DE102020114693A1 - Scheibenverbund mit einem integrierten holografisch optischen Element für eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug - Google Patents

Scheibenverbund mit einem integrierten holografisch optischen Element für eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheibenverbund für eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug, insbesondere eine Fahrzeugscheibe oder eine Combinerscheibe. Dabei ist der Scheibenverbund zur Reflexion eines Projektionslichtstrahlenbündels mit einem Anzeigeinhalt zum Benutzer zum Erzeugen eines virtuellen Bilds in dessen Blickfeld hinter dem Scheibenverbund ausgebildet und zumindest teilweise transparent. Hierzu umfasst der Scheibenverbund mindestens zwei miteinander verbundene Scheiben aus Kunststoff oder Glas mit einem dazwischen integrierten holografisch optischen Element in Form eines sich entlang der beiden Scheiben erstreckenden Polarisationshologramms, welches eine vorbestimmte, in einer Hologrammfläche auf einer Wellenlängenskala des Projektionslichts örtlich veränderliche Phasenverschiebung im Projektionslichtstrahlenbündel bewirkt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen Scheibenverbund, insbesondere eine Fahrzeugscheibe, mit einem zwischen zwei Scheiben aus Kunststoff oder Glas integrierten holografisch optischen Element (HOE). Der Scheibenverbund ist für eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug oder einem anderen Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug, ausgebildet. Das Hologramm ist dabei zur Reflexion definierter Wellenlängen ausgebildet und stellt einen teiltransparenten Spiegel definierter Geometrie dar. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Blickfeldanzeigevorrichtung sowie ein damit ausgestattetes Fahrzeug.
  • Technischer Hintergrund
  • Blickfeldanzeigevorrichtungen in einem Fahrzeug sind insbesondere unter der Bezeichnung Head-up-Display (HUD) bekannt. Damit wird beispielsweise für einen Fahrer ein Anzeigeinhalt, wie eine Angabe über eine Geschwindigkeitsbegrenzung oder andere Navigations- und Fahrzeugbedienungshinweise, in Form eines virtuellen Bilds dem vom Fahrer beobachteten realen Umgebungsbild vor dem Fahrzeug überlagert. Hierzu umfasst eine Blickfeldanzeigevorrichtung in der Regel eine in der Instrumententafel eingebaute Projektionseinheit, die im Betrieb ein Projektionslichtstrahlenbündel mit gewünschtem Anzeigeinhalt erzeugt und es über Reflexion an der Frontscheibe oder an einer extra davor angeordneten Combinerscheibe ins Blickfeld des Fahrers projiziert.
  • Um dem Fahrer eine Augenanpassung beim Blickwechsel zwischen der vorausliegenden Straße und der abzulesenden Anzeige weitgehend zu ersparen, wird das virtuelle Bild dabei typischerweise in einiger Entfernung vor dem Fahrzeug erzeugt. Um diese und andere Abbildungseigenschaften zu erreichen, sind Projektionseinheiten bei Head-up-Displays für den Automobilbereich klassisch mittels konkaver Spiegel aufgebaut, deren Größe jedoch linear mit der Bildgröße des virtuellen Anzeigebilds und eines damit abdeckbaren Blickfelds (auch Field-of-View, FoV genannt) skaliert. Um das abdeckbare Field-of-View beispielsweise für eine an realen Umgebungsobjekten orientierte kontaktanaloge AR-Anzeige (Augmented Reality) deutlich zu erweitern, müsste bei dieser klassischen HUD-Bauweise (die auch als „Spiegeltechnologie“ oder „Spiegel-HUD“ bezeichnet wird) ein entsprechend großer Konkavspiegel in der Instrumententafel integriert werden, was - wenn überhaupt - nur mit erheblichen Kompromissen für Design und Funktionalität aufgrund des begrenzten verfügbaren Bauraums im Fahrzeuginnenraum und einer entsprechend großen Öffnung für das austretende Projektionslichtstrahlenbündel in der Instrumententafel realisierbar ist.
  • Eine Möglichkeit, den Bauraum zu reduzieren, ist die Erhöhung der Vergrößerungswirkung in der Frontscheibe, die als letztes optisches Element in einem Head-Up-Display-System bei konventioneller Auslegung praktisch keine Vergrößerungswirkung hat. Um gleichzeitig die Transmissionsoptik beim Blick durch die Frontscheibe nicht etwa durch eine Verzerrung etc. zu verschlechtern, sollte das darin zu integrierende optische Element nur in Reflexion wirken, was typischerweise mit einem holographisch optischen Element (HOE) erreicht werden kann.
  • In diesem Zusammenhang sind für Blickfeldanzeigevorrichtungen in Kraftfahrzeugen Ansätze bekannt, ein holografisch optisches Element in die Frontscheibe zu integrieren, das beispielsweise die optische Funktion eines für die klassische Projektionseinheit üblichen Konkavspiegels übernimmt. Damit wird eine kompaktere HUD-Bauart ohne Konkavspiegel ermöglicht, die auch als holografisches Head-up-Display bekannt ist. Hierzu ist es beispielsweise aus US 4,998,784 A bekannt, ein Hologramm zunächst als eine flache Folie mit erforderlichen optischen Eigenschaften auf einem separaten flexiblen Substrat herzustellen und dann zwischen zwei Glasscheiben eines für Fahrzeugscheiben typischen VSG-Aufbaus (Verbund-Sicherheitsglas) mithilfe eines diese verbindenden Schmelzklebstoffs PVB (Polyvinylbutyral) einzulaminieren. Das flexible Substrat, auf dem das Hologramm ursprünglich erzeugt wurde, wird dabei noch vor dem endgültigen Laminationsvorgang von dem Hologramm abgezogen oder chemisch aufgelöst und ist somit in der resultierenden Fahrzeugscheibe nicht mehr enthalten. Beim konventionellen Laminieren von derartigen HOE-Folien in einem Scheibenverbund werden sie recht hohen Drücken von bis zu 12-15 bar und Temperaturen von bis zu 130-140 °C ausgesetzt.
  • Bisherige Ansätze dieser Art betreffen das Schreiben von Phasen-Volumenhologrammen in ein in Verbund-Sicherheitsglas (VSG) integriertes, photosensitives Material, das bei Belichtung lokal (auf der Skala der Lichtwellenlänge) seinen Brechungsindex ändert, z. B. Fotopolymer, Silberhalogenid oder Dichromatgelatine. Bei einer direkten Integration derartiger HOE-Folien in eine herkömmliche VSG-Frontscheibe kann es allerdings zu einem temperaturabhängigen Ein- und Ausdiffundieren von Weichmachern aus einer im VSG für die Verklebung der beiden Scheiben verwendeten PVB-Folie in das holographische Material kommen, was die optischen Eigenschaften des HOE verändern kann.
  • Andererseits ist in der Literatur allgemein im Zusammenhang mit der Herstellung optischer Elemente neben derartigen Phasen-Volumenhologrammen eine andere Klasse von Hologrammen, nämlich Polarisationshologramme, bekannt, die auf zirkular polarisiertes Licht so wirken, wie dünne Hologramme bzw. diffraktive Oberflächenstrukturen auf linear polarisiertes Licht wirken. Man kann zeigen, dass zirkular polarisierte Wellen bei Durchtritt durch ein optisch anisotropes Medium eine Phasenverschiebung erfahren, die von dem Winkel der schnellen Achse des Mediums abhängt, vgl. z. B. Fratz, Markus: Herstellung polarisationsholographischer optischer Elemente durch Laserbelichtung in Azobenzen-Polymeren, 2010 (Dissertation). Polarisationshologramme sind insofern optisch anisotrope (doppelbrechende) Medien mit auf Wellenlängenskala örtlich veränderlicher Richtung der schnellen Achse.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen alternativen und insbesondere im Hinblick auf oben genannte Probleme und Zielsetzungen verbesserten Scheibenverbund mit einem zwischen zwei Scheiben aus Kunststoff oder Glas integrierten holografisch optischen Element (HOE) für eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug anzugeben. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Scheibenverbunds, eine entsprechende Blickfeldanzeigevorrichtung und ein damit ausgestattetes Fahrzeug anzugeben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird durch einen Scheibenverbund gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung, eine entsprechenden Blickfeldanzeigevorrichtung und ein damit ausgestattetes Fahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Alle in den Ansprüchen und der Beschreibung für den Scheibenverbund genannten weiterführenden Merkmale und Wirkungen gelten auch in Bezug auf das Herstellungsverfahren, die Blickfeldanzeigevorrichtung und das damit ausgestattete Fahrzeug, wie auch umgekehrt.
  • Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Scheibenverbund, insbesondere eine Fahrzeugscheibe oder eine Combinerscheibe, für eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug vorgesehen. Dabei ist die Blickfeldanzeigevorrichtung, die insbesondere als ein Head-up-Display (HUD) ausgebildet sein kann, und damit auch der genannte Scheibenverbund zum Einblenden eines virtuellen Bilds ins Blickfeld eines Benutzers ausgebildet, der ein Fahrer oder ein anderer Insasse des Fahrzeugs ist, und eignet sich insbesondere für eine großflächige Anzeige virtueller Bilder für AR-Anwendungen (Augmented Reality). Beim Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug oder aber ein beliebiges anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug handeln.
  • Dabei ist der Scheibenverbund auf dessen einem Benutzer zugewandter Seite dazu ausgebildet, ein im Betrieb der Blickfeldanzeigevorrichtung von einer geeigneten bildgebenden Einheit erzeugtes Projektionslichtstrahlenbündel mit einem Anzeigeinhalt so zu den Augen des Benutzers zu reflektieren, dass der Anzeigeinhalt dem Benutzer in Form eines virtuellen Bilds in dessen Blickfeld hinter dem Scheibenverbund dargestellt wird.
  • Hierzu umfasst der Scheibenverbund mindestens zwei miteinander verbundene Scheiben aus Kunststoff oder Glas mit einem dazwischen integrierten holografisch optischen Element (HOE) in Form eines sich entlang der beiden Scheiben erstreckenden Polarisationshologramms. Dabei ist das Polarisationshologramm dazu ausgebildet, eine vorbestimmte, in einer benutzerseitigen Hologrammfläche auf einer Wellenlängenskala des zu verwendenden Projektionslichts örtlich veränderliche Phasenverschiebung der Projektionslichtstrahlenbündel zu bewirken. Das Polarisationshologramm entspricht funktional einem dünnen Hologramm bzw. einer diffraktiven Oberflächenstruktur. Wie eingangs erwähnt, kann ein Polarisationshologramm insbesondere auf zirkular polarisiertes Licht so wirken, wie eine diffraktive Oberflächenstruktur auf linear polarisiertes Licht wirkt.
  • Im Übrigen kann der Aufbau des Scheibenverbunds beispielsweise demjenigen eines eingangs genannten herkömmlichen Verbund-Sicherheitsglases (VSG) entsprechen. Je nach Anwendung, beispielsweise je nachdem, ob der Scheibenverbund als eine Frontscheibe oder als ein im Inneren des Fahrzeugs untergebrachte Combinerscheibe ausgebildet ist, kann eine oder beide der genannten Scheiben aus Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat o. Ä., oder aus Glas, beispielsweise Kalk-Natron-, Borosilikat- oder Aluminiumsilikatglas o. Ä., mit einer Dicke von beispielsweise etwa 1 bis 2 mm gefertigt sein. Es kann sich aber bei zumindest einer der Scheiben auch um eine Dünnglasscheibe beispielsweise aus Kalk-Natron-, Borosilikat- oder Aluminiumsilikatglas mit einer deutlich geringeren Wandstärke im Vergleich zu den bei Fahrzeugverglasung allgemein verwendeten Glasscheiben handeln, deren Wandstärken typischerweise im Bereich von 1,6 mm oder 1,8 mm liegen und deren Handling daher zur Vermeidung von Glasbruch äußerst komplex sein kann. Eine geeignete flache Dünnglasscheibe kann beispielsweise eine Wandstärke von weniger als 1 mm, als 0,75 mm, als 0,5 mm, als 0,25 mm, als 0,1 mm, als 0,075 mm, als 0,05 mm oder als 0,03 mm oder sogar im Bereich von etwa 0,025 mm besitzen, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge zunehmend bevorzugt. Das verwendete Dünnglas kann dabei beispielsweise in an sich bekannter Weise chemisch gehärtet sein und daher deutlich weniger zerbrechlich als eine dicke Glasscheibe sein und bei Bedarf einer Verformung zu einer gewünschten Oberflächengeometrie bei deutlich niedrigeren Temperaturen zugänglich sein.
  • Insbesondere kann das Polarisationshologramm dabei benutzerseitig für das einfallende Projektionslichtstrahlenbündel als ein vorbestimmtes abbildendes optisches Element, beispielsweise mit der optischen Wirkung eines Konkavspiegels einer vorbestimmten Krümmung und/oder zur Korrektur vorbestimmter Abbildungsfehler im Strahlengang der Blickfeldanzeigevorrichtung, ausgebildet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Polarisationshologramm für das benutzerseitig einfallende Projektionslichtstrahlenbündel als ein optisch anisotropes oder doppelbrechendes Medium mit einer auf einer Wellenlängenskala des zu verwendenden Projektionslichts örtlich, d. h. entlang der Hologrammfläche, veränderlichen Richtung einer schnellen Achse des optisch anisotropen Mediums ausgebildet. Das Polarisationshologramm hat dabei lokal, d. h. auf der Wellenlängenskala des zu verwendenden Projektionslichts, jeweils die Wirkung eines entsprechend ausgerichteten λ/2-Plättchens auf das Projektionslicht. Wie eingangs erwähnt ist es beispielsweise bekannt, dass zirkular polarisierte Wellen bei Durchtritt durch ein optisch anisotropes Medium eine Phasenverschiebung erfahren, die von dem Winkel der schnellen Achse des Mediums und dem Brechungsindexunterschied zwischen schneller und langsamer Achse abhängt, vgl. z. B. Fratz, Markus: Herstellung polarisationsholographischer optischer Elemente durch Laserbelichtung in Azobenzen-Polymeren, 2010 (Dissertation).
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Polarisationshologramm eine Flüssigkristallanordnung, in der eine Konfiguration, Anordnung und/oder Ausrichtung der Flüssigkristalle entlang der Hologrammfläche auf einer Wellenlängenskala des zu verwendenden Projektionslichts örtlich variiert, um die entsprechend örtlich veränderliche vorbestimmte Phasenverschiebung des Projektionslichts zu bewirken. Es kann sich dabei insbesondere um eine cholesterische Flüssigkristallschicht (CLC-Schicht) handeln.
  • Die Verwendung einer Flüssigkristallanordnung, und insbesondere einer CLC-Anordnung, für die Herstellung des Polarisationshologramms kann im Vergleich zu möglichen Alternativen für die vorliegende Integration eines Hologramms in einem Scheibenverbund beispielsweise prozesstechnisch und/oder im Hinblick auf die verwendeten Materialien besonders günstig sein, da eine Anordnung bzw. Ausrichtung der Flüssigkristalle und/oder das Vorsehen schützender Substrate für Flüssigkristallschichten zu etablierten und im Herstellprozess typischerweise ohnehin vorgesehenen Prozessschritten gehören, was eine Integration des Polarisationshologramms in einem Scheibenverbund vereinfachen und begünstigen kann. Insbesondere kann eine solche Flüssigkristallanordnung aufgrund von deren vorgegebener innerer Struktur auch besonders stabil gegenüber äußeren Einflüssen, beispielsweise der eingangs erwähnten Diffusion etwaiger Substanzen wie Weichmacher aus angrenzenden Verbindungsschichten, sein.
  • Das Polarisationshologramm kann aber grundsätzlich auch in jeder anderen Weise ausgebildet sein, die sich für die hierin beschriebene Funktionalität eignet. Insbesondere kann auch die oben erwähnte Herstellung polarisationsholographischer optischer Elemente durch Laserbelichtung in Azobenzen-Polymeren geeignet sein.
  • Bei einer spezifischen Ausgestaltung des Scheibenverbunds ist das Polarisationshologramm darin an beiden Seiten, d. h. benutzerseitig und rückseitig, jeweils von einem Substrat geschützt, das mittels einer geeigneten Verbindungschicht, beispielsweise einem Schmelzklebstoff wie PVB (Polyvinylbutyral), mit der jeweiligen Scheibe verbunden ist. Das jeweilige Substrat kann aus einem beliebigen Material mit für die hierin beschriebene optische Funktionalität des Scheibenverbunds und die Integration in der Verbundscheibe geeigneten Eigenschaften, insbesondere aus einem Polymermaterial wie z. B. PET oder TAC, hergestellt sein.
  • Insbesondere kann der Scheibenverbund der hierin dargelegten Art eine vorbestimmte gekrümmte, d. h. von einer ebenen Oberflächenform abweichende, Oberflächengeometrie haben, die insbesondere um mindestens zwei verschiedene und/oder zueinander verschränke Geometrieachsen gekrümmt sein kann. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Scheibenverbund als eine Frontscheibe eines Fahrzeugs oder deren Bestandteil ausgebildet ist. Auch eine extra vorgesehene Combinerscheibe kann - falls zweckdienlich - gekrümmt sein. Für die vorliegende optische Funktionalität ist eine gekrümmte Oberflächengeometrie nicht erforderlich, sodass der Scheibenverbund, insbesondere die mindestens zwei Scheiben und das Polarisationshologramm, eben ausgestaltet sein können. Andererseits ist aber eine gekrümmte Oberflächengeometrie auch nicht hinderlich für hierin beschriebene optische Funktionalität, wobei eine vorgegebene Scheibenkrümmung bei der Herstellung des Polarisationshologramms beispielsweise bei der Berechnung seiner Hologrammfunktion berücksichtigt werden muss.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen eines Scheibenverbunds der hierin dargelegten Art vorgesehen. Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte:
    • - Berechnung einer Hologrammfunktion, die vorbestimmte gewünschte optische Wirkungen und Eigenschaften des Hologramms umfasst;
    • - Bestimmung einer für die berechnete Hologrammfunktion erforderlichen örtlichen Verteilung einer Phasenverschiebung über die benutzerseitige Hologrammfläche;
    • - Definition einer zum Bewirken der so bestimmten Phasenverschiebung erforderlichen Struktur des Polarisationshologramms, insbesondere einer Konfiguration, Anordnung und/oder Ausrichtung der Flüssigkristalle in einer Flüssigkristallschicht;
    • - Herstellung des Polarisationshologramms, insbesondere einer Flüssigkristallanordnung, mit der so definierten Struktur; und
    • - eine Integration des Polarisationshologramms im Scheibenverbund, die insbesondere nach den zuvor genannten Schritten durchgeführt werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug zum Einblenden eines virtuellen Bilds ins Blickfeld eines Benutzers vorgesehen. Die Blickfeldanzeigevorrichtung umfasst dabei:
    • - eine bildgebende Einheit, insbesondere in Form eines oder mehrerer Displays, die zur Erzeugung eines Projektionslichtstrahlenbündels mit einem Anzeigeinhalt ausgebildet ist, sowie
    • - einen Scheibenverbund der hierin dargelegten Art, der derart im Strahlengang des von der bildgebenden Einheit erzeugten Projektionslichtstrahlenbündels vor einem Benutzer angeordnet ist, dass dahinter ein ins Blickfeld des Benutzers eingeblendetes virtuelles Bild im Betrieb der Blickfeldanzeigevorrichtung erzeugt wird.
  • Insbesondere kann das Projektionslicht im auf den Scheibenverbund benutzerseitig einfallenden Projektionslichtstrahlenbündel zirkulär polarisiert sein. Da grundsätzlich alle für die genannte Funktion der Blickfeldanzeigevorrichtung erforderlichen optischen Funktionen und Eigenschaften, wie Vergrößerung, optische Abbildung, Korrektur etwaiger Abbildungsfehler, Einfalls- und Reflexionswinkelselektivität, Wellenlängenselektivität u.v.m. durch eine geeignete Ausbildung des Polarisationshologramms erzielt werden können, kann die bildgebende Einheit räumlich kompakt, insbesondere in Form eines oder mehrerer Displays, d. h. beispielsweise in Flachbauweise, ausgebildet sein, was eine Integration im Fahrzeug auch bei großen Bildflächen des virtuellen Bilds möglich macht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug oder ein beliebiges anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug, vorgesehen. Das Fahrzeug umfasst dabei:
    • - eine Frontscheibe und eine darunter angeordnete Instrumententafel; sowie
    • - eine Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art, deren Scheibenverbund als die Frontscheibe oder als deren Bestandteil oder als eine im Fahrzeuginnenraum angeordnete Combinerscheibe ausgebildet ist. Dabei kann die bildgebende Einheit insbesondere in, an oder auf der Instrumententafel, beispielsweise in oder auf deren Oberfläche, angeordnet sein.
  • Figurenliste
  • Die obigen Aspekte der Erfindung und deren Ausführungsformen und spezifische Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 in einer schematischen Querschnittsansicht einen Abschnitt eines Scheibenverbunds der hierin dargelegten Art, insbesondere einer Fahrzeugscheibe, mit einem zwischen zwei Scheiben integrierten Polarisationshologramm mit einer Flüssigkristallanordnung; und
    • 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens der hierin dargelegten Art zur Herstellung des Scheibenverbunds gemäß der 1.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Alle weiter oben in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen erwähnten verschiedenen Ausführungsformen, Varianten und spezifischen Ausgestaltungsmerkmale des Scheibenverbunds, des Verfahrens zu dessen Herstellung, der Blickfeldanzeigevorrichtung und des Fahrzeugs gemäß den obigen Aspekten der Erfindung können bei dem in den 1 und 2 gezeigten Beispiel implementiert sein. Sie werden daher nachfolgend nicht alle nochmals wiederholt. Das Gleiche gilt entsprechend für die weiter oben bereits angegebenen Begriffsdefinitionen und Wirkungen in Bezug auf einzelne Merkmale, die in 1 und 2 gezeigt sind.
  • 1 zeigt einen Abschnitt eines fertigen Scheibenverbunds 1 in einer stark vereinfachten und nicht maßstabsgetreuen Querschnittsansicht, die allein dessen Schichtaufbau veranschaulicht. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in 1 die einzelnen Schichten oder Lagen des Scheibenverbunds 1 gerade und mit nicht maßstabsgetreu vergrößerten Dicken dargestellt, während der Scheibenverbund 1 insgesamt und daher auch jede einzelne der gezeigten Schichten nicht nur eine ebene, sondern insbesondere auch eine gekrümmte Oberflächengeometrie haben kann, die nicht dargestellt ist. Insbesondere kann es sich dabei um eine Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs (nicht gezeigt) handeln.
  • In diesem Beispiel ist ein Polarisationshologramm 2, das eine in 1 nicht näher dargestellte Flüssigkristallanordnung wie eine CLC-Schicht weiter oben beschriebener Art aufweist, zwischen zwei Scheiben 3 und 4 integriert, die beispielsweise Glasscheiben eines im Übrigen für Fahrzeugscheiben typischen VSG-Aufbaus (Verbund-Sicherheitsglas) sein können. Das Polarisationshologramm 2 ist an dessen beiden Seiten, d. h. in 1 einer beispielsweise benutzerseitigen Hologrammfläche 2a und einer von dieser abgewandten Rückseite 2b, jeweils von einem Substrat 5 bzw. 6 geschützt, das mittels einer geeigneten Verbindungschicht 7 beispielsweise aus Schmelzklebstoff PVB (Polyvinylbutyral), mit der jeweiligen Scheibe 3 bzw. 4 verbunden ist. Die genannten Substrate 5 und 6 sind dabei beispielsweise aus einem Polymer wie PET oder TAC ausgebildet.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens der hierin dargelegten Art zur Herstellung des Scheibenverbunds gemäß der 1. In diesem Beispiel umfasst das Verfahren folgende Schritte:
    • Schritt S1: Berechnung einer Hologrammfunktion, die vorbestimmte gewünschte optische Wirkungen und Eigenschaften des Polarisationshologramms 2 umfasst;
    • Schritt S2: Bestimmung einer für die berechnete Hologrammfunktion erforderlichen örtlichen Verteilung einer Phasenverschiebung über die benutzerseitige Hologrammfläche 2a;
    • Schritt S3: Definition einer zum Bewirken der so bestimmten Phasenverschiebung erforderlichen Struktur des Polarisationshologramms 2, d. h. einer Konfiguration, Anordnung und/oder Ausrichtung von Flüssigkristallen in dessen Flüssigkristallschicht;
    • Schritt S4: Herstellung des Polarisationshologramms 2, d. h. einer Flüssigkristallanordnung mit der so definierten Struktur, zwischen Substraten 5 und 6; und
    • Schritt S5: anschließende Integration des so hergestellten Polarisationshologramms 2 im Scheibenverbund 1.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Scheibenverbund
    2
    Polarisationshologramm
    2a
    benutzerseitige Hologrammfläche
    2b
    Rückseite des Polarisationshologramms
    3
    Scheibe
    4
    Scheibe
    5
    Substrat
    6
    Substrat
    7
    Verbindungsschicht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4998784 A [0005]

Claims (9)

  1. Scheibenverbund (1) für eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug, insbesondere eine Fahrzeugscheibe oder eine Combinerscheibe, wobei der Scheibenverbund (1) - zur Reflexion eines Projektionslichtstrahlenbündels mit einem Anzeigeinhalt zu einem Benutzer zum Erzeugen eines virtuellen Bilds in dessen Blickfeld hinter dem Scheibenverbund (1) ausgebildet und zumindest teilweise transparent ist und hierzu - mindestens zwei miteinander verbundene Scheiben (3, 4) aus Kunststoff oder Glas mit einem dazwischen integrierten holografisch optischen Element in Form eines sich entlang der beiden Scheiben erstreckenden Polarisationshologramms (2) aufweist, welches eine vorbestimmte, in einer Hologrammfläche (2a) auf einer Wellenlängenskala des Projektionslichts örtlich veränderliche Phasenverschiebung im Projektionslichtstrahlenbündel bewirkt.
  2. Scheibenverbund (1) nach Anspruch 1, bei dem das Polarisationshologramm (2) - benutzerseitig für das einfallende Projektionslichtstrahlenbündel als ein vorbestimmtes abbildendes optisches Element, insbesondere mit der optischen Wirkung eines Konkavspiegels einer vorbestimmten Krümmung und/oder zur Korrektur vorbestimmter Abbildungsfehler im Strahlengang der Blickfeldanzeigevorrichtung, ausgebildet ist.
  3. Scheibenverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polarisationshologramm (2) eine Flüssigkristallanordnung, insbesondere eine CLC-Schicht, aufweist, in der eine Konfiguration, Anordnung und/oder Ausrichtung der Flüssigkristalle entlang der benutzerseitigen Hologrammfläche (2a) auf einer Wellenlängenskala des zu verwendenden Projektionslichts örtlich variiert, um die entsprechend örtlich veränderliche vorbestimmte Phasenverschiebung des Projektionslichts zu bewirken.
  4. Scheibenverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem das Polarisationshologramm (2) an beiden Seiten (2a, 2b) jeweils von einem Substrat (5, 6) geschützt ist, das mittels einer geeigneten Verbindungschicht (7) mit der jeweiligen Scheibe (5, 6) verbunden ist.
  5. Scheibenverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer vorbestimmten gekrümmten Oberflächengeometrie, die insbesondere um mindestens zwei verschiedene und/oder zueinander verschränke Geometrieachsen gekrümmt ist.
  6. Verfahren zum Herstellen eines Scheibenverbunds (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Berechnung einer Hologrammfunktion, die vorbestimmte gewünschte optische Wirkungen und Eigenschaften des Hologramms umfasst; - Bestimmung einer für die berechnete Hologrammfunktion erforderlichen örtlichen Verteilung einer Phasenverschiebung über die benutzerseitige Hologrammfläche (2a); - Definition einer zum Bewirken der so bestimmten Phasenverschiebung erforderlichen Struktur, insbesondere einer Konfiguration, Anordnung und/oder Ausrichtung der Flüssigkristalle in einer Flüssigkristallschicht, des Polarisationshologramms (2); - Herstellung des Polarisationshologramms (2), insbesondere einer Flüssigkristallanordnung, mit der so definierten Struktur; und - eine insbesondere anschließende Integration des Polarisationshologramms (2) im Scheibenverbund (1).
  7. Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug zum Einblenden eines virtuellen Bilds ins Blickfeld eines Benutzers, umfassend: - eine bildgebende Einheit, insbesondere ein oder mehrere Displays, die zur Erzeugung eines Projektionslichtstrahlenbündels (L) mit einem Anzeigeinhalt ausgebildet ist, sowie - einen Scheibenverbund (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der derart im Strahlengang des von der bildgebenden Einheit erzeugten Projektionslichtstrahlenbündels vor einem Benutzer angeordnet ist, dass dahinter ein ins Blickfeld des Benutzers eingeblendetes virtuelles Bild erzeugt wird.
  8. Blickfeldanzeigevorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Projektionslicht im auf den Scheibenverbund (1) benutzerseitig einfallenden Projektionslichtstrahlenbündel zirkulär polarisiert ist.
  9. Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, umfassend: - eine Frontscheibe und eine darunter angeordnete Instrumententafel; sowie - eine Blickfeldanzeigevorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, deren Scheibenverbund (1) als die Frontscheibe oder als deren Bestandteil oder als eine im Fahrzeuginnenraum angeordnete Combinerscheibe ausgebildet ist, wobei die bildgebende Einheit insbesondere in, an oder auf der Instrumententafel angeordnet ist.
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