung einer Kantenbeleuchtung, um den Referenzstrahl einzuführen, können verschiedene Vorteile erzielt werden. Beispielsweise kann das Hologramm als eine Anzeige befestigt und durch eine Kante beleuchtet werden, die nicht unerwünschterweise durch externe Objekte blockiert werden kann, und eine Fern-Beleuchtung kann verwendet werden.
Um Verzerrungen des virtuellen Bildes zu kompensieren, kann die holografische Schicht 80 physikalisch derart konfiguriert werden, daß sie die Einhüllende des Fensterteiles 84 annimmt, und zwar bevor die holografischen Interferenzringe entwickelt werden. Daher kann ein mögliches Bildverzerrungsproblem aufgrund einer gekrümmten Windschutzscheibe berücksichtigt und neutralisiert werden.
Wie der Fig. 6 entnommen werden kann, kann das virtuelle Bild eines Objektes realisiert werden, wenn ein Rekonstruktions-Referenzstrahl mit der gleichen Wellenlänge wie der Referenzlichtstrahl durch Kantenbeleuchtung der holografischen Schicht 86 über ein faseroptisches System 88 eingeführt wird. Die tatsächlichen virtuellen Bilder können von einer Ebene des Hologrammes verschoben sein, oder sie können gekippt sein, um sich durch das Hologrammteil unter einem Winkel zu erstrecken. Daher sorgt das Hologrammteil für Design-Möglichkeiten, gemäß denen die virtuellen Bilder bei der Fokussiertiefe des Beobachters räumlich angeordnet werden können, und zwar unabhängig von dem Ort der Anzeige oder selbst der Schräge der Anzeige. Im Hinblick auf die Bandbreite des Referenzlichtstrahles besteht ein Überschreitungsausgleich mit dem gewünschten Maß der Auflösung des virtuellen Bildes: d.h. je größer die Bandbreite desto geringer die Auflösung.
Die in der Fig. 6 gezeigte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein zusammengesetztes holografisches Bildmuster auf, das in einer einzelnen holografischen Schicht 86 durch die Verwendung verschiedener Quellenbilder 90 und 92 entwickelt worden ist, die durch Referenzlichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen λ1 und λ2 entwickelt worden sind, wie es im Stand der Technik bekannt ist.
D.h., daß eine erste Lichtquelle 94 mit λ1 mittels eines optischen Faserkopplungssystemes 98 an die Hologrammschicht 86 angelegt werden kann, und eine zweite Lichtquelle 96 mit λ2 kann durch das faseroptische Kopplungssystem 98 an die holografische Schicht 86 angelegt werden, um selektiv die jeweiligen Bilder 90 und 92 mittels eines Lichtsteuerteiles 100 zu realisieren. Die holografische Schicht 86 kann auf einem transparenten Substrat 102 befestigt und auf eine Windschutzscheibe 106 mittels eines optischen Kittes 104 laminiert sein. Eine abriebbeständige Filmbeschichtung 108 kann die holografische Schicht 86 abdichten und schützen. Das Hologrammteil 6 kann in einem Armaturenbrett 110 derartig montiert werden, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.
Wie zur Kenntnis genommen werden wird, kann die vorliegende Erfindung in neu hergestellten Autos und integriert in der Windschutzscheibe installiert werden, oder sie kann in der Form eines Nachrüstsatzes bereitgestellt werden, bestehend aus dem Lichtmechanismus, Befestigungen mit den konventionellen Sensoren, die in dem Fahrzeug angeordnet werden, und geeigneten Hologrammabziehbildern, die für die Vorteile des vorliegenden Hologramm-Anzeigen-Paneelsystemes sorgen. Die Hologrammteile können vergleichsweise preiswert sein, wenn sie in Massenproduktion hergestellt werden, mit nur einem sehr geringen zusätzlichen Gewicht für das Fahrzeug. Darüberhinaus besetzen sie keinen wesentlichen Raum in dem Inneren des Fahrzeuges und sie werden das ästhetische Design des Fahrzeugs nicht nachteilig beeinflussen. Wie bereits zuvor erwähnt, kann das Hologramm-Anzeigensystem gemäß der vorliegenden Erfindung virtuelle Bilder erzeugen, die sich außerhalb der Ebene der Windschutzscheibe befinden können, was von besonderem Vorteil für die Anpassung an die Sichtanforderungen einer reiferen Fahrerbevölkerung ist.
Verschiedene Modifikationen der oben beschriebenen Erfindung werden den Fachleuten im optischen Anzeigen- und Automobilbereich unter Berücksichtigung der oben beschriebenen grundlegenden Konzepte deutlich. Daher sollte der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche interpretiert werden.

Claims

1. Eine Fahrzeug-Windschutzscheibe (2; 106), die mit einem Anzeigensystem (4) ausgestattet ist, mit:

Vorrichtungen (20, 22, 28; 50; 100) zum Überwachen einer Betriebscharakteristik des Fahrzeugs;

Vorrichtungen (6, 8, 10; 54; 80; 86) zum Bereitstellen einer Anzeige (48; 76; 90, 92) des Statuses der Fahrzeug-Betriebscharakteristik;

Vorrichtungen zum Beleuchten (14, 16, 18; 24, 26, 29, 30, 32, 34; 58, 60; 88, 98) der Bereitstellungsvorrichtungen (6, 8, 10; 54; 80; 86); dadurch gekennzeichnet, daß

die Bereitstellungsvorrichtungen (6, 8, 10; 54; 80; 86) benachbart zu der Windschutzscheibe (2; 106) befestigt sind und eine erste, im wesentlichen transparente Hologrammschicht (42; 64; 86) enthalten, daß ein latentes Bild eines Symbols (48; 76; 90, 92) enthält, das den Status der Fahrzeug-Betriebscharakteristik angibt, sowie

eine zweite Hologrammschicht (40), die ein zweites Bild trägt, um Streulicht zu reflektieren, um so eine unbeabsichtigte Aktivierung des Bildes der ersten Schicht (42; 64; 86) zu verhindern.

2. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 1, worin die Vorrichtungen zum Überwachen (20, 22, 28; 50; 100) ein Sensorteil (20) und Vorrichtungen (28) umfassen, um den Status des Sensors (20) zu bestimmen und eine entsprechende Beleuchtung der ersten Hologrammschicht (42; 64; 86) zu aktivieren, die den Status anzeigt.

3. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 1, worin das latente Bild eines Symbols (48; 76; 90, 92) ein virtuelles Bild ist, welches scheinbar an einem Ort realisiert wird, der von der Windschutzscheibe (2; 106) versetzt ist.

4. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 1, worin die Bereitstellungsvorrichtungen (6, 8, 10; 54; 80; 86) des weiteren ein transparentes flexibles Substrat (38; 102) enthalten, welches geeignet ist, auf die Windschutzscheibe (2; 106) laminiert zu werden, sowie eine schützende Beschichtung (44; 108), um einen Abriebschutz bereitzustellen, wobei das flexible Substrat (38; 102) und die schützende Beschichtung (44; 108) die erste (42; 64; 86) und die zweite (40) Hologrammschicht zwischen sich aufnehmen.

5. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 1, worin die Vorrichtungen zum Beleuchten (14, 16, 18; 24, 26, 29, 30, 32, 34; 58, 60; 88, 98) ein faseroptisches Verbindungsstück (16; 58; 88, 98) sowie eine Lichtquelle (14; 60; 94, 96) an einem Ende des faseroptischen Verbindungsstückes (16; 58; 88, 98) enthalten.

6. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 1 oder 5, worin eine Anzahl von im wesentlichen transparenten ersten Hologrammschichten (42; 64; 86) bereitgestellt wird, die auf die Windschutzscheibe auflaminiert werden, um für eine Mehrzahl von vorherbestimmten holographischen Bildern zu sorgen, wobei jedes Bild eine Wellenfront eines vorherbestimmten latenten Bildes eines Symbols repräsentiert.

7. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 6, worin die Vorrichtungen zum Beleuchten (14, 16, 18; 24, 26, 29, 30, 32, 34; 58, 60; 88, 98) des weiteren eine Projektionslinse (32, 34) enthalten.

8. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 1, worin die Vorrichtungen zum Beleuchten (14, 16, 18; 24, 26, 29, 30, 32, 34; 58, 60; 88, 98) die Bereitstellungsvorrichtungen (6, 8, 10; 54; 80; 86) mit Rekonstruktionslichtstrahlen einer vorherbestimmten Winkelcharakteristik beleuchten, und zwar in Antwort auf die Überwachungsvorrichtungen (20, 22, 28; 50; 100).

9. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 6, worin die Vorrichtungen zum Beleuchten (14, 16, 18; 24, 26, 29, 30, 32, 34; 58, 60; 88, 98) die Bereitstellungsvorrichtungen (6, 8, 10; 54; 80; 86) in Antwort auf die Überwachungsvorrichtungen (20, 22, 28; 50, 100) mit Rekonstruktionslichtstrahlen beleuchten, die von einer Kante der Bereitstellungsvorrichtungen (6, 8, 10; 54; 80; 86) durch die Bereitstellungsvorrichtungen übertragen werden, um mit den holographischen Bildern in Kontakt zu treten.

10. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 9, worin das Fahrzeug ein Befestigungsteil aufweist, so wie beispielsweise ein Armaturenbretteil (12; 110), das benachbart zu einer Oberfläche der Windschutzscheibe (2; 106) angeordnet ist, und worin die erste Hologrammschicht (42; 64; 86) derartig auflaminiert ist, daß eine untere Kante der ersten Hologrammschicht (42; 64; 86) sich unterhalb einer Oberfläche des Armaturenbretteils (12; 110) erstreckt und die Vorrichtungen zum Beleuchten (14, 16, 18; 24, 26, 29, 30, 32, 34; 58, 60; 88, 98) mit der Kante der ersten Hologrammschicht (42; 64; 86) unterhalb der Oberfläche des Armaturenbretteils (12; 110) verbunden werden.

11. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 9, worin die erste Hologrammschicht (42; 64; 86) eine Charakteristik derartig aufweist, daß das Bild (48; 76; 90, 92) aufgenommen worden ist, während sie derartig konfiguriert war, daß sie die Krümmung des Windschutzscheibenortes simulierte, bei dem sie auflaminiert werden soll.

12. Eine Fahrzeugwindschutzscheibe (2; 106), die mit einem Displaysystem (4) ausgestattet ist, mit:

Vorrichtungen (6, 8, 10; 54; 80; 86) zum Bereitstellen einer Anzeige (48; 76; 90, 92) des Statuses der Fahrzeugbetriebscharakteristik;

die Bereitstellungsvorrichtungen (6, 8, 10; 54; 80; 86) benachbart zu der Windschutzscheibe (2; 106) befestigt sind und ein im wesentlichen innerhalb des sichtbaren Lichtspektrums transparentes Hologrammteil (42; 64; 86) enthalten, welches ein entwickeltes Hologrammbild (48; 76; 90, 92) aufweist, das eine Wellenfront einer vorherbestimmten Anzeige darstellt, deren virtuelles Bild aktiviert wird, wenn es mittels einer geeigneten Illumination durch einen Rekonstruktionsreferenzstrahl beleuchtet wird; und

Vorrichtungen (58, 60; 88; 94, 96, 98, 100) zum Beleuchten des holographischen Bildes durch eine Kante des Hologrammteils (42; 64; 86), um das virtuelle Bild zu aktivieren.

13. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 12, worin das virtuelle Bild eine reflektierende Oberfläche ist.

14. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 12, worin das virtuelle Bild ein vorher bestimmtes Anzeigenbild eines Symbols (48; 76; 90, 92) ist, das durch den Referenzstrahl realisiert wird.

15. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 12, worin ein zusammengesetztes holographisches Bild bereitgestellt wird und die Vorrichtungen zum Beleuchten (14, 16, 18; 24, 26, 29, 30, 32, 34; 58, 60; 88, 98) Referenzstrahlen verschiedener Wellenlängen enthalten, um verschiedene Teile des zusammengesetzten holographischen Bildes zu aktivieren.

16. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 12, worin die Vorrichtungen zum Beleuchten (14, 16, 18; 24, 26, 29, 30, 32, 34; 58, 60; 88, 98) ein faseroptisches Kopplungssystem (16; 58; 88, 98) enthalten, das an der Kante des Hologrammteils (42; 44; 86) befestigt ist.

17. Die Windschutzscheibe (2; 106) nach Anspruch 12, welche des weiteren Vorrichtungen zum Entfernen von Verzerrungen aufgrund der Befestigung des Hologrammteils auf einer nicht planaren Oberfläche enthält.