DE102016225994A1 - Projection device for a motor vehicle and method for displaying a virtual image for a driver of a motor vehicle - Google Patents

Projection device for a motor vehicle and method for displaying a virtual image for a driver of a motor vehicle Download PDF

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DE102016225994A1 DE102016225994.6A DE102016225994A DE102016225994A1 DE 102016225994 A1 DE102016225994 A1 DE 102016225994A1 DE 102016225994 A DE102016225994 A DE 102016225994A DE 102016225994 A1 DE102016225994 A1 DE 102016225994A1
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Stefanie Mayer
Jan Weingarten
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer Bilderzeugungseinheit (2) zur Erzeugung einer Bilddarstellung in einem Innenraum (17) der Projektionsvorrichtung (1), mit einer Abbildungsoptik (14, 15) zur Ausrichtung von Licht der Bilddarstellung in Richtung einer den Innenraum (17) der Projektionsvorrichtung (1) abschließenden Deckscheibe (20), dadurch gekennzeichnet, dass an der Deckscheibe (20) ein Hologramm zur Umlenkung des Lichts auf eine reflektierende Fläche (10) in dem Kraftfahrzeug außerhalb der Projektionsvorrichtung (1) vorgesehen ist.The invention relates to a projection device (1) for a motor vehicle having an image generation unit (2) for generating an image representation in an interior space (17) of the projection device (1), with imaging optics (14, 15) for aligning light of the image representation in the direction of a the interior (17) of the projection device (1) final cover (20), characterized in that on the cover plate (20) a hologram for deflecting the light on a reflective surface (10) in the motor vehicle outside the projection device (1) is provided ,

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus der US 8,934,159 B2 ist ein Head-Up-Display bekannt, bei dem eine Projektion auf ein an einer Windschutzscheibe angeordnetes Volumenhologramm erfolgt. Das Volumenhologramm lenkt das projizierte Licht in Richtung eines Fahrers eines Fahrzeugs um, so dass an einer virtuellen Position vor dem Fahrzeug für den Betrachter das projizierte Bild zu schweben scheint.From the US 8,934,159 B2 is a head-up display is known in which a projection is made on a arranged on a windshield volume hologram. The volume hologram redirects the projected light toward a driver of a vehicle such that at a virtual position in front of the vehicle for the viewer, the projected image appears to float.

Aus der US 2008/0192358 A1 ist eine Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug zur Projektion eines virtuellen Bildes bekannt. Eine Projektionsvorrichtung ist in einer Instrumententafel eines Fahrzeugs angeordnet. Ein Innenraum der Projektionsvorrichtung ist durch eine Deckscheibe abgeschlossen, wobei die Deckscheibe keilförmig ausgeführt ist. Durch die keilförmige Ausführung wird einerseits erreicht, dass Licht auf eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs derart projiziert werden kann, dass für einen Fahrer ein virtuelles Bild sichtbar ist. Andererseits ist der Keil derart angeordnet, dass von außen auf die keilförmige Deckscheibe auftreffendes Sonnenlicht in Richtung einer Lichtfalle umgelenkt wird, die benachbart zu der keilförmigen Deckscheibe angeordnet ist.From the US 2008/0192358 A1 For example, a display device for a vehicle for projecting a virtual image is known. A projection device is arranged in an instrument panel of a vehicle. An interior of the projection device is closed by a cover plate, wherein the cover plate is wedge-shaped. On the one hand, the wedge-shaped design ensures that light can be projected onto a windshield of the vehicle such that a virtual image is visible to a driver. On the other hand, the wedge is arranged such that sunlight impinging on the wedge-shaped cover disk from the outside is deflected in the direction of a light trap, which is arranged adjacent to the wedge-shaped cover disk.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Bauraumreduktion für eine Projektionsvorrichtung im Fahrzeug erreicht werden kann. Damit ist es entweder möglich, für einen vorgegebenen virtuellen Bildabstand, in dem ein Objekt vor einem Fahrzeug schweben soll, für eine größere Eyebox bzw. ein größeres Sichtfeld des Fahrers oder für ein größeres Blickfeld eines Head-Up-Displays ein kleineres Volumen der Projektionsvorrichtung zu realisieren bzw. mit einem gleichbleibenden Volumen der Projektionsvorrichtung einen größeren virtuellen Bildabstand bzw. ein größeres Blickfeld bzw. eine größere Eyebox bzw. ein größeres Sichtfeld zu realisieren. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Hologramm in eine Deckscheibe der Projektionsvorrichtung integriert wird. Durch die Absorberfläche und insbesondere die Form des Deckglases wird verhindert, dass Lichtstrahlen von der Sonne über das Deckglas und die Windschutzscheibe in die Eyebox und somit die Fahreraugen gelangen können. Bei einer erfindungsgemäßen Hologramm-Deckscheibe wird außerdem verhindert, dass Sonnenlicht, welches an der Unterseite des Deckglas-Hologramm-Element -Stack-Luft-Übergangs gespiegelt wird, das Hologramm gemäß dessen optischer Funktion rekonstruiert und über die Windschutzscheibe in die Fahreraugen gelangt.The projection device according to the invention with the features of the independent claim has the advantage that a space reduction for a projection device in the vehicle can be achieved. Thus, it is either possible for a given virtual image distance in which an object is to float in front of a vehicle for a larger eyebox or a larger field of view of the driver or for a larger field of view of a head-up display a smaller volume of the projection device realize or with a constant volume of the projection device to realize a larger virtual image distance or a larger field of view or a larger eyebox or a larger field of view. This is achieved by integrating a hologram in a cover plate of the projection device. The absorber surface, and in particular the shape of the cover glass, prevents light rays from the sun from reaching the eyebox and thus the driver's eyes via the cover glass and the windscreen. In a hologram cover plate according to the invention also prevents sunlight that is mirrored at the bottom of the coverslip hologram element stack-air transition, the hologram reconstructed according to its optical function and passes through the windshield in the driver's eyes.

Ferner ist es mit der Erfindung möglich, entsprechende alternative Umlenkelemente, wie beispielsweise einen Spiegel, platzsparend durch das Hologramm zu ersetzen. Da das Hologramm an der Deckscheibe angeordnet wird, ist zudem kein zusätzliches Bauteil oder kein zusätzlicher Träger erforderlich. Außer einer Einsparung von Bauvolumen für das optische Element wie beispielsweise einen Spiegel, wird es zudem ermöglicht, für die Lichtführung selbst erforderlichen Bauraum ebenfalls einzusparen. Denn der Strahlengang kann durch das Umlenken gestaucht werden. Da die Umlenkfunktion für das Hologramm im Wesentlichen frei gewählt werden kann, ist es zudem auch möglich, eine größere Variabilität bei der Anordnung anderer optischer Elemente, wie beispielsweise weiterer Spiegel oder der Projektionseinrichtung in einem Innenraum der Projektionsvorrichtung zu gewährleisten. Somit kann ein zur Verfügung stehendes Volumen gegebenenfalls besser ausgenutzt werden.Furthermore, it is possible with the invention to replace corresponding alternative deflection elements, such as a mirror, to save space through the hologram. In addition, since the hologram is arranged on the cover disk, no additional component or carrier is required. In addition to a saving of construction volume for the optical element such as a mirror, it is also possible to save space required for the lighting itself also. Because the beam path can be compressed by deflecting. Since the deflection function for the hologram can be selected substantially freely, it is also possible to ensure a greater variability in the arrangement of other optical elements, such as further mirrors or the projection device in an interior of the projection device. Thus, an available volume can optionally be better utilized.

Für die Anwendung im Kraftfahrzeug ist eine Verringerung des Volumens insbesondere an derjenigen Reflektionsfläche wichtig, die vorgibt, in welche Richtung Licht aus der Projektionsvorrichtung austritt. Denn an der Stelle, an der ansonsten ein solcher Reflektor angeordnet ist, sind üblicherweise im Fahrzeug bauraumbegrenzende Elemente wie eine Lenksäule oder eine Lenksäulenaufhängung angeordnet. Die Position dieser Elemente ist zumeist vorgegeben und wenig variabel. Durch die Verwendung eines Hologramms an der Deckscheibe der Projektionsvorrichtung kann jedoch eine notwendige Variabilität bei der Darstellung der optischen Elemente und damit bei dem benötigten Volumen erreicht werden.For use in motor vehicles, it is important to reduce the volume, in particular at that reflection surface, which specifies in which direction light exits from the projection device. Because at the point at which such a reflector is otherwise arranged, usually space-limiting elements such as a steering column or a steering column suspension are arranged in the vehicle. The position of these elements is usually predetermined and not very variable. By using a hologram on the cover plate of the projection device, however, a necessary variability in the representation of the optical elements and thus in the required volume can be achieved.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen. So ist es vorteilhaft, die Deckscheibe aus einem ersten Kunststoffmaterial auszubilden und das Hologramm in einer Kunststofffolie auszubilden, die auf das erste Kunststoffmaterial aufgebracht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Kunststoffmaterial Polykarbonat, das aufgrund seiner Stabilität als Träger fungieren kann. Hierbei kann Polykarbonat über eine Spritzgussdarstellung auf einfache Weise in einer gewünschten Form dargestellt werden. Das zweite Kunststoffmaterial kann dann insbesondere auf das als Träger fungierende erste Kunststoffmaterial aufgebracht werden. Vorteilhaft ist das zweite Kunststoffmaterial als ein Photopolymerfilm ausgebildet, in den das Hologramm durch Belichtung leicht einstrukturiert werden kann.Further advantages of the invention will become apparent from the features specified in the dependent claims. Thus, it is advantageous to form the cover plate from a first plastic material and to form the hologram in a plastic film which is applied to the first plastic material. In a preferred embodiment, the first plastic material is polycarbonate, which can act as a carrier due to its stability. In this case, polycarbonate can be easily displayed in a desired shape via an injection molding representation. The second plastic material can then be applied in particular to the first plastic material acting as a carrier. Advantageously, the second plastic material is formed as a photopolymer film, in which the hologram can be easily structured by exposure.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Hologramm derart ausgebildet, dass von außen in Bezug auf einen Innenraum der Projektionsvorrichtung auf das Hologramm auftreffendes Licht von einem Innenraum der Projektionsvorrichtung weggeführt wird. Hierdurch kann Störlicht reduziert werden, insbesondere Sonnenlicht oder das Licht von Straßenlaternen, das in einen Innenraum der Projektionsvorrichtung gelangt und eine Bilderzeugung stört, die in dem Innenraum der Projektionsvorrichtung erfolgt. In einer weiteren Ausführungsform ist hierbei vorteilhaft vorgesehen, dass das von außen auf die Deckscheibe auftreffende Licht durch die Strukturierung des Hologramms auf eine Lichtabsorbtionsfläche, beispielsweise eine schwarze Fläche, benachbart zu der Projektionsvorrichtung geführt wird. Hierdurch wird vermieden, dass dieses Licht in Richtung eines Betrachters umgelenkt wird und diesen stören könnte.In a further embodiment, the hologram is designed such that from the outside with respect to an interior of the projection device on the hologram incident light is led away from an interior of the projection device. As a result, stray light can be reduced, in particular sunlight or the light of street lamps, which enters an interior of the projection device and disturbs image formation that takes place in the interior of the projection device. In a further embodiment, it is advantageously provided that the light impinging on the cover disk from the outside is guided by the structuring of the hologram onto a light absorption surface, for example a black surface, adjacent to the projection apparatus. This avoids that this light is deflected in the direction of an observer and this could interfere.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Deckscheibe gekrümmt ausgeführt. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass von außen auf die Deckscheibe auftreffendes Licht von einem Betrachter weggeführt wird. Somit wird einfallendes Sonnenlicht nicht über die Windschutzscheibe in die Eyebox und damit in die Fahreraugen gespiegelt. Vorteilhaft ist hierbei das Hologramm an einer dem Innenraum der Projektionsvorrichtung zugewandten Seite angeordnet. In einer solchen Ausführungsform kann durch die gekrümmte Ausführung der Deckscheibe erreicht werden, dass eine ungewünschte Streuung an den Strukturen des Volumenhologramms vermieden wird, die ähnlich wie ein Bragg-Gitter funktionieren, indem von außen auf die Projektionsvorrichtung treffendes Licht wie beispielsweise Sonnenlicht gar nicht erst zu dem an der Innenseite der Deckscheibe angeordneten Hologramm gelangen kann.In a further embodiment, the cover plate is curved. In this way, it is advantageously achieved that light incident from outside on the cover pane is led away by a viewer. Thus, incident sunlight is not mirrored on the windshield in the eyebox and thus in the driver's eyes. In this case, the hologram is advantageously arranged on a side facing the interior of the projection device. In such an embodiment, it can be achieved by the curved design of the cover disk that undesired scattering on the structures of the volume hologram is avoided, which function similar to a Bragg grating, by not even from the outside to the projection device incident light such as sunlight can reach the arranged on the inside of the cover disk hologram.

In vorteilhafter Weise ist das Hologramm einfach zu realisierend als Transmissionsvolumenhologramm ausgeführt.Advantageously, the hologram is designed to be easy to implement as a transmission volume hologram.

Zur weiteren Vermeidung von Störlichteffekten können an der Deckseite zudem eine Retarder- und/oder eine Polarisationsfolie angeordnet sein.To further avoid the effects of stray light, a retarder and / or a polarizing film can additionally be arranged on the cover side.

Eine besonders für eine Verwendung im Fahrzeug geeignete Umlenkung durch das Hologramm wird insbesondere dann erreicht, wenn das zur Weiterleitung auf eine reflektierende Fläche bestimmte Licht in einem Winkel von 30° bis 50°, insbesondere von 35° bis 45° zur Normalen auf das Hologramm auftrifft. Einfalls- und Beugungswinkel des Hologramms werden bei der Aufnahme des Hologramms definiert. Diese Winkel sind entsprechend den Anforderungen für die Darstellung und die Einbaulage im Fahrzeug zu wählen. Unter diesen Winkeln ist dann bei der Wiedergabe die Beugungseffizienz des Hologramms besonders hoch. Eine Übertragung auf andere Winkelkonfigurationen ist möglich.A deflection by the hologram, which is particularly suitable for use in the vehicle, is achieved in particular when the light intended for transmission to a reflecting surface impinges on the hologram at an angle of 30 ° to 50 °, in particular from 35 ° to 45 ° to the normal , Incidence and diffraction angles of the hologram are defined when the hologram is picked up. These angles are to be selected according to the requirements for the representation and the installation position in the vehicle. At these angles, the diffraction efficiency of the hologram is then particularly high during reproduction. A transfer to other angle configurations is possible.

Entsprechende Vorteile ergeben sich für ein Verfahren zur Anzeige eines virtuellen Bildes.Corresponding advantages result for a method for displaying a virtual image.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Ausführung einer Projektionsvorrichtung,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Ausführung einer Deckscheibe im Detail,
  • 3 eine Darstellung für eine Beugungseffizienz eines Hologramms mit beispielhaften Einfallswinkel bei einer definierten Wellenlänge abhängig von einem Winkel auftreffender Lichtstrahlen,
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Projektionsvorrichtung.
Show it
  • 1 a first embodiment of an inventive embodiment of a projection device,
  • 2 an embodiment of an embodiment of a cover plate in detail,
  • 3 a representation for a diffraction efficiency of a hologram with exemplary incident angle at a defined wavelength depending on an angle of incident light rays,
  • 4 A second embodiment of a projection device.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der 1 ist eine Projektionsvorrichtung 1 dargestellt, die insbesondere in einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In der Projektionsvorrichtung 1 ist eine Bilderzeugungseinheit 2 angeordnet, die ein reelles Bild insbesondere in Matrixform darstellt. Die Bilderzeugungseinheit 2 ist beispielsweise als eine Flüssigkristallanzeige ausgeführt. Vorteilhaft ist das Licht der Bilderzeugungseinheit schmalbandig ausgeführt, beispielsweise (+/-0.5-1nm) FWHM pro Farbe, beispielsweise bei RGB. So kann die Bildquelle oder eine Hinterleuchtungseinheit LED aufweisen oder laser-basiert erfolgen.In the 1 is a projection device 1 represented, which is arranged in particular in an instrument panel of a motor vehicle. In the projection device 1 is an image forming unit 2 arranged, which represents a real image, in particular in matrix form. The image generation unit 2 is designed, for example, as a liquid crystal display. Advantageously, the light of the image-forming unit has a narrow-band design, for example (+/- 0.5-1 nm) FWHM per color, for example in the case of RGB. Thus, the image source or a backlight unit can have LED or be laser-based.

Bildsignale, die in der Bilderzeugungseinheit 2 dargestellt werden, werden der Bilderzeugungseinheit 2 von einer Ansteuereinheit 3 übermittelt. Diese ist über eine Datenverbindung 4 mit einer insbesondere außerhalb der Projektionseinrichtung angeordneten Recheneinheit 5 verbunden. Die Recheneinheit 5 greift wiederum über einen Fahrzeugdatenbus 6 auf Sensoreinheiten 7, 8 zurück, die einen Fahrzeugzustand oder Informationen aus einer Fahrzeugumgebung erfassen, beispielsweise ein Geschwindigkeitssensor, ein Beschleunigungssensor oder ein Abstandssensor zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Insbesondere Hinweise auf kritische Fahrsituationen, aber auch Statusinformationen des Fahrzeugs können somit mittels der Bilderzeugungseinheit 2 dargestellt werden. Für einen Betrachter in einem Innenraum des Fahrzeugs ist jedoch eine Bilddarstellung der Bilderzeugungseinheit 2 nicht unmittelbar in direkter optischer Verbindung sichtbar. Das von der Bilderzeugungseinheit 2 ausgehende Licht 9 wird vielmehr über eine optische Umlenkung auf eine reflektierende Fläche 10 im Fahrzeug umgelenkt. Die reflektierende Fläche kann beispielsweise die Windschutzscheibe, ein auf die Windschutzscheibe aufgebrachter Reflektor oder eine reflektierende Fläche sein, die im Fahrzeuginnenraum gut sichtbar vor der Windschutzscheibe des Fahrzeugs angeordnet ist. Von der reflektierenden Fläche 10 wird das Licht in Richtung des Fahrers 11 umgelenkt. Bei einem Betrachten der reflektierenden Fläche 10 scheint das von der Bilderzeugungseinheit 2 dargestellte Bild 13 vor der Windschutzscheibe 12 des Fahrzeugs zu schweben. Das Bild 13 wird daher als ein virtuelles Bild 13 bezeichnet.Image signals stored in the imaging unit 2 are represented, the image forming unit 2 from a drive unit 3 transmitted. This is over a data connection 4 with a computing unit arranged in particular outside the projection device 5 connected. The arithmetic unit 5 in turn accesses via a vehicle data bus 6 on sensor units 7 . 8th back, which detect a vehicle condition or information from a vehicle environment, such as a speed sensor, an acceleration sensor or a distance sensor to a vehicle in front. In particular, indications of critical driving situations, but also status information of the vehicle can thus by means of the image generation unit 2 being represented. For a viewer in an interior of the vehicle, however, is an image representation of the image forming unit 2 not directly visible in direct optical connection. That of the imaging unit 2 outgoing light 9 is rather an optical deflection on a reflective surface 10 redirected in the vehicle. The reflective surface may, for example, the Windscreen, be applied to the windshield reflector or a reflective surface, which is well visible in the vehicle interior in front of the windshield of the vehicle. From the reflective surface 10 the light will be in the direction of the driver 11 diverted. When viewing the reflective surface 10 that seems to be from the imaging unit 2 illustrated picture 13 in front of the windshield 12 to float the vehicle. The picture 13 is therefore considered a virtual picture 13 designated.

Das von der Bilderzeugungseinheit 2 ausgehende Licht 9 wird dabei mehrfach umgelenkt, wobei ein Strahlengang gefaltet wird. In der hier dargestellten Ausführung trifft das Licht zunächst auf einen ersten Spiegel 14 und einen zweiten Spiegel 15. Die Spiegel 14, 15 können flach, sphärisch, asphärisch oder frei geformt ausgeführt sein. Von dem zweiten Spiegel 15 wird das Licht auf eine Deckscheibe 20 der Projektionsvorrichtung 1 umgelenkt. Die Deckscheibe 20 ist Teil eines Gehäuses 16 der Projektionsvorrichtung 1, wobei das Gehäuse 16 einen Innenraum 17 umschließt, in dem insbesondere die Bilderzeugungseinheit 2 angeordnet ist.That of the imaging unit 2 outgoing light 9 is deflected several times, with a beam path is folded. In the embodiment shown here, the light initially strikes a first mirror 14 and a second mirror 15 , The mirror 14 . 15 may be flat, spherical, aspherical or free-formed. From the second mirror 15 the light is on a cover disk 20 the projection device 1 diverted. The cover disk 20 is part of a housing 16 the projection device 1 , where the case 16 an interior 17 encloses, in particular, the image forming unit 2 is arranged.

Die Deckscheibe 20 weist dabei ein Hologramm auf, wobei das von dem zweiten Spiegel 15 auf die Deckscheibe 20 auftretende Licht 9 ausgehend von der Bilderzeugungseinheit 2 durch die Abbildungsfunktion des Hologramms ortsabhängig derart umgelenkt wird, dass das Licht in Richtung der reflektierenden Fläche 10 umgelenkt wird. Die Deckscheibe 20 erfüllt dabei einerseits eine Funktion des Abschließens des Innenraums 17 als Teil des Gehäuses 16 der Projektionseinrichtung, andererseits auch die Funktion eines Lichtumlenkers, in dem nämlich das von dem zweiten Spiegel reflektierte Licht in gewünschter Weise so umgelenkt wird, dass ein Fahrer es durch Reflektion an der reflektierenden Fläche 10 als virtuelles Bild wahrnehmen kann.The cover disk 20 in this case has a hologram, which of the second mirror 15 on the cover disk 20 occurring light 9 starting from the image forming unit 2 is deflected by the imaging function of the hologram depending on location such that the light in the direction of the reflective surface 10 is diverted. The cover disk 20 on the one hand fulfills a function of closing the interior 17 as part of the housing 16 the projection device, on the other hand, the function of a light deflector in which namely the light reflected from the second mirror light is deflected in a desired manner so that a driver by reflection on the reflecting surface 10 can perceive as a virtual image.

In der 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Deckscheibe 20 im Detail dargestellt. Die Deckscheibe 20 ist hierbei gekrümmt ausgeführt, wobei die Krümmung konvex in den Innenraum 17 der Projektionsvorrichtung 1 eingreift. Auf einer dem Innenraum zugewandten Seite ist ein Deckscheibensubstrat 21 vorgesehen, das beispielsweise aus einem Polykarbonat gefertigt ist. Auf der dem Innenraum abweisenden Seite des Substrats 21 ist eine Photopolymerschicht 22 auf das Substrat 21 aufgebracht. In die Photopolymerschicht 22 ist ein Transmissions-Volumenhologramm einbelichtet.In the 2 is an embodiment of a cover plate 20 shown in detail. The cover disk 20 is here executed curved, the curvature convex in the interior 17 the projection device 1 intervenes. On a side facing the interior is a cover sheet substrate 21 provided, which is made for example of a polycarbonate. On the interior repellent side of the substrate 21 is a photopolymer layer 22 on the substrate 21 applied. In the photopolymer layer 22 a transmission volume hologram is imprinted.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Bilderzeugungseinrichtung als eine Laserprojektionseinrichtung ausgeführt, bei der ein reelles Bild auf eine Bildgeberfläche abgebildet wird. Die Verwendung einer Laserprojektion hat hierbei den Vorteil, dass Laserlichtquellen schmalbandig sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei einer Lichtumlenkung durch das Hologramm eine Undeutlichkeit in der Bilddarstellung, die sich möglicherweise durch eine Wellenlängenabhängigkeit der Lichtumlenkfunktion des Hologramms ergeben könnte, vermieden wird.In a further embodiment, the image generation device is embodied as a laser projection device in which a real image is imaged onto an imager surface. The use of a laser projection here has the advantage that laser light sources are narrowband. This ensures that light deflection through the hologram avoids any ambiguity in the image representation which could possibly result from a wavelength dependence of the light deflection function of the hologram.

Zum Schutz der Photopolymerschicht 22 kann auf der dem Innenraum 17 abgewandten Seite der Photopolymerschicht 22 eine Schutzschicht 23 angeordnet sein, z. B. eine sogenannte Hard-Coating-Schicht.To protect the photopolymer layer 22 Can on the the interior 17 opposite side of the photopolymer layer 22 a protective layer 23 be arranged, for. B. a so-called hard coating layer.

Die Photopolymerschicht, die eine Dicke von 6 µm bis 200 µm aufweist, ist auf ein optisch transparentes Substrat, das z.B. aus Glas, Polykarbonat, Polyamid oder TAC besteht, mit einer insbesondere materialabhängigen Dicke von mehr als 60 µm aufgetragen oder sie befindet sich zwischen zwei optisch transparenten Trägern. Zum Schutz vor Kratzern und Abnutzung kann auf den so erhaltenen Verbund zusätzlich eine optisch transparente Hard-Coating-Schicht aufgetragen werden.The photopolymer layer, which has a thickness of 6 μm to 200 μm, is coated on an optically transparent substrate, e.g. made of glass, polycarbonate, polyamide or TAC, applied with a particular material-dependent thickness of more than 60 microns or it is located between two optically transparent supports. To protect against scratches and wear, an optically transparent hard coating layer can additionally be applied to the resulting composite.

Es ergibt sich somit beispielsweise ein folgender Aufbau. Reihenfolge ist: Polykarbonat-Deckglas - Holografisches Element - Polykarbonat -Substrat und optional eine Hard-Coating Schicht.This results, for example, a following structure. Order is: polycarbonate cover glass - holographic element - polycarbonate substrate and optionally a hard-coating layer.

Ferner ist es durch die Integration des Hologramms in die Deckscheibe möglich, eine Anpassung an verschiedene Anordnungen der reflektierenden Fläche durch eine Wahl eines Hologramms durchzuführen. Insbesondere bei einer Verwendung einer Windschutzscheibe als reflektierende Fläche ist es dabei möglich, auf einfache Weise für die Projektionsvorrichtung eine Anpassung an verschiedene Fahrzeugtypen vorzunehmen, bei denen im Regelfall die Anordnung der Windschutzscheibe gegenüber der Projektionsvorrichtung unterschiedlich ist. Somit kann die ansonsten gleiche ausgeführte Projektionsvorrichtung mit unterschiedlicher Deckscheibe und damit mit unterschiedlichem Hologramm in verschiedenen Fahrzeugtypen genutzt werden. Eine Anpassung von optischen Elementen innerhalb der Projektionsvorrichtung selbst ist dabei dann nicht mehr erforderlich.Further, by integrating the hologram in the cover disk, it is possible to adapt to various arrangements of the reflective surface by selecting a hologram. In particular, when using a windshield as a reflective surface, it is possible to make a simple way for the projection device to adapt to different types of vehicles, where usually the arrangement of the windshield with respect to the projection device is different. Thus, the otherwise same executed projection device can be used with different cover plate and thus with different hologram in different vehicle types. An adaptation of optical elements within the projection device itself is then no longer necessary.

In der 3 ist die Beugungseffizienz für eine Wellenlänge des sichtbaren Lichts auf einer Y-Achse 40 gegenüber einem Einfallswinkel zur Normalen des Hologramms 41 auf der X-Achse aufgetragen. Dieses Beispiel zeigt dabei ein Maximum bei 40° und recht hohe Werte von 35° bis 50°. Die Beugungseffizienz bei dieser Wellenlänge ist allerdings wesentlich geringer für andere Winkel. Somit wird erreicht, dass einerseits in einem gewünschten Winkel und definierter Wellenlänge auf die Deckscheibe auftreffendes Licht effizient umgelenkt wird. Andererseits wird in anderem Winkel auftreffendes Licht, also Störlicht, nicht in entsprechender Weise umgelenkt, sondern geht verloren. Insbesondere erfolgt eine Reflektion am Deckglas, so dass störendes Licht nicht in den Innenraum 17 der Projektionsvorrichtung 1 gelangen kann und damit eine Abbildung stören kann. Sollte dennoch Licht hindurchgelangen, so wird aufgrund der spektralen Abhängigkeit der Beugungseffizienz dieses Licht aufgefächert und kann daher ebenfalls nur begrenzt stören. Denn dadurch, dass das Deckglas einfallendes Sonnenlicht spektral auffächert, wird erreicht, dass nicht das komplette, einfallende Spektrum eine Bild erzeugende Einrichtung erreicht.In the 3 is the diffraction efficiency for a wavelength of visible light on a Y-axis 40 versus an angle of incidence to the normal of the hologram 41 plotted on the x-axis. This example shows a maximum at 40 ° and quite high values from 35 ° to 50 °. However, the diffraction efficiency at this wavelength is much lower for other angles. It is thus achieved that, on the one hand, light striking the cover disk at a desired angle and a defined wavelength is deflected efficiently. On the other hand, incident light at another angle, So stray light, not deflected in a similar way, but is lost. In particular, there is a reflection on the cover glass, so that disturbing light is not in the interior 17 the projection device 1 can reach and thus disturb a picture. If, however, light passes through, then due to the spectral dependence of the diffraction efficiency, this light is fanned out and therefore can only interfere with it to a limited extent. Because the fact that the cover glass spectrally fills in incident sunlight, it is achieved that not the complete, incident spectrum reaches an image-generating device.

In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die Beugungsfunktion derart auszubilden, dass von außen auf das Hologramm auftreffendes Licht in eine Vorzugsrichtung umgelenkt wird. In der 4 ist hierfür ein Beispiel dargestellt, bei der auftreffendes störendes Licht, insbesondere Sonnenlicht, im Wesentlichen ungeändert durch die Windschutzscheibe 12 hindurchtritt und auf die Deckscheibe 20 einer Projektionsvorrichtung 30 trifft. Insbesondere mittels der gekrümmte Ausführung der Deckscheibe 20, der Beugungseffekte und in einer weiteren Ausführungsform auch durch eine prismatische Ausgestaltung der Deckscheibe 20, wird durch die so gebildete „Glare-Trap“ aus Deckscheibe und benachbart angeordnetem Absorber 32 verhindert, dass das Hologramm durch an der Unterseite des Stacks reflektiertes, einfallendes Sonnenlicht rekonstruiert wird und störend oder sogar blendend ins Auge gelangen kann.In a further embodiment, it is also possible to form the diffraction function such that light striking the hologram from the outside is deflected in a preferred direction. In the 4 For this purpose, an example is shown, in the incident disturbing light, in particular sunlight, substantially unchanged by the windshield 12 passes through and onto the cover disk 20 a projection device 30 meets. In particular by means of the curved design of the cover plate 20 , the diffraction effects and in a further embodiment also by a prismatic configuration of the cover disk 20 , is formed by the so-called "glare trap" of cover plate and adjacent absorber 32 prevents the hologram from being reconstructed by incident sunlight reflected at the bottom of the stack, and can be distracting or even dazzling.

Ferner ist es auch möglich, dass bei einer vergleichbaren Anordnung einer reflektierenden Fläche eine andere Position der Projektionseinrichtung im Fahrzeug gewählt wird.Furthermore, it is also possible that in a comparable arrangement of a reflective surface, a different position of the projection device is selected in the vehicle.

In einer weiteren Ausführungsform kann eine Deckscheibe mit einem Hologramm bei der Herstellung mit einer Polarisations- und/oder einer Retarderfolie kombiniert werden. So ist es z. B. möglich, einen Folienverbund von der holographischen Folie mit einer Polarisationsfolie auf einen Glas- oder Kunststoffträger aufzubringen. Hierdurch ist es möglich, einfallendes Sonnenlicht weiter zu unterdrücken.In a further embodiment, a cover plate can be combined with a hologram during manufacture with a polarization and / or a retarder film. So it is z. Example, possible to apply a film composite of the holographic film with a polarizing film on a glass or plastic carrier. This makes it possible to further suppress incident sunlight.

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Claims (9)

Projektionsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer Bilderzeugungseinheit (2) zur Erzeugung einer Bilddarstellung in einem Innenraum (17) der Projektionsvorrichtung (1), mit einer Abbildungsoptik (14, 15) zur Ausrichtung von Licht der Bilddarstellung in Richtung einer den Innenraum (17) der Projektionsvorrichtung (1) abschließenden Deckscheibe (20), dadurch gekennzeichnet, dass an der Deckscheibe (20) ein Hologramm zur Umlenkung des Lichts auf eine reflektierende Fläche (10) in dem Kraftfahrzeug außerhalb der Projektionsvorrichtung (1) vorgesehen ist.Projection device (1) for a motor vehicle with an image generation unit (2) for generating an image representation in an interior (17) of the projection device (1), with imaging optics (14, 15) for aligning light of the image representation in the direction of the interior (17 ) of the projection device (1) final cover plate (20), characterized in that on the cover plate (20) a hologram for deflecting the light on a reflective surface (10) in the motor vehicle outside the projection device (1) is provided. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheibe (20) ein Substrat (21) aus einem ersten Kunststoffmaterial insbesondere Polykarbonat aufweist und dass das Hologramm in einer Kunststofffolie (22) aus einem zweiten Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem Photopolymer, ausgebildet ist.Projection device according to Claim 1 , characterized in that the cover plate (20) comprises a substrate (21) made of a first plastic material, in particular polycarbonate, and that the hologram is formed in a plastic film (22) made of a second plastic material, in particular a photopolymer. Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologramm derart ausgebildet ist, dass in einer vorgegebenen Richtung von einer Außenseite der Projektionsvorrichtung (1) auf das Hologramm auftreffendes Licht derart umgelenkt wird, dass es von dem Innenraum (17) der Projektionsvorrichtung (1) weggeführt wird.Projection device according to one of the preceding claims, characterized in that the hologram is formed such that in a predetermined direction from an outside of the projection device (1) incident on the hologram light is deflected such that it from the interior (17) of the projection device ( 1) is led away. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Lichtabsorptionsfläche (32) zur Absorption des in einer vorgegebenen Richtung von einer Außenseite der Projektionsvorrichtung (1) auf das Hologramm auftreffende, umgelenkte Licht.Projection device according to Claim 3 characterized by a light absorbing surface (32) for absorbing the redirected light incident on the hologram in a predetermined direction from an outside of the projection device (1). Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheibe (20) gekrümmt ist.Projection device according to one of the preceding claims, characterized in that the cover disc (20) is curved. Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologramm als Transmissions-Volumenhologramm ausgeführt ist.Projection device according to one of the preceding claims, characterized in that the hologram is designed as a transmission volume hologram. Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hologramm und/oder an der Deckscheibe (20) eine Retarder- und/oder eine Polarisationsfolie angeordnet ist.Projection device according to one of the preceding claims, characterized in that a retarder and / or a polarizing film is arranged on the hologram and / or on the cover disk (20). Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau von Abbildungsoptik und Deckscheibe so gewählt ist, das Licht zur Weiterleitung auf die reflektierende Fläche in einem Winkel von 30°-50°, insbesondere von 35° bis 45°, zur Normalen auf das Hologramm auftrifft.Projection device according to one of the preceding claims, characterized in that the construction of imaging optics and cover plate is selected, the light for transmission to the reflective surface at an angle of 30 ° -50 °, in particular from 35 ° to 45 °, to the normal the hologram hits. Verfahren zur Anzeige eines virtuellen Bildes für einen Fahrer eine Kraftfahrzeugs, wobei in einem Innenraum (17) einer Projektionsvorrichtung (1) ein Bild erzeugt und dieses Bild von einer Abbildungsoptik (14, 15) in Richtung einer Deckscheibe (20) der Projektionsvorrichtung (1) umgelenkt wird, wobei das Licht von einem an der Deckscheibe (20) angeordneten Hologramm in seiner Richtung auf eine reflektierende Fläche (10) außerhalb eines Innenraums der Projektionsvorrichtung (1) in dem Fahrzeug umgelenkt wird.Method for displaying a virtual image for a driver of a motor vehicle, wherein an image is generated in an interior space (17) of a projection device (1) and this image is directed by imaging optics (14, 15) in the direction of a cover plate (20) of the projection device (1). is deflected, wherein the light from a arranged on the cover plate (20) hologram is deflected in its direction onto a reflective surface (10) outside an interior of the projection device (1) in the vehicle.
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