DE102020209023A1

DE102020209023A1 - Projektionsfläche

Info

Publication number: DE102020209023A1
Application number: DE102020209023.8A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Fiess; Johannes Hofmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2022-01-20
Also published as: CN113960791A

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Projektionsfläche (30) für eine Projektionsvorrichtung (22) zur Erzeugung einer Bilddarstellung, wobei die Projektionsfläche (30) eine Vielzahl an ersten Teilhologrammen (34) mit einer ersten optischen Funktion und eine Vielzahl an zweiten Teilhologrammen (36) mit einer zweiten optischen Funktion und eine Vielzahl an Leerstellen (38) aufweist und wobei die ersten Teilhologramme (34) und zweiten Teilhologramme (36) derart angeordnet sind, dass diese jeweils durch Leerstellen (38) voneinander beabstandet angeordnet sind.

Description

Stand der Technik
Aus der DE 10 2011 083 662 A1 ist eine Anzeigevorrichtung für einen Insassen eines Fahrzeugs und Verfahren zur Generierung einer Anzeige in einem Sichtfeld des Insassen bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Vorgeschlagen wird eine Projektionsfläche für eine Projektionsvorrichtung zur Erzeugung einer Bilddarstellung, wobei die Projektionsfläche eine Vielzahl an ersten Teilhologrammen mit einer ersten optischen Funktion und eine Vielzahl an zweiten Teilhologrammen mit einer zweiten optischen Funktion und eine Vielzahl an Leerstellen aufweist. Die ersten Teilhologramme und zweiten Teilhologramme sind derart angeordnet, dass diese jeweils durch Leerstellen voneinander beabstandet angeordnet sind.
Ein Hologramm ist insbesondere ein Element mit holografisch-optischen Eigenschaften. Vorteilhafterweise wird bei einem Hologramm, das auch als holografisch optisches Element, bzw. HOE, bezeichnet werden kann, welches als Volumenhologramm realisiert ist, die Strahlumlenkung durch Beugung am Volumengitter vorgegeben. Hologramme lassen sich insbesondere sowohl in Transmission als auch in Reflexion fertigen bzw. verwenden und durch die freie Wahl von Einfallswinkel und Ausfallswinkel bzw. Beugungswinkel ermöglichen sie unterschiedliche Bauformen. Das holografische Beugungsgitter kann dabei beispielsweise in ein lichtempfindliches Material, z.B. ein lichtempfindliches Photopolymer, oder eine dünne, photosensitive Folie belichtet sein.
Der Vorteil der vorliegenden Projektionsfläche liegt darin, dass einem Betrachter die Projektionsfläche eine Bilddarstellung zuverlässig und/oder sicher dargestellt werden kann. Vorteilhafterweise können Störungen, beispielsweise durch Umgebungslicht, zum Beispiel durch Sonneneinstrahlung oder die Lichtstrahlen von Straßenlampen, reduziert werden, wodurch die Bilddarstellung insbesondere klar dargestellt werden kann und die Wahrscheinlichkeit von Wechselwirkungen und Störeffekten reduziert werden kann. Weiterhin können insbesondere Störeffekte, zum Beispiel wahrgenommene Trübungen und/oder Mäßigkeit, reduziert werden. Hierdurch kann eine hohe optische Güte der Projektionsfläche, insbesondere eine hohe Transparenz und eine geringe Streuung, realisiert werden. Mittels der Leerstellen können insbesondere Kanteneffekte an den Teilhologrammen reduziert werden, wodurch die Bilddarstellung schärfer bzw. klarer dargestellt werden kann. Durch das Einbringen von Leerstellen können insbesondere Gitterbeugungseffekte an der intermittierenden Struktur der Projektionsfläche weitgehend reduziert bzw. unterdrückt werden. Weiterhin kann mittels der Verwendung der Leerstellen die Transparenz der Projektionsfläche erhöht werden. Hierdurch kann ein Betrachter insbesondere sicher und/oder zuverlässig den Bereich in Blickrichtung eines Betrachters hinter der Projektionsfläche durch die Projektionsfläche hindurch wahrnehmen.
In einer beispielhaften Ausführung können die ersten Teilhologramme und die zweiten Teilhologramme jeweils von Leerstellen umgeben angeordnet sein. Hierdurch kann insbesondere die Beeinflussung der unterschiedlichen Teilhologramme reduziert werden, wodurch die Bilddarstellung insbesondere zuverlässig dargestellt werden kann und/oder eine Transparenz der Projektionsfläche erhöht werden kann. Ferner können Störeffekte reduziert werden.
In einer Weiterentwicklung können die Leerstellen eine hohe Transparenz aufweisen. Hierdurch kann ein Betrachter der Projektionsfläche den Bereich hinter der Projektionsfläche durch die Leerstellen insbesondere sicher und/oder zuverlässig wahrnehmen. Beispielsweise kann ein Betrachter eine Umgebung in Blickrichtung eines Betrachters hinter der Projektionsfläche wahrnehmen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Teilhologramme, insbesondere die ersten Teilhologramme und die zweiten Teilhologramme, einen Anteil von 10 bis 60 Prozent, insbesondere 15 bis 50 Prozent, insbesondere 20 bis 35 Prozent, insbesondere 25 Prozent, der Projektionsfläche einnehmen. Hierdurch kann insbesondere eine Transparenz der Projektionsfläche erhöht werden, wodurch ein Betrachter insbesondere den Bereich in Blickrichtung eines Betrachters hinter der Projektionsfläche sicher und/oder zuverlässig wahrnehmen kann. Weiterhin kann durch die Verwendung der Leerstellen eine gegenseitige Beeinflussung der Teilhologramme reduziert werden, wodurch insbesondere Störeffekte bei der Bilddarstellung auf der Projektionsfläche reduziert werden können.
In einer beispielhaften Ausgestaltung können die Teilhologramme als Gitterstruktur, insbesondere volumenholografische Gitterstruktur, ausgebildet sein. Lichtstrahlen, welche auf die Teilhologramme fallen, können mittels der Teilhologramme, insbesondere mittels Beugung, vorzugsweise sicher und/oder zuverlässig umgelenkt, insbesondere gebeugt, werden. Hierdurch kann einem Betrachter der Projektionsfläche eine Bilddarstellung zuverlässig dargestellt werden.
Weiterhin kann eine oder die Gitterstruktur der Teilhologramme als gekrümmtes Volumengitter als Krümmung ausgebildet sein. Das gekrümmte Volumengitter kann insbesondere Gitterebenen, insbesondere definierte bzw. wohldefinierte Gitterebenen, aufweisen. Hierdurch kann eine zuverlässige Umlenkung, insbesondere Beugung, von Lichtstrahlen an der Gitterstruktur der Teilhologramme gewährleistet werden, wodurch eine sichere und/oder zuverlässige Darstellung einer Bilddarstellung auf der Projektionsfläche gewährleistet werden kann.
In einer beispielhaften Ausführung können die ersten Teilhologramme mit der ersten optischen Funktion Lichtstrahlen einer ersten Wellenlänge umlenken und die zweiten Teilhologramme mit der zweiten optischen Funktion Lichtstrahlen einer zweiten Wellenlänge umlenken. Hierdurch können Lichtstrahlen mit unterschiedlicher Wellenlänge an den jeweiligen Teilhologrammen umgelenkt bzw. gebeugt werden, wodurch eine Bilddarstellung auf der Projektionsfläche insbesondere zuverlässig dargestellt werden kann. Beispielsweise können die Lichtstrahlen der ersten Wellenlänge oder zweiten Wellenlänge Lichtstrahlen der Farben Rot, Grün oder Blau sein.
In einer Weiterentwicklung kann jedes Teilhologramm eine unterschiedliche Winkelcharakteristik aufweisen. Hierdurch kann insbesondere durch die optische Funktion der Teilhologramme die Abstrahlcharakteristik eines Projektors berücksichtigt werden, welcher Lichtstrahlen in Richtung der Projektionsfläche aussendet. Weiterhin stimmt hierdurch insbesondere die vom Betrachter der Projektionsfläche wahrgenommene Bilddistanz mit der Distanz des Betrachters zu Projektionsfläche zumindest annähernd überein. Hierdurch kann eine Bilddarstellung insbesondere zuverlässig und/oder komfortabel auf der Projektionsfläche dargestellt werden.
Vorteilhafterweise kann die Projektionsfläche eine Vielzahl an dritten Teilhologrammen mit einer dritten optischen Funktion aufweisen, wobei die ersten Teilhologramme und zweiten Teilhologramme und die dritten Teilhologramme derart angeordnet sind, dass diese jeweils durch Leerstellen voneinander beabstandet angeordnet sind. Hierdurch kann eine Bilddarstellung insbesondere zuverlässig und/oder klar auf der Projektionsfläche dargestellt werden. In einer beispielhaften Weiterentwicklung können die dritten Teilhologramme mit der dritten optischen Funktion Lichtstrahlen einer dritten Wellenlänge umlenken. Beispielsweise können die Lichtstrahlen der dritten Wellenlänge Lichtstrahlen der Farbe Rot, Grün oder Blau sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Teilhologramme, insbesondere die ersten Teilhologramme und die zweiten Teilhologramme, einen Anteil von 10 bis 60 Prozent, insbesondere 15 bis 50 Prozent, insbesondere 20 bis 35 Prozent, insbesondere 25 Prozent, der Projektionsfläche einnehmen.
Weiterhin vorgeschlagen wird eine Projektionsvorrichtung mit einer Projektionsfläche und einer Beleuchtungseinheit. Eine Projektionsvorrichtung kann beispielsweise in einem Instrument Cluster, in einem Armaturenbrett, insbesondere eines Fahrzeugs, einer Säule des Fahrzeugs, insbesondere in einer A-Säule und/oder B-Säule, und/oder in einem Fahrzeugdach angeordnet werden. Weiterhin kann die Projektionsfläche in dem Armaturenbrett, in einer Windschutzscheibe oder in einer Seitenscheibe des Fahrzeugs angeordnet bzw. integriert sein. Mittels der Projektionsvorrichtung können einem Betrachter, zum Beispiel einem Fahrzeuginsassen, zum Beispiel einem Fahrer und/oder einem Beifahrer, Informationen angezeigt werden. Beispielsweise können Informationen über den Fahrzeugzustand angezeigt werden. Beispielsweise kann mittels einer Projektionsvorrichtung ein Fahrzeugmodus angezeigt werden. Die ausgegebenen Informationen können beispielsweise Informationen über den Fahrzeugzustand, wie die Geschwindigkeit, die Drehzahlanzeige, die Tankfüllung und/oder Informationen über eine Fahrzeugnavigation und/oder Informationen eines Entertainmentsystems sein. Eine Projektionsvorrichtung kann auch als Anzeigevorrichtung bezeichnet werden. Mittels der vorgeschlagenen Positionsvorrichtung kann einem Betrachter der Projektionsfläche eine Bilddarstellung sicher und/oder zuverlässig dargestellt werden. Insbesondere können Störeffekte, beispielsweise durch Umgebungslicht, reduziert werden.
Weiterhin vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Projektionsfläche, mit einem Schritt des Belichtens der Projektionsfläche in ein photosensitives Material. Hierdurch kann eine sichere, einfache und/oder zuverlässig Herstellung einer Projektionsfläche ermöglicht werden. Durch die Einbringung von Leerstellen kann während des holografischen Herstellungsprozesses eine Deformierung der nebeneinanderliegenden Teilhologramme, insbesondere der holografischen Gitterstruktur nebeneinanderliegender Teilhologramme, reduziert bzw. vermieden werden. Hierdurch können insbesondere hochtransparente Projektionsflächen hergestellt werden.
Weiterhin vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Darstellen einer Bilddarstellung mittels einer Projektionsvorrichtung umfassend eine Projektionsfläche und eine Beleuchtungseinheit, mit den folgenden Schritten:

Aussenden von Lichtstrahlen mittels der Beleuchtungseinheit in Richtung der Projektionsfläche,
Beugen der Lichtstrahlen an der Projektionsfläche mittels der Vielzahl an Teilhologrammen zum Erzeugen einer Bilddarstellung auf der Projektionsfläche.

Hierdurch kann einem Betrachter der Projektionsfläche insbesondere sicher, einfach und/oder zuverlässig eine Bilddarstellung dargestellt werden. Weiterhin können Störeffekte, beispielsweise durch Umgebungslicht oder die gegenseitige Beeinflussung der Teilhologramme, reduziert werden.
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 einer Draufsicht eines Fahrzeugs mit einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer Projektionsfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Fahrzeugs mit einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Teilhologramms gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer Projektionsfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 eine schematische Darstellung eines Verfahren zum Darstellen einer Bilddarstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel 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. Die Projektionsvorrichtung 22 ist ausgebildet zu einer Anzeige bzw. zum Darstellen zumindest einer Bilddarstellung für einen Betrachter 24 der Projektionsvorrichtung 22. Ein Betrachter 24 kann insbesondere ein Fahrzeuginsasse 24, zum Beispiel ein Fahrer und/oder ein Beifahrer des Fahrzeugs 20 sein, welcher sich in dem Innenraum 26 des Fahrzeugs 20 befindet. Alternativ oder zusätzlich kann sich ein Betrachter auch außerhalb des Fahrzeugs 20 befinden. Die Projektionsvorrichtung 22 ist derart in dem Fahrzeug 20 angeordnet, dass ein Betrachter 24 die mittels der Projektionsvorrichtung 22 dargestellten Informationen betrachten kann. Die Projektionsvorrichtung 22 kann als Anzeigevorrichtung 22 ausgebildet sein bzw. bezeichnet werden.
Die Projektionsvorrichtung 22 kann beispielsweise in einer Instrumententafel 28 bzw. einem Armaturenbrett 28 des Fahrzeugs 20 angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die oder eine weitere Projektionsvorrichtung 22 an einer anderen Stelle im Armaturenbrett des Fahrzeugs 20 angeordnet sein, beispielsweise an einem Fahrzeugdach 29, an einem Rückspiegel oder an einer Säule des Fahrzeugs 20, zum Beispiel an der A-Säule und/oder der B-Säule.
Die Projektionsvorrichtung 22 weist eine Projektionsfläche 30 bzw. Anzeigefläche 30 und eine Beleuchtungseinheit 32 auf. Die Beleuchtungseinheit 32 kann beispielsweise als Projektor 32 ausgebildet sein. Mittels der Projektionsvorrichtung 22, insbesondere mittels bzw. auf der Projektionsfläche 30, können Informationen bezüglich des Fahrzeugs, beispielsweise Fahrzeugzustandsinformationen bzw. Informationen über einen Fahrzeugmodus, wie beispielsweise eine Geschwindigkeit und/oder eine Drehzahl und/oder eine Temperatur und/oder eine Tankfüllung und/oder Navigationshinweise und/oder Informationen eines Fahrzeug Entertainmentsystems und/oder weitere Informationen, welche für den Betrieb eines Fahrzeugs verwendet werden können, angezeigt werden.
Die Projektionsfläche 30 kann beispielsweise in einer Instrumententafel 28 bzw. einem Armaturenbrett 28 des Fahrzeugs 20 angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die oder eine weitere Projektionsfläche 30 an einer anderen Stelle angeordnet sein, beispielsweise in der Windschutzscheibe, in einer Seitenscheibe, in der Heckscheibe, an einem Fahrzeugdach 29, an einem Rückspiegel oder an einer Säule des Fahrzeugs 20, zum Beispiel an der A-Säule und/oder der B-Säule.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsfläche 30 für eine Projektionsvorrichtung zur Erzeugung einer Bilddarstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Projektionsfläche 30 kann in einer Projektionsvorrichtung gemäß 1 und/oder 3 und/oder 4 angeordnet sein. Die Projektionsvorrichtung kann gemäß 1 und/oder 4 in einem Fahrzeug angeordnet sein.
Die Projektionsfläche 30 weist eine Vielzahl an ersten Teilhologrammen 34 mit einer ersten optischen Funktion und eine Vielzahl an zweiten Teilhologrammen 36 mit einer zweiten optischen Funktion und eine Vielzahl an Leerstellen 38 auf. Die ersten Teilhologramme 34 und die zweiten Teilhologramme 36 sind derart angeordnet, dass diese jeweils durch Leerstellen 38 voneinander beabstandet angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die ersten Teilhologramme 34 jeweils von Leerstellen 38 umgeben angeordnet und die zweiten Teilhologramme 36 jeweils von Leerstellen 38 umgeben angeordnet. Die Leerstellen 38 weisen insbesondere eine hohe Transparenz auf. Mit anderen Worten sind die Leerstellen 38 transparent. Ein Teilhologramm 34, 36 ist insbesondere als Hologramm ausgebildet bzw. als holografische Bereich auf der Projektionsfläche 30, welche eine definierte optische Funktion aufweist. Mit anderen Worten ist ein Teilhologrammen 34, 36 ein definierter bzw. abgegrenzter Bereich auf der Positionsfläche 30, welcher eine holografische, optische Funktion aufweist. Eine Leerstelle 38 weist insbesondere keine optische Funktion auf. Mit anderen Worten weist eine Leerstelle 38 eine optische Funktion auf, wobei mittels der optischen Funktion der Leerstellen 38 die Lichtstrahlen, welche auf die Leerstelle 38 treffen, kaum bzw. nicht beeinflusst werden. Die Teilhologramme 34, 36 können insbesondere als Gitterstruktur, beispielsweise volumenholografische Gitterstruktur, ausgebildet sein. In einer Weiterentwicklung kann die Gitterstruktur der Teilhologramme 34, 36 als Krümmung ausgebildet sein. Ein Teilhologrammen 34, 36 kann beispielsweise gemäß dem Teilhologramm gemäß 5 ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise können die Teilhologramme 34, 36, insbesondere die ersten Teilhologramme 34 und die zweiten Teilhologramme 36, einen Anteil von 10 bis 60 Prozent, insbesondere 15 bis 50 Prozent, insbesondere 20 bis 35 Prozent, insbesondere 25 Prozent, der Projektionsfläche 30 einnehmen. Der entsprechend andere Anteil wird von den Leerstellen 38 eingenommen bzw. besetzt.
Die ersten Teilhologramme 34 mit der ersten optischen Funktion lenken Lichtstrahlen einer ersten Wellenlänge um. Die zweiten Teilhologramme 36 mit der zweiten optischen Funktion lenken Lichtstrahlen einer zweiten Wellenlänge um. Mit anderen Worten weisen die ersten Teilhologramme 34 und die zweiten Teilhologramme 36 eine unterschiedliche Wellenlängenselektivität bzw. Wellenlängencharakteristik auf, sodass diese Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich beugen. Beispielsweise können die Lichtstrahlen der ersten Wellenlänge oder zweiten Wellenlänge Lichtstrahlen der Farben Rot, Grün oder Blau sein.
In einer Weiterentwicklung weist jedes Teilhologramm 34, 36 eine unterschiedliche Winkelcharakteristik auf. Mit anderen Worten weisen die Teilhologramme 34, 36 eine unterschiedliche Winkelcharakteristik bzw. Winkelselektivität auf, sodass die Teilhologramme 34, 36 auftreffende Lichtstrahlen eines definierten Winkels entsprechend beugen.
In dieser vorteilhaften Ausführung weist die Projektionsfläche 30 weiterhin eine Vielzahl an dritten Teilhologrammen 40 mit einer dritten optischen Funktion auf. Vorzugsweise sind die ersten Teilhologramme 34 und zweiten Teilhologramme 36 und die dritten Teilhologramme 40 derart angeordnet, dass diese jeweils durch Leerstellen 38 voneinander beabstandet angeordnet sind. Vorteilhafterweise können die Teilhologramme 34, 36, 40, insbesondere die ersten Teilhologramme 34 und die zweiten Teilhologramme 36 und die dritten Teilhologramme 40, einen Anteil von 10 bis 60 Prozent, insbesondere 15 bis 50 Prozent, insbesondere 20 bis 35 Prozent, insbesondere 25 Prozent, der Projektionsfläche 30 einnehmen. Der entsprechend andere Anteil wird von den Leerstellen 38 eingenommen bzw. besetzt.
Die dritten Teilhologramme mit der dritten optischen Funktion lenken insbesondere Lichtstrahlen einer dritten Wellenlänge um. Somit weisen die ersten Teilhologramme 34 und die zweiten Teilhologramme 36 und die dritten Teilhologramme 40 insbesondere eine unterschiedliche Wellenlängenselektivität bzw. Wellenlängencharakteristik auf, sodass diese Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich beugen. Beispielsweise können die Lichtstrahlen der ersten Wellenlänge oder zweiten Wellenlänge oder der dritten Wellenlänge Lichtstrahlen der Farben Rot, Grün oder Blau sein.
Mit anderen Worten weist die Projektionsfläche 30 insbesondere eine Vielzahl an Teilhologrammen bzw. holografische Bereiche auf. Die Teilhologramme 34, 36, 40 können eine holografische Funktion aufweisen zum Umlenken und/oder Streuen und/oder Beugen von Lichtstrahlen in Abhängigkeit eines Einfallswinkels der Lichtstrahlen auf die Projektionsfläche und/oder in Abhängigkeit der Wellenlänge der Lichtstrahlen. Die Teilhologramme 34, 36, 40 können zum Beispiel als Streufläche ausgebildet sein. Die Teilhologramme 34, 36, 40 können als Transmissionshologramme und/oder als Reflexionshologramme ausgebildet sein. Zum Beispiel können alle Teilhologramme 34, 36, 40 als Transmissionshologramme oder als Reflexionshologramme ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführung kann ein erster Teil der Teilhologramme 34, 36, 40 als Transmissionshologramme und ein zweiter Teil der Teilhologramme 34, 36, 40 als Reflexionshologramme ausgebildet sein.
Mittels der Linie 42 kann insbesondere ein Maßstab der Projektionsfläche 30 angegeben werden. Die Linie 42 kann insbesondere 0,1 mm bis 2 mm, insbesondere 0,3 mm bis 1 mm, insbesondere 0,5 mm lang sein.
Mit anderen Worten ist die Projektionsfläche 30 als holografische Projektionsfläche 30 ausgebildet, insbesondere als holografisches Mikrospiegel- bzw. Mikrolinsenarray. Die Projektionsfläche 30 kann insbesondere einzelne volumenholografische Konvexspiegeln und/oder Konvexlinsen umfassen, welche als Teilhologramme ausgebildet sind. Die einzelnen holografischen Mikrolinsen als Teilhologramme können insbesondere eine Kantenlänge von insbesondere 30-250 µm, insbesondere 50 µm bis 200 µm, insbesondere etwa 100 µm aufweisen. Weiterhin können die Teilhologramme einen Ausgangswinkelbereich von etwa größer 5°, insbesondere größer 10° abdecken, entsprechend des gewünschten Raumbereichs, in dem die Bildinformation für einen Betrachter sichtbar sein soll. Mit anderen Worten ist die Projektionsfläche 30 als holografische Projektionsfläche 30 mit optimierter Anordnung der einzelnen holografischen Mikrolinsen bzw. Mikrospiegeln ausgebildet, sodass Interferenzeffekte an der belichteten Struktur vermieden werden.
Mit anderen Worten sind die Teilhologramme 34, 36, 40 als volumenholografische Gitterstruktur ausgebildet. Die Volumengitterstruktur eines einzelnen Teilhologramms 34, 36, 40 kann insbesondere eine definierte Krümmung aufweisen. Durch die Krümmung werden die einzelnen Bildpunkte des Projektors 32 in einem gewissen Winkelbereich zum Betrachter 24 gebeugt, sodass die Bilddarstellung in einer Eyebox dargestellt wird. Der Betrachter 24 kann so auf der holografischen Projektionsfläche 30 ein Bild in einem gewissen Raumbereich, insbesondere der Eyebox, wahrnehmen. Dieser Raumbereich kann insbesondere durch die Winkelcharakteristik der an den Teilhologrammen zum Betrachter hin gebeugten Lichtkegel definiert werden.
Vorzugsweise sind die einzelnen Teilhologramme 34, 36, 40 so ausgebildet, dass diese eine geringe Kantenlänge und einen definierten Abstand, der eine Leerstelle frei von holografischem Volumengitter einschließt, aufweisen. Die Teilhologramme 34, 36, 40 sind insbesondere so ausgelegt, dass diese jeweils, insbesondere ausschließlich, Farbbeiträge aus spektralen Teilbereichen, zum Beispiel rot, grün, blau, der vom Projektors eingestrahlten Lichtstrahlen zum Betrachter 24 hin beugen. Eine Teileinheit der Projektionsfläche, die einen für den Betrachter wahrnehmbaren vollfarbigen Lichtpunkt darstellt, umfasst daher mehrere einzelne Teilhologramme 34, 36, 40. Eine erste Teileinheit umfasst insbesondere mehrere bzw. eine Vielzahl von ersten Teilhologrammen 34. Eine zweite Teileinheit umfasst insbesondere mehrere bzw. eine Vielzahl von zweiten Teilhologrammen 36. Eine dritte Teileinheit umfasst insbesondere mehrere bzw. eine Vielzahl von dritten Teilhologrammen 40.
Größe und Abstand der einzelnen Teilhologramme 34, 36, 40 sind insbesondere so ausgebildet, dass die einzelnen Bildpunkte für einen gewünschten Abstand des Betrachters von der Projektionsfläche hinreichend klein sind und so vom menschlichen Auge nicht aufgelöst werden können.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 22. Die Projektionsvorrichtung 22 gemäß 3 kann insbesondere gemäß der Projektionsvorrichtung 22 gemäß 1 ausgebildet sein und gemäß der Projektionsvorrichtung 22 gemäß 1 in einem Fahrzeug angeordnet sein. Die Projektionsvorrichtung 22 weist eine Beleuchtungseinheit 32 bzw. einen Projektor 32 und eine Projektionsfläche 30 auf. Der Projektor 32 kann Lichtstrahlen 44 aussenden. Die Projektionsfläche 30 kann entsprechend der Projektionsfläche 30 gemäß 2 ausgebildet sein.
Der Projektor 32 und die Projektionsfläche 30 sind in der Art, insbesondere zueinander, angeordnet, dass die von dem Projektor 32 ausgesendeten Lichtstrahlen 44 für eine Bilddarstellung, insbesondere eine reale Bilddarstellung, auf die Projektionsfläche 30 geleitet werden. Mit anderen Worten werden die von dem Projektor 32 ausgesendeten Lichtstrahlen 44 in Richtung der Projektionsfläche 30 geleitet, wodurch auf der Projektionsfläche 30 insbesondere mittels der Teilhologramme 34, 36, 40 eine Bilddarstellung, insbesondere eine reale Bilddarstellung, erzeugt wird. Beispielsweise können die Lichtstrahlen 44 an den Teilhologrammen 34, 36, 40 der Projektionsfläche 30 gebeugt und/oder umgelenkt und/oder reflektiert werden. Hierdurch kann insbesondere für einen Betrachter 24 der Projektionsfläche 30 ein Bild, insbesondere ein reales Bild, auf der Projektionsfläche 30 generiert werden.
Die Projektionsfläche 30 ist in dieser Ausführung als Reflexionshologramm ausgebildet. Alternativ kann das Projektionsfläche 30 oder Teilbereiche der Projektionsfläche 30 als Transmissionshologramm ausgebildet sein.
Mit anderen Worten ist die Projektionsfläche 30 als Aufprojektionsschirm Projektion Screen ausgebildet. Weiterhin ist die Projektionsfläche 30 insbesondere holografisch ausgebildet bzw. weist eine Vielzahl an Teilhologrammen 34, 36, 40 auf. Die Vielzahl an Teilhologrammen 34, 36, 40 weisen insbesondere eine spezifische Wellenlängencharakteristik auf. Hierdurch sind die Teilhologramme 34, 36, 40 beispielsweise für auf die Projektionsfläche 30 auftreffende Lichtstrahlen 44 einer definierten Wellenlänge wirksam und für Lichtstrahlen einer anderen Wellenlänge nicht wirksam. Hierdurch werden die Lichtstrahlen 44 des Projektors 32 insbesondere gestreut, reflektiert und/oder gebeugt. Die Streuung bzw. Beugung auf der Projektionsfläche 30 kann dabei in einem definierten Bereich erfolgen, wodurch ein gestreuter bzw. gebeugter Bildpunkt und in Summe eine Bilddarstellung sichtbar dargestellt werden können.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Fahrzeugs 20 von einer Seite mit einer Projektionsvorrichtung 22. Die Projektionsvorrichtung 22 gemäß 4 kann insbesondere gemäß der Projektionsvorrichtung 22 gemäß 1 und/oder gemäß 3 ausgebildet sein und somit insbesondere eine Projektionsfläche 30 aufweisen. Die Projektionsfläche 30 kann entsprechend der Projektionsfläche 30 gemäß 2 ausgebildet sein. Weiterhin kann die Projektionsvorrichtung 22 gemäß 4 insbesondere gemäß der Projektionsvorrichtung 22 gemäß 1 in dem Fahrzeug 20 angeordnet sein. In dieser vorteilhaften Ausführung ist die Projektionsfläche 30 in der Windschutzscheibe des Fahrzeugs 20 angeordnet.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Teilhologramms 34 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Teilhologrammen 34 kann insbesondere gemäß dem Teilhologrammen 34 gemäß 2 in einer Projektionsfläche angeordnet sein. Das Teilhologrammen 34 weist insbesondere eine Gitterstruktur zur Beugung einfallender Lichtstrahlen auf.
In einer Weiterentwicklung kann das Volumengitter der Teilhologramme 34, 36, 40 eine Krümmung mit einem Krümmungsradius in der Größenordnung von 0,5 mm bis 5 mm, insbesondere 0,7 mm bis 2 mm, insbesondere 1 mm aufweisen. Die somit ausgeformten einzelnen holografischen Mikrolinsen bzw. -spiegel können jeweils eine leicht unterschiedliche Winkelcharakteristik aufweisen, sodass in der optischen Funktion der einzelnen Mikrolinsen die Abstrahlcharakteristik des Projektors berücksichtigt ist. Dadurch stimmt die vom Betrachter wahrgenommene Bilddistanz mit der Distanz des Betrachters zur Projektionsfläche überein.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 50 zum Herstellen einer Projektionsfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Projektionsfläche kann gemäß 2 ausgebildet sein und gemäß 3 in einer Projektionsvorrichtung angeordnet sein. Die Projektionsvorrichtung kann gemäß 1 und/oder 4 in einem Fahrzeug angeordnet sein.
Das Verfahren 50 zum Herstellen der Projektionsfläche weist insbesondere einen ersten Schritt 52 des Belichtens der Projektionsfläche auf. Mit anderen Worten wird in dem ersten Schritt 52 des Verfahrens 50 die Projektionsfläche derart belichtet, dass die Teilhologramme in die Projektionsfläche integriert werden. Mittels des Verfahrens 50 kann eine Größe und/oder eine Position der Teilhologramme entsprechend an die gewünschte Abstrahlcharakteristik bzw. Beugungscharakteristik der Teilhologramme angepasst werden.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahren 54 zum Darstellen einer Bilddarstellung mittels einer Projektionsvorrichtung umfassend eine Projektionsfläche und eine Beleuchtungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Projektionsvorrichtung kann insbesondere gemäß 1 und/oder gemäß 3 und/oder gemäß 4 ausgebildet sein und somit insbesondere eine Projektionsfläche aufweisen kann gemäß der Projektionsvorrichtung 22 gemäß 1 und/oder gemäß 4 in dem Fahrzeug 20 angeordnet sein. Die Projektionsfläche kann gemäß 2 ausgebildet sein.
In einem ersten Schritt 56 des Verfahrens 54 werden Lichtstrahlen mittels der Beleuchtungseinheit in Richtung der Projektionsfläche ausgesendet. Hierbei werden insbesondere Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge ausgesendet.
In einem zweiten Schritt 58 des Verfahrens 54 werden die in dem ersten Schritt 56 ausgesendeten Lichtstrahlen an der Projektionsfläche mittels der Vielzahl an Teilhologrammen zum Erzeugen einer Bilddarstellung auf der Projektionsfläche gebeugt. Insbesondere werden Lichtstrahlen einer ersten Wellenlänge an der Vielzahl an ersten Teilhologrammen umgelenkt bzw. gebeugt und Lichtstrahlen einer zweiten Länge an der Vielzahl an zweiten Teilhologrammen gebeugt. Weiterhin können Lichtstrahlen einer dritten Wellenlänge insbesondere an der Vielzahl an dritten Teilhologrammen gebeugt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011083662 A1 [0001]

Claims

Projektionsfläche (30) für eine Projektionsvorrichtung (22) zur Erzeugung einer Bilddarstellung, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsfläche (30) eine Vielzahl an ersten Teilhologrammen (34) mit einer ersten optischen Funktion und eine Vielzahl an zweiten Teilhologrammen (36) mit einer zweiten optischen Funktion und eine Vielzahl an Leerstellen (38) aufweist und dass die ersten Teilhologramme (34) und zweiten Teilhologramme (36) derart angeordnet sind, dass diese jeweils durch Leerstellen (38) voneinander beabstandet angeordnet sind.
Projektionsfläche (30) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Teilhologramme (34) und die zweiten Teilhologramme (36) jeweils von Leerstellen (38) umgeben angeordnet sind.
Projektionsfläche (30) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerstellen (38) eine hohe Transparenz aufweisen.
Projektionsfläche (30) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilhologramme (34, 36, 40) als Gitterstruktur, insbesondere volumenholografische Gitterstruktur, ausgebildet sind.
Projektionsfläche (30) nach einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder die Gitterstruktur der Teilhologramme (34, 36, 40) als gekrümmtes Volumengitter ausgebildet ist.
Projektionsfläche (30) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Teilhologramme (34) mit der ersten optischen Funktion Lichtstrahlen einer ersten Wellenlänge umlenken und dass die zweiten Teilhologramme (36) mit der zweiten optischen Funktion Lichtstrahlen einer zweiten Wellenlänge umlenken.
Projektionsfläche (30) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teilhologramm (34, 36, 40) eine unterschiedliche Winkelcharakteristik aufweist.
Projektionsfläche (30) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsfläche (30) eine Vielzahl an dritten Teilhologrammen (40) mit einer dritten optischen Funktion aufweist und dass die ersten Teilhologramme (34) und zweiten Teilhologramme (36) und die dritten Teilhologramme (40) derart angeordnet sind, dass diese jeweils durch Leerstellen (38) voneinander beabstandet angeordnet sind.
Projektionsfläche (30) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilhologramme (34, 36, 40), insbesondere die ersten Teilhologramme (34) und die zweiten Teilhologramme (36), einen Anteil von 10 bis 60 Prozent, insbesondere 15 bis 50 Prozent, insbesondere 20 bis 35 Prozent, insbesondere 25 Prozent, der Projektionsfläche (30) einnehmen.
Projektionsvorrichtung (22) mit einer Projektionsfläche (30) nach einen der vorherigen Ansprüche umfassend eine Beleuchtungseinheit (32).
Verfahren (50) zum Herstellen einer Projektionsfläche (30) nach einen der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, mit einem Schritt des Belichtens der Projektionsfläche (30) in ein photosensitives Material.
Verfahren (54) zum Darstellen einer Bilddarstellung mittels einer Projektionsvorrichtung (22) umfassend eine Projektionsfläche (30) nach einen der vorherigen Ansprüche 1 bis 9 und eine Beleuchtungseinheit (32), mit den folgenden Schritten: Aussenden von Lichtstrahlen mittels der Beleuchtungseinheit (32) in Richtung der Projektionsfläche (30), Beugen der Lichtstrahlen an der Projektionsfläche (30) mittels der Vielzahl an Teilhologrammen (34, 36, 40) zum Erzeugen einer Bilddarstellung auf der Projektionsfläche (30).