DE102017213146A1

DE102017213146A1 - Projektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017213146A1
Application number: DE102017213146.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Gaedtke; Jan Weingarten
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2019-01-31

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Projektionsvorrichtung (22), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei die Projektionsvorrichtung (22) eine Bilderzeugungseinheit (30) aufweist zur gleichzeitigen Erzeugung von mindestens zwei Bilddarstellungen, insbesondere einer ersten Bilddarstellung und einer zweiten Bilddarstellung. Ferner weist die Projektionsvorrichtung (22) ein Hologramm (40) zur Umlenkung des Lichts der mindestens zwei Bilddarstellungen auf, wobei das Hologramm (40) der Projektionsvorrichtung (22) mindestens zwei optische Funktionen aufweist zur voneinander unabhängigen Umlenkung der mindestens zwei Bilddarstellungen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Aus der DE 10 2011 075 884 A1 ist eine Anzeigevorrichtung, insbesondere ein Head-up Display, bekannt, mit einer Licht abstrahlenden Bildquelle, mit optischen Elementen, die einen Strahlengang für Strahlenbündel bilden. Dabei umfassen die optischen Elemente ein holographisches optisches Element mit einer vorgegebenen optischen Abbildungsfunktion und einen Reflektor.
Offenbarung der Erfindung
Vorgeschlagen wird eine Projektionsvorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, wobei die Projektionsvorrichtung eine Bilderzeugungseinheit aufweist zur gleichzeitigen Erzeugung von mindestens zwei Bilddarstellungen, insbesondere einer ersten Bilddarstellung und einer zweiten Bilddarstellung, und wobei die Projektionsvorrichtung ein Hologramm zur Umlenkung des Lichts der mindestens zwei Bilddarstellungen aufweist. Ferner weist das Hologramm der Projektionsvorrichtung mindestens zwei optische Funktionen auf zur voneinander unabhängigen Umlenkung der mindestens zwei Bilddarstellungen.
Ein Fahrzeug, beispielsweise ein Kraftfahrzeug, kann eine Projektionsvorrichtung aufweisen. Die Projektionsvorrichtung kann beispielsweise als ein Head-up Display ausgeführt sein, wodurch Informationen in einem Sichtfeld eines Insassen des Fahrzeugs, vorzugsweise in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor der Windschutzscheibe, dargestellt werden. Die Projektionsvorrichtung kann insbesondere ein Hologramm aufweisen, wobei ein Hologramm ein Element mit holographisch-optischen Eigenschaften ist.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die zwei unabhängig voneinander umgelenkten Bilddarstellungen über zwei separate optische Pfade zu einem Betrachter geleitet werden. Hierdurch können einem Betrachter vorteilhafterweise zwei voneinander unabhängige Bilddarstellungen auf einer virtuellen Leinwand vor dem Fahrzeug dargestellt werden. Die mittels einer Bilderzeugungseinheit erzeugten Bilder werden so umgelenkt, dass diese für den Betrachter durch eine lichtdurchlässige Scheibe, zum Beispiel ein Combiner oder eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, hindurch, überlagert mit der Umwelt dargestellt werden können. Ein Betrachter kann somit zum einen die Umwelt und zum anderen das auf einer virtuellen Leinwand dargestellte Bild wahrnehmen. Eine virtuelle Leinwand scheint somit für den Betrachter in einem definierten Abstand vor dem Betrachter in der Umwelt zu schweben und zeigt das dargestellte Bild. Durch die Verwendung eines Hologramms kann insbesondere Bauraum eingespart werden, da durch die Kombination mehrerer optischer Funktionen in einem Hologramm weitere Bauteile eingespart werden können. Ein Betrachter kann vorteilhafterweise die dargestellten Informationen sicher wahrnehmen.
Die voneinander unabhängige Umlenkung bedeutet insbesondere, dass eine erste Bilddarstellung bzw. ein erster Lichtstrahl auf einem ersten optischen Pfad und/oder in eine erste Richtung gelenkt wird und eine zweite Bilddarstellung bzw. ein zweiter Lichtstrahl auf einem zweiten optischen Pfad und/oder in eine zweite Richtung gelenkt wird. Die erste Bilddarstellung bzw. der erste Lichtstrahl wird folglich unabhängig von der zweiten Bilddarstellung bzw. dem zweiten Lichtstrahl abgelenkt, wobei sich diese nicht gegenseitig beeinflussen.
In einer vorteilhaften Ausführung ist das Hologramm als ein Transmissionshologramm und/oder als ein Transmissions-Volumenhologramm ausgeführt. Durch die Verwendung eines entsprechenden Hologramms kann vorzugsweise Bauraum eingespart werden.
Ferner kann das Hologramm vorteilhafterweise als ein Multiplex-Hologramm ausgeführt sein. Durch die Verwendung eines Multiplex-Hologramms können mindestens zwei Bilddarstellungen unabhängig voneinander umgelenkt und somit für einen Betrachter dargestellt werden. Ferner kann insbesondere Bauraum eingespart werden.
In einer Weiterentwicklung weist das Hologramm der Projektionsvorrichtung eine erste Seite auf, wobei die mindestens zwei Bilddarstellungen aus unterschiedlichen Richtungen auf die erste Seite des Hologramms der Projektionsvorrichtung auftreffen. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass mindestens zwei Bilddarstellungen mittels einer Verwendung lediglich eines Hologramms voneinander unabhängig umgelenkt werden können. Insbesondere wird eine erste Bilddarstellung bzw. ein erster Lichtstrahl unabhängig von einer zweiten Bilddarstellung bzw. einem zweiten Lichtstrahl abgelenkt. Hierdurch können einem Betrachter beispielsweise zwei Bilddarstellungen unabhängig voneinander angezeigt werden, wobei sich die Bilddarstellungen vorteilhafterweise nicht gegenseitig beeinflussen. Durch die Verwendung eines entsprechenden Hologramms kann vorzugsweise Bauraum eingespart werden, da durch die Kombination mehrerer optischer Funktionen in einem Hologramm weitere Bauteile eingespart werden können.
Vorteilhafterweise weist das Hologramm in einer weiteren Ausführung eine erste optische Funktion auf zur Umlenkung der ersten Bilddarstellung sowie eine zweite optische Funktion zur Umlenkung der zweiten Bilddarstellung unabhängig von der Umlenkung der ersten Bilddarstellung. Hierdurch können insbesondere die mindestens zwei Bilddarstellungen voneinander unabhängig umgelenkt werden, wodurch beispielsweise zwei Bilddarstellungen unabhängig voneinander angezeigt werden können und sich somit nicht gegenseitig beeinflussen. Durch die Verwendung eines entsprechenden Hologramms kann vorteilhafterweise Bauraum eingespart werden.
In einer weiteren Ausgestaltungsform sind die mindestens zwei Bilddarstellungen als virtuelle Bilder jeweils auf einer virtuellen Leinwand für einen Betrachter darstellbar, wobei die jeweiligen virtuellen Leinwände unterschiedliche Abstände zu dem Betrachter aufweisen. Die virtuellen Leinwände befindet sich vorteilhafterweise in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug bzw. in Fahrtrichtung vor der Windschutzscheibe des Fahrzeugs. Hierdurch können vorteilhafterweise mehrere unterschiedliche Bildentfernungen realisiert werden, wobei Informationen zum einen beispielsweise näher am Fahrzeug dargestellt werden können sowie zum anderen im Gegensatz zur Darstellung näher am Fahrzeug weiter vom Fahrzeug entfernt dargestellt werden können. Hierdurch können einem Betrachter Informationen so vor der Windschutzscheibe angezeigt werden, dass der Betrachter diese sicher wahrnehmen kann.
Weiterhin kann die Projektionsvorrichtung vorzugsweise mindestens eine Abbildungsoptik zur Ausrichtung der mindestens zwei Bilddarstellungen aufweisen. Hierdurch können die mindestens zwei Bilddarstellungen durch mindestens eine Abbildungsoptik der Projektionsvorrichtung entsprechend ausgerichtet werden. Hierdurch kann insbesondere Bauraum eingespart werden, da durch die Kombination mehrerer optischer Funktionen in einem Hologramm weitere Bauteile eingespart werden können.
In einer vorteilhaften Ausführung weist die Bilderzeugungseinheit eine Projektionsfläche zur Darstellung der mindestens zwei Bilddarstellungen auf. Hierdurch können vorteilhafterweise die mindestens zwei Bilddarstellungen auf einer Projektionsfläche dargestellt werden. In einer Weiterentwicklung weist die Projektionsfläche zwei Bildbereiche auf. Hierdurch können vorteilhafterweise mindestens zwei Bilddarstellungen unabhängig voneinander dargestellt werden, wobei sich die Bilddarstellungen somit nicht gegenseitig beeinflussen.
In einer Ausgestaltungsform ist an der Projektionsfläche auf einer ersten Seite der Projektionsfläche eine Blende angeordnet zur Trennung der mindestens zwei Bilddarstellungen und/oder zur Verminderung der gegenseitigen Beeinflussung der mindestens zwei Bilddarstellungen, wobei die mindestens zwei Bilddarstellungen auf der ersten Seite der Projektionsfläche darstellbar sind. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die mindestens zwei Bilddarstellungen auf voneinander unabhängigen optischen Pfaden zu dem Hologramm geleitet werden können. Vorteilhafterweise kann somit die gegenseitige Beeinflussung der mindestens zwei Bilddarstellungen reduziert bzw. vermindert werden, da Lichtstrahlen einer ersten Bilddarstellung nicht in den optischen Pfad von Lichtstrahlen einer weiteren Bilddarstellung gelangen.
In einer Weiterentwicklung weist die Projektionsvorrichtung einen Innenraum sowie eine den Innenraum abschließende Deckscheibe auf, wobei das Hologramm an der Deckscheibe angeordnet ist. Durch diese entsprechende Ausgestaltung kann vorteilhafterweise Bauraum eingespart werden. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine Eindringung von Staub und/oder Dreck in die Projektionsvorrichtung und oder störende Reflexionen für den Betrachter vermieden bzw. verringert werden.
Vorteilhafterweise ist das Hologramm zur Umlenkung der mindestens zwei Bilddarstellungen auf eine reflektierende Fläche außerhalb der Projektionsvorrichtung vorgesehen, wobei die reflektierende Fläche in oder an einem Träger angeordnet ist. Die reflektierende Fläche kann beispielsweise in die Windschutzscheibe integriert sein bzw. als Combiner bzw. als Kombinier ausgeführt sein. Ferner kann die Windschutzscheibe als reflektierende Fläche ausgeführt sein. Hierdurch kann vorteilhafterweise einem Betrachter die Bilddarstellungen als virtuelles Bild in Fahrtrichtung vor der Windschutzscheibe des Fahrzeugs dargestellt werden.
In einer Weiterentwicklung ist an dem Hologramm und/oder an der Deckscheibe eine Retarderfolie und/oder eine Polarisationsfolie angeordnet. Hierdurch können vorteilhafterweise störende Lichteffekte, beispielsweise von externen Lichtquellen, beispielsweise von der Sonne oder von Straßenlaternen, reduziert bzw. vermieden werden. Hierdurch kann vorteilhafterweise die Funktionstüchtigkeit der Projektionsvorrichtung gewährleistet werden.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Anzeige von Bildern für einen Betrachter, insbesondere einen Benutzer eines Kraftfahrzeugs, mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:
Erzeugung von mindestens zwei Bilddarstellungen, insbesondere einer ersten Bilddarstellung und einer zweiten Bilddarstellung, mittels einer Bilderzeugungseinheit einer Projektionsvorrichtung, Umlenkung des Lichts der mindestens zwei Bilddarstellungen mittels eines Hologramms der Projektionsvorrichtung, wobei das Hologramm der Projektionsvorrichtung mindestens zwei optische Funktionen aufweist zur Darstellung der mindestens zwei Bilddarstellungen unabhängig voneinander,
Reflektieren der mindestens zwei Bilddarstellungen an einer reflektierenden Fläche, wobei die reflektierende Fläche in oder an einem Träger angeordnet ist,
Darstellen der ersten Bilddarstellung als ein erstes virtuelles Bild und Darstellen der zweiten Bilddarstellung als ein zweites virtuelles Bild.
Hierdurch kann vorteilhafterweise gewährleistet werden, dass die zwei unabhängig voneinander umgelenkten Bilddarstellungen über zwei separate optische Pfade zu einem Betrachter geleitet werden. Hierdurch können einem Betrachter vorzugsweise zwei voneinander unabhängige Bilddarstellungen auf einer virtuellen Leinwand vor dem Fahrzeug bzw. vor der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs dargestellt werden. Durch die Verwendung eines Hologramms kann insbesondere Bauraum eingespart werden. Ein Betrachter kann vorteilhafterweise die dargestellten Informationen sicher wahrnehmen.
Die voneinander unabhängige Umlenkung bedeutet insbesondere, dass eine erste Bilddarstellung bzw. ein erster Lichtstrahl unabhängig von einer zweiten Bilddarstellung bzw. einem zweiten Lichtstrahl abgelenkt, wobei sich diese nicht gegenseitig beeinflussen.
In einer Weiterentwicklung wird das erste virtuelle Bild in einer ersten Entfernung zu dem Betrachter dargestellt sowie das zweite virtuelle Bild in einer zweiten Entfernung zu dem Betrachter dargestellt. Der Vorteil dieser Weiterentwicklung liegt darin, dass mehrere unterschiedliche Bildentfernungen realisiert werden können, wobei Informationen zum einen beispielsweise näher am Fahrzeug dargestellt werden können sowie zum anderen im Gegensatz dazu weiter vom Fahrzeug entfernt dargestellt werden können. Hierdurch können einem Betrachter Informationen so vor der Windschutzscheibe angezeigt werden, dass der Betrachter diese sicher wahrnehmen kann.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in den nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Projektionsvorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Projektionsvorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Projektionsvorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Projektionsvorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Anzeige von Bildern für einen Betrachter gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung:
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Fahrzeugs 20, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Autos, mit einer Projektionsvorrichtung 22, wobei die Projektionsvorrichtung 22 als Head-up-Display bzw. HUD ausgeführt sein kann. Die Projektionsvorrichtung 22 kann alternativ auch als Anzeigevorrichtung bezeichnet werden. Die Projektionsvorrichtung 22 ist derart in dem Fahrzeug 20 angeordnet, dass ein Betrachter 24 die mittels der Projektionsvorrichtung 22 projizierten Bilddarstellungen betrachten kann, wobei die Projektionsvorrichtung 22 Informationen an den Betrachter 24 ausgeben kann. Diese ausgegebenen Informationen können beispielsweise Informationen über den Fahrzeugzustand, wie die Geschwindigkeit, die Drehzahlanzeige und/oder die Tankfüllung, und/oder Informationen zu Navigationshinweisen und/oder Informationen von Fahrsicherheitssystemen und/oder Informationen des Entertainment Systems sein.
2 zeigt ein Teil eines Fahrzeugs 20 mit einer Projektionsvorrichtung 22. Das Fahrzeug 20 wird von einem Fahrer 24 bedient. In dieser Ausgestaltung ist die Projektionsvorrichtung 22 entsprechend eines Head-Up Displays ausgeführt. Die Projektionsvorrichtung 22 ist ausgebildet, um in einem Sichtbereich des Fahrers 24 ein, für den Fahrer 24 sichtbares Bild auf einer virtuellen Leinwand 26 darzustellen, wobei die virtuelle Leinwand in der Umwelt zu schweben scheint. Die Projektionsvorrichtung 22 umfasst hierfür eine bildgebende Einheit 30, beispielsweise eine Picture Generating Unit (PGU) sowie mindestens eine optische Einrichtung 32, beispielsweise eine HUD-Optik mit zum Beispiel mindestens einem Spiegel. Die Bildgebereinheit 30, beispielsweise ein LCD, strahlt Lichtstrahlen aus, wobei die Lichtstrahlen an der Optik gespiegelt, reflektiert, umgelenkt und/oder gebeugt werden. Die mithilfe der Optik 32 gespiegelten, reflektierten, umgelenkten und/oder gebeugten Lichtstrahlen werden auf eine Windschutzscheibe 34 des Fahrzeugs 20 oder einen Combiner projiziert. An der Windschutzscheibe 34 des Fahrzeugs 20 oder dem Combiner werden die Lichtstrahlen in Richtung des Betrachters 24 reflektiert. Ein Bild erscheint somit für einen Betrachter 24 auf einer virtuellen, schwebenden Leinwand 26 vor dem Fahrzeug 20 dargestellt, wobei sich die virtuelle Leinwand 26 vor dem Fahrzeug 20 bzw. in Fahrtrichtung vor der Windschutzscheibe 34 des Fahrzeugs 20 befindet. Ein Combiner kann beispielsweise vor der Windschutzscheibe 34 im Innenraum des Fahrzeugs 20 angeordnet sein. Das Bild kann mit der Umwelt des Fahrzeugs 20 überlagert werden und kann Informationen, entsprechend den Informationen von 1, an den Fahrer 24 bzw. den Betrachter ausgeben. Mittels des Bildes können beispielsweise Informationen über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 20 dargestellt, sowie Informationen über die zugelassene Höchstgeschwindigkeit. Ebenfalls werden Informationen über Fahrsicherheitssysteme, beispielsweise eine Information über einen Tempomat, und Navigationshinweise dargestellt. Mittels dieser Informationen wird insbesondere ein Fahrer 24 über den Fahrzeugzustand eines Fahrzeugs informiert. Mittels eines Head-up Displays können diese Informationen mit der Umwelt überlagert dargestellt werden, wodurch der Betrachter 24 die Umwelt weiterhin im Blick hat bzw. sich schnell wieder auf den Straßenverkehr fokussieren kann.
3 zeigt ein Teil eines Fahrzeugs 20 mit einer Projektionsvorrichtung 22 gemäß 2. Die Projektionsvorrichtung 22 umfasst unter anderem eine Bilderzeugungseinheit 30 zur Erzeugung einer Bilddarstellung, wobei die Bilderzeugungseinheit 30 eine Projektionsfläche 38 aufweist. Auf der Projektionsfläche 38 wird die mittels der Bilderzeugungseinheit erzeugte Bilddarstellung dargestellt. Die Projektionsvorrichtung 22 weist ferner eine Abbildungsoptik 32 auf zur Ausrichtung der Bilddarstellung. Im Unterschied zur 2 weist die Projektionsvorrichtung 22 gemäß 3 ein Hologramm 40 zur Umlenkung des Lichts der Bilddarstellung auf. Das Hologramm 40 kann beispielsweise als ein Transmissionshologramm und/oder als ein Transmissions-Volumenhologramm und/oder als ein Multiplex-Hologramm ausgeführt sein.
Die Projektionsvorrichtung 22 weist insbesondere einen Innenraum sowie eine den Innenraum abschließende Deckscheibe 56 auf, wobei das Hologramm 40 vorteilhafterweise an der Deckscheibe 56 angeordnet ist. Ferner dient das Hologramm 40 zur Umlenkung der Bilddarstellung auf eine reflektierende Fläche außerhalb der Projektionsvorrichtung, wobei die reflektierende Fläche in oder an einem Träger angeordnet ist. Die reflektierende Fläche kann vorteilhafterweise ein Combiner sein oder in die Windschutzscheibe 34 integriert sein. In dieser Ausführungsform ist die reflektierende Fläche an der Windschutzscheibe 34 angeordnet bzw. in die Windschutzscheibe 34 integriert. An dem Hologramm 40 und oder an der Deckscheibe 56 kann weiterhin eine Retarderfolie und/oder eine Polarisationsfolie angeordnet sein.
4 zeigt ein Teil eines Fahrzeugs 20 mit einer Projektionsvorrichtung 22 gemäß 3. Die Projektionsvorrichtung 22 weist eine Bilderzeugungseinheit 30 auf zur gleichzeitigen Erzeugung von mindestens zwei Bilddarstellungen. Die Bilderzeugungseinheit 30 kann beispielsweise als ein LCD Display oder als ein Laser mit einer Projektionsfläche ausgebildet sein. In einer Weiterentwicklung kann ein zusätzliches Hologramm als eine Streuscheibe ausgestaltet sein und somit als Projektionsfläche ausgeführt sein. In dieser Ausführungsform werden insbesondere eine erste Bilddarstellung und eine zweite Bilddarstellung von der Bilderzeugungseinheit 30 gleichzeitig erzeugt. Weiterhin weist die Bilderzeugungseinheit 30 eine Projektionsfläche 38 auf zur Darstellung der mindestens zwei Bilddarstellungen. In dieser Ausführungsform weist die Projektionsfläche 38 zwei Bildbereiche auf zur Darstellung der zwei Bilddarstellungen. Beispielsweise wird auf einem unteren Teil bzw. in einem unteren Bereich der Projektionsfläche 38 die erste Bilddarstellung 42 dargestellt sowie auf einem oberen Tal bzw. in einem oberen Bereich der Projektionsfläche 38 die zweite Bilddarstellung 44 dargestellt bzw. angezeigt.
In einer Weiterentwicklung können die zwei unterschiedlichen Bereiche der Projektionsfläche 38 auch separat voneinander und folglich räumlich getrennt voneinander angeordnet sein. In einer weiteren Ausführung kann die Projektionsvorrichtung 22 zwei Bilderzeugungseinheiten aufweisen, zur Erzeugung von zwei Bilddarstellungen.
Vorteilhafterweise ist an der Projektionsfläche 38 auf einer ersten Seite der Projektionsfläche 38 eine Blende angeordnet zur Trennung der mindestens zwei Bilddarstellungen und/oder zur Verminderung der gegenseitigen Beeinflussung der mindestens zwei Bilddarstellungen. In dieser Ausführungsform sind die zwei Bilddarstellungen auf der ersten Seite der Projektionsfläche 38 darstellbar, wobei die erste Seite der Projektionsfläche 38 von der Bilderzeugungseinheit 30 weg zeigt.
Ferner weist die Projektionsvorrichtung 22 eine erste Abbildungsoptik 32 zur Ausrichtung der ersten Bilddarstellung sowie eine zweite Abbildungsoptik 48 Ausrichtung der zweiten Bilddarstellung auf. Die erste und zweite Abbildungsoptik 32, 48 können beispielsweise jeweils als ein Spiegel ausgeführt sein. Mit anderen Worten werden die ersten Lichtstrahlen 28 bzw. das erste Lichtstrahlenbündel 28 mittels der ersten Abbildungsoptik 32 ausgerichtet sowie die zweiten Lichtstrahlen 50 bzw. das zweite Lichtstrahlenbündel 50 mittels der zweiten Abbildungsoptik 48 ausgerichtet. In einer Weiterentwicklung kann anstelle einer ersten Abbildungsoptik 32 und einer zweiten Abbildungsoptik 48 lediglich eine Abbildungsoptik verwendet werden.
Die Projektionsvorrichtung 22 weist ferner ein Hologramm 40 zur Umlenkung des Lichts der Bilddarstellungen auf. Die ersten Lichtstrahlen 28 bzw. das erste Lichtstrahlenbündel 28 wird über die erste Abbildungsoptik 32 so ausgerichtet, dass die ersten Lichtstrahlen 28 auf das Hologramm 40 auftreffen. Die zweiten Lichtstrahlen 50 bzw. das zweite Lichtstrahlenbündel 50 wird mittels der zweiten Abbildungsoptik 48 so ausgerichtet, dass die zweiten Lichtstrahlen 50 auf das Hologramm 40 auftreffen, wobei die ersten Lichtstrahlen 28 vorteilhafterweise in einem anderen Winkel auf das Hologramm 40 auftreffen als die zweiten Lichtstrahlen 50.
Das Hologramm 40 der Projektionsvorrichtung 22 weist in dieser Ausführung zwei optische Funktionen auf zur voneinander unabhängigen Umlenkung der zwei Bilddarstellungen. In dieser Ausgestaltung ist das Hologramm 40 als ein Transmissionsvolumenhologramm 40 ausgeführt, welches als Multiplex-Hologramm ausgeführt ist und kann folglich je nach Einfallswinkel mehrere optische Funktionen realisieren.
Vorteilhafterweise weist das Hologramm 40 der Projektionsvorrichtung 22 eine erste Seite auf, wobei die zwei Bilddarstellungen bzw. die Lichtstrahlen 28, 50 aus unterschiedlichen Richtungen auf die erste Seite des Hologramms 40 der Projektionsvorrichtung 22 auftreffen. Mit anderen Worten treffen die Lichtstrahlen 28, 50 aus unterschiedlichen Winkeln bzw. mit unterschiedlichen Winkeln auf das Hologramm 40 auf. Insbesondere treffen die erste Bilddarstellung bzw. die ersten Lichtstrahlen 28 mit einem ersten Winkel auf das Hologramm 40 auf sowie die zweite Bilddarstellung bzw. die zweiten Lichtstrahlen 50 mit einem zu dem ersten Winkel unterschiedlichen, zweiten Winkel auf das Hologramm 40 auf. Das Hologramm 40 weist vorteilhafterweise eine erste optische Funktion auf zur Umlenkung der ersten Bilddarstellung bzw. der ersten Lichtstrahlen 28 sowie eine zweite optische Funktion zur Umlenkung der zweiten Bilddarstellung bzw. der zweiten Lichtstrahlen 50 unabhängig von der Umlenkung der ersten Bilddarstellung auf mit anderen Worten wird die erste Bilddarstellung bzw. die ersten Lichtstrahlen 28 unabhängig von der zweiten Bilddarstellung bzw. von den zweiten Lichtstrahlen 50 umgelenkt bzw. abgelenkt bzw. gebeugt.
Die unterschiedlichen optischen Funktionen des Hologramms 40 können auf demselben Bereich auf dem Hologramm abgebildet sein. Mit anderen Worten können sich die unterschiedlichen optischen Funktionen auf dem Hologramm 40 überlappen. In einer Weiterentwicklung können die optischen Funktionen auf unterschiedlichen Bereichen des Hologramms 40 abgebildet sein.
Ferner ist das Hologramm 40 zur Umlenkung der zwei Bilddarstellungen auf eine reflektierende Fläche außerhalb der Projektionsvorrichtung vorgesehen, wobei die reflektierende Fläche in oder an einem Träger angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist die reflektierende Fläche in die Windschutzscheibe 34 integriert.
Die Windschutzscheibe 34 reflektiert folglich die ersten Lichtstrahlen 28 sowie die zweiten Lichtstrahlen 50. Hierdurch können einem Fahrer 24 vorteilhafterweise die zwei unterschiedliche Bilddarstellung voneinander unabhängig dargestellt werden. Die zwei Bilddarstellungen werden als virtuelle Bilder jeweils auf einer virtuellen Leinwand 26, 52 für einen Betrachter dargestellt, wobei die jeweiligen virtuellen Leinwände unterschiedliche Abstände zu dem Betrachter aufweisen. In dieser Ausführungsform werden die ersten Lichtstrahlen 28 und somit die erste Bilddarstellung auf einer ersten virtuellen Leinwand 26 als virtuelles erstes Bild dargestellt. Ferner werden die zweiten Lichtstrahlen 50 und somit die zweite Bilddarstellung auf einer zweiten virtuellen Leinwand 52 als virtuelles zweites Bild dargestellt. Vorteilhafterweise befindet sich die zweite virtuelle Leinwand 52 näher an der Windschutzscheibe 34 bzw. näher an dem Betrachter 24 im Gegensatz zur ersten virtuellen Leinwand 26.
Auf der zweiten virtuelle Leinwand 52 können beispielsweise Fahrzeugzustandsinformationen dargestellt werden, beispielsweise die Geschwindigkeit, wobei diese Informationen insbesondere nahe der Motorhaube, beispielsweise in einer Bilddistanz von zum Beispiel 2 m dargestellt werden. Auf der ersten virtuellen Leinwand 26 können beispielsweise Informationen am Horizont dargestellt werden und/oder Informationen die sich mit der Umwelt überlagern, beispielsweise Navigationshinweise und oder Informationen zu Fahrsicherheitssystemen. Die virtuellen Bilder auf der ersten virtuellen Leinwand 26 werden vorzugsweise in einer Bilddistanz von 5 m bis 15 m, insbesondere 5 m, dargestellt.
Die Projektionsvorrichtung 22 weist vorteilhafterweise einen Innenraum 54 auf sowie eine den Innenraum 54 abschließende Deckscheibe 56 auf, wobei das Hologramm 40 vorzugsweise an der Deckscheibe angeordnet ist. In einer Weiterentwicklung kann an dem Hologramm 40 und/oder an der Deckscheibe 56 eine Retarderfolie und/oder eine Polarisationsfolie angeordnet sein.
In einer Weiterentwicklung kann die Projektionsvorrichtung 22 als kontaktanaloges Head-up-Display ausgestaltet sein. Als kontaktanaloges Head-up-Display können einem Betrachter Informationen mit der Umwelt überlagert werden.
In einer Weiterentwicklung kann die Projektionsvorrichtung 22 als autostereoskopisches Head-up-Display ausgestaltet sein. Mit einem autostereoskopischen Head-up-Display können einem Betrachter Informationen in dreidimensionaler Darstellung angezeigt werden.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 60 zur Anzeige von Bildern für einen Betrachter. Das Verfahren ist auf einer Projektionsvorrichtung ausführbar. Die Projektionsvorrichtung weist eine Bilderzeugungseinheit sowie ein Hologramm auf.
Zunächst werden mindestens zwei Bilddarstellungen erzeugt. In einem ersten Schritt 62 wird eine erste Bilddarstellung mittels einer Bilderzeugungseinheit einer Projektionsvorrichtung erzeugt und in einem zweiten Schritt 64 wird eine zweite Bilddarstellung mittels einer Bilderzeugungseinheit bzw. mittels der Bilderzeugungseinheit einer Projektionsvorrichtung erzeugt. Der erste Schritt 62 sowie der zweite Schritt 64 können parallel ausgeführt werden.
In einem dritten Schritt 66 wird das Licht der mindestens zwei Bilddarstellungen mittels eines Hologramms der Projektionsvorrichtung umgelenkt, wobei das Hologramm der Projektionsvorrichtung mindestens zwei optische Funktionen aufweist zur Darstellung der mindestens zwei Bilddarstellungen unabhängig voneinander.
In einem vierten Schritt 68 werden die mindestens zwei Bilddarstellungen an einer reflektierenden Fläche reflektiert, wobei die reflektierende Fläche in oder an einem Träger angeordnet ist. Ferner kann die reflektierende Fläche in die Windschutzscheibe integriert sein.
In einem fünften Schritt 70 wird die erste Bilddarstellung als ein erstes virtuelles Bild dargestellt sowie die zweite Bilddarstellung als ein zweites virtuelles Bild dargestellt.
In einer Ausführung wird das erste virtuelle Bild in einer ersten Entfernung zu dem Betrachter dargestellt sowie das zweite virtuelle Bild in einer zweiten Entfernung zu dem Betrachter dargestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011075884 A1 [0002]

Claims

Projektionsvorrichtung (22), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeich net, dass die Projektionsvorrichtung (22) eine Bilderzeugungseinheit (30) aufweist zur gleichzeitigen Erzeugung von mindestens zwei Bilddarstellungen, insbesondere einer ersten Bilddarstellung und einer zweiten Bilddarstellung, dass die Projektionsvorrichtung (22) ein Hologramm (40) zur Umlenkung des Lichts der mindestens zwei Bilddarstellungen aufweist und dass das Hologramm (40) der Projektionsvorrichtung (22) mindestens zwei optische Funktionen aufweist zur voneinander unabhängigen Umlenkung der mindestens zwei Bilddarstellungen.
Projektionsvorrichtung (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologramm (40) als ein Transmissionshologramm und/oder als ein Transmissions-Volumenhologramm ausgeführt ist.
Projektionsvorrichtung (22) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologramm (40) als ein Multiplex-Hologramm ausgeführt ist.
Projektionsvorrichtung (22) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologramm (40) der Projektionsvorrichtung (22) eine erste Seite aufweist, wobei die mindestens zwei Bilddarstellungen aus unterschiedlichen Richtungen auf die erste Seite des Hologramms (40) der Projektionsvorrichtung (22) auftreffen.
Projektionsvorrichtung (22) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologramm (40) eine erste optische Funktion aufweist zur Umlenkung der ersten Bilddarstellung und dass das Hologramm (40) eine zweite optische Funktion aufweist zur Umlenkung der zweiten Bilddarstellung unabhängig von der Umlenkung der ersten Bilddarstellung.
Projektionsvorrichtung (22) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Bilddarstellungen als virtuelle Bilder jeweils auf einer virtuellen Leinwand für einen Betrachter darstellbar sind, wobei die jeweiligen virtuellen Leinwände unterschiedliche Abstände zu dem Betrachter aufweisen.
Projektionsvorrichtung (22) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (22) mindestens eine Abbildungsoptik (32, 48) zur Ausrichtung der mindestens zwei Bilddarstellungen aufweist.
Projektionsvorrichtung (22) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderzeugungseinheit (30) eine Projektionsfläche (38) aufweist zur Darstellung der mindestens zwei Bilddarstellungen.
Projektionsvorrichtung (22) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsfläche (38) zwei Bildbereiche aufweist.
Projektionsvorrichtung (22) nach einem der vorherigen Ansprüche 8-9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Projektionsfläche (38) auf einer ersten Seite der Projektionsfläche (38) eine Blende angeordnet ist zur Trennung der mindestens zwei Bilddarstellungen und/oder zur Verminderung der gegenseitigen Beeinflussung der mindestens zwei Bilddarstellungen, wobei die mindestens zwei Bilddarstellungen auf der ersten Seite der Projektionsfläche (38) darstellbar sind.
Projektionsvorrichtung (22) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (22) einen Innenraum (54) aufweist sowie eine den Innenraum (54) abschließende Deckscheibe (56), wobei das Hologramm (40) an der Deckscheibe (56) angeordnet ist.
Projektionsvorrichtung (22) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologramm (40) zur Umlenkung der mindestens zwei Bilddarstellungen auf eine reflektierende Fläche außerhalb der Projektionsvorrichtung (22) vorgesehen ist, wobei die reflektierenden Fläche in oder an einem Träger angeordnet ist.
Projektionsvorrichtung (22) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hologramm (40) und/oder an der Deckscheibe (56) eine Retarderfolie und/oder eine Polarisationsfolie angeordnet ist.
Verfahren zur Anzeige von Bildern für einen Betrachter, insbesondere einen Benutzer eines Kraftfahrzeugs, mit den folgenden Schritten: Erzeugung von mindestens zwei Bilddarstellungen, insbesondere einer ersten Bilddarstellung und einer zweiten Bilddarstellung, mittels einer Bilderzeugungseinheit (30) einer Projektionsvorrichtung (22), Umlenkung des Lichts der mindestens zwei Bilddarstellungen mittels eines Hologramms (40) der Projektionsvorrichtung (22), wobei das Hologramm (40) der Projektionsvorrichtung (22) mindestens zwei optische Funktionen aufweist zur Darstellung der mindestens zwei Bilddarstellungen unabhängig voneinander, Reflektieren der mindestens zwei Bilddarstellungen an einer reflektierenden Fläche, wobei die reflektierenden Fläche in oder an einem Träger angeordnet ist, Darstellen der ersten Bilddarstellung als ein erstes virtuelles Bild und Darstellen der zweiten Bilddarstellung als ein zweites virtuelles Bild.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das erste virtuelle Bild in einer ersten Entfernung zu dem Betrachter dargestellt wird und wobei das zweite virtuelle Bild in einer zweiten Entfernung zu dem Betrachter dargestellt wird.