DE19927712A1

DE19927712A1 - Holographic display system for displaying information

Info

Publication number: DE19927712A1
Application number: DE19927712A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dausmann; Werner Gabler; Gerhard Hochenbleicher; Zishao Yang
Original assignee: HSM Holographic Systems Muenchen GmbH; HSM GmbH and Co KG
Current assignee: HSM Holographic Systems Muenchen GmbH; HSM GmbH and Co KG
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2000-06-08

Abstract

Es wird ein holographisches Display-System zur Darstellung von Information vorgestellt, das ein Laserprojektionssystem, einen holographischen Zwischenbildschirm sowie ein Displayelement umfaßt. Das Laserprojektionssystem erzeugt mindestens einen Laserstrahl, dem die darzustellende Information aufgeprägt ist. Diese Information wird auf einen holographischen Zwischenbildschirm projiziert, der als Mattscheibe wirkt, aber eine Richtcharakteristik aufweist, denn das aufprojizierte Bild wird nur in einen definierten Raumwinkelbereich gestreut. Mittels eines Displayelements, welches entweder ein holographisch-optisches Element, ein Spiegel oder eine Lupe sein kann, wird ein virtuelles Bild des holographischen Zwischenbildschirms sowie der darauf projizierten Information erzeugt. Einem Betrachter erscheint dieses virtuelle Bild als in die Tiefe verlagert, und deshalb kann er es wahrnehmen, ohne seine Augen auf den Nahbereich zu akkommodieren. Die Erfindung eignet sich insbesondere dazu, konventionelle Anzeigeelemente im Armaturenbereich von Fahrzeugen, Flugzeugen etc. zu ersetzen.A holographic display system for presenting information is presented, which comprises a laser projection system, a holographic intermediate screen and a display element. The laser projection system generates at least one laser beam onto which the information to be displayed is impressed. This information is projected onto a holographic intermediate screen, which acts as a ground glass, but has a directional characteristic, because the projected image is only scattered in a defined solid angle range. Using a display element, which can either be a holographic-optical element, a mirror or a magnifying glass, a virtual image of the holographic intermediate screen and the information projected thereon is generated. This virtual image appears to a viewer to have moved into the depth, and therefore he can perceive it without accommodating his eyes on the close range. The invention is particularly suitable for replacing conventional display elements in the dashboard area of vehicles, aircraft, etc.

Description

Die Erfindung betrifft ein holografisches Display-System sowie ein Verfahren zur Darstellung von Information, welches insbesondere für den Einsatz im Armaturen bereich von Kraftfahrzeugen, Flugzeugen etc. geeignet ist.The invention relates to a holographic display system and a method for Presentation of information, which is particularly suitable for use in fittings area of motor vehicles, aircraft, etc. is suitable.

Bei herkömmlichen Anzeigeelementen im Armaturenbereich besteht das Problem, daß der Fahrer, um das Anzeigeelement ablesen zu können, seine Augen vom Fernbereich auf den Nahbereich umstellen muß. Während des Ablesens der An zeigeelemente kann er das Verkehrsgeschehen durch die Windschutzscheibe nur verschwommen wahrnehmen, weil seine Augen auf den Nahbereich akkommodiert sind. Es vergehen einige Sekundenbruchteile, bis das Auge wieder an den Fernbe reich angepaßt ist. Für eine permanente Überwachung der Anzeigeelemente auf dem Armaturenbrett ist es erforderlich, die Augen in regelmäßigen Abständen auf den Nahbereich und anschließend wieder auf den Fernbereich einzustellen. Der ständige Wechsel zwischen Nah- und Fernbereich senkt die Aufmerksamkeit des Fahrers für das Verkehrsgeschehens und führt zu Ermüdung. The problem with conventional display elements in the fittings area is that that the driver, in order to read the display element, his eyes from Must change the long-range to the short-range. While reading the An he can only show the traffic through the windshield perceive blurry because his eyes are accommodated at close range are. A few fractions of a second pass before the eye can see the Fernbe again is richly adapted. For permanent monitoring of the display elements The dashboard requires you to open your eyes on a regular basis the close range and then set back to the far range. The constant alternation between the near and far ranges lowers the attention of the Driver for the traffic and leads to fatigue.

Es wäre daher wünschenswert, dem Fahrer ein Display anbieten zu können, wel ches von ihm bequem mit auf den Fernbereich akkommodierten Augen abgelesen werden kann. Wäre es möglich, dem Fahrer die benötigten Informationen auf diese Weise anzubieten, so könnte er den Blick von der Windschutzscheibe in Richtung Armaturenbereich senken und die Informationen erfassen, ohne sein Auge auf die Nähe umstellen zu müssen.It would therefore be desirable to be able to offer the driver a display, which ches read by him comfortably with eyes accommodated in the far range can be. Would it be possible for the driver to get the information they need on this Way, he could look from the windshield towards Lower the faucet area and capture the information without keeping an eye on the To have to change proximity.

Es sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, basierend auf holografi schen Techniken ein derartiges Display zu realisieren. Es wurde beispielsweise vorgeschlagen, einen holografischen Projektionsschirm zu verwenden, auf dem eine weit außerhalb der Hologrammebene befindliche Projektionsfläche holografisch aufgezeichnet wurde. Der Betrachter des Hologramms erkennt das virtuelle Bild der Projektionsfläche in weitem Abstand, wenn er das in der Nähe befindliche Holo gramm betrachtet. Es wurde nun vorgeschlagen, ein Laserprojektionssystem zu verwenden, um die darzustellende Information auf die im Hologramm sichtbare Projektionsfläche zu projizieren. Insbesondere wurde vorgeschlagen, das Projekti ons-System dabei auf die Ebene der im Hologramm sichtbaren Projektionsfläche zu fokussieren.Various suggestions have been made based on holography techniques to realize such a display. For example, it was proposed to use a holographic projection screen on which one Holographic projection surface located far outside the hologram plane was recorded. The viewer of the hologram recognizes the virtual image of the Projection screen at a distance if he has the nearby holo considered grams. It has now been proposed to use a laser projection system use the information to be displayed on the visible in the hologram To project the screen. In particular, the project was proposed ons system towards the level of the projection surface visible in the hologram focus.

Es ist nun aber gerade nicht möglich, das im Hologramm erkennbare virtuelle Bild der Projektionsfläche seinerseits als Projektionsfläche zu verwenden. Es ist nicht möglich, die darzustellende Information auf das virtuelle Bild der Projektionsfläche, wie es im Hologramm erkennbar ist, zu projizieren. Die bisher gemachten Lösungs vorschläge sind daher nicht praktikabel, es mangelt ihnen an der technischen Durchführbarkeit.But it is just not possible now, the virtual image recognizable in the hologram use the projection surface as a projection surface. It is not possible to display the information to be displayed on the virtual image of the projection surface, to project as seen in the hologram. The solutions made so far proposals are therefore not practical, they lack the technical Feasibility.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Display-System sowie ein Verfahren zur Darstellung von Information zur Verfügung zu stellen, durch das die projizierte In formation für einen Betrachter lichtstark, kontrastreich und hinreichend weit entfernt erscheint, so daß er sie ohne Akkommodation der Augen auf den Nahbereich be quem erfassen kann. The object of the invention is therefore a display system and a method for Providing information through which the projected In formation for a viewer bright, high-contrast and sufficiently far away appears so that he be without accommodation of the eyes on the near area can capture quem.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein holografisches Display-System zur Dar stellung von Information gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren zur Darstellung von Information gemäß Anspruch 16, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines holografischen Zwischenbildschirms gemäß Anspruch 31 bzw. 34 gelöst.The object of the invention is Dar by a holographic display system Provision of information according to claim 1, by a method for presentation of information according to claim 16, and by a method of production a holographic intermediate screen according to claim 31 or 34 solved.

Das erfindungsgemäße Display-System weist ein Laserprojektionssystem auf, durch das mindestens ein Laserstrahl erzeugbar ist, dem die darzustellende Infor mation aufgeprägt ist. Der erzeugte Laserstrahl projiziert die darzustellende Infor mation auf ein Zwischenbildschirmhologramm, das als holografische Mattscheibe dient und auf dem daher ein reelles Bild wie auf einer Mattscheibe aufgefangen und dargestellt werden kann. Der holografische Zwischenbildschirm streut das einfal lende Licht in einen vordefinierten Raumwinkel. Mittels eines Displayelements wird der holografische Zwischenbildschirm mit der darauf projizierten Information so ab gebildet, daß für den Betrachter ein virtuelles Bild des holografischen Zwischenbild schirms und der darauf projizierten Information entsteht.The display system according to the invention has a laser projection system, through which at least one laser beam can be generated, to which the information to be displayed mation is imprinted. The generated laser beam projects the information to be displayed mation on an interscreen hologram that acts as a holographic focusing screen serves and on which therefore a real picture like on a screen and can be represented. The holographic intermediate screen scatters that light in a predefined solid angle. Using a display element the holographic intermediate screen with the information projected onto it formed that for the viewer a virtual image of the holographic intermediate image screen and the information projected onto it.

Wenn ein reelles Bild auf einer echten Mattscheibe aufgefangen wird, wird das auf projizierte Bild in alle Richtungen gestreut. Dies bedeutet, daß von jedem Punkt der Mattscheibe eine Kugelwelle ausgeht, die sich nach allen Richtungen ausbreitet. Daher ist das auf die Mattscheibe projizierte Bild von allen Raumrichtungen her sichtbar. Im Gegensatz dazu wirkt der holografische Zwischenbildschirm als "Matt scheibe mit Richtcharakteristik", was bedeutet, daß das auf den holografischen Zwischenbildschirm projizierte Licht nicht in alle Richtungen gestreut wird, sondern nur in Richtung eines vordefinierten Raumwinkels. Zwar wirkt auch bei dem holo grafischen Zwischenbildschirm jeder Punkt als Ausgangspunkt einer Streuwelle, die allerdings nur Richtung des vordefinierten Raumwinkels propagiert. Daher ist das auf die holografische Mattscheibe projizierte Bild nur von diesem Raumwinkel aus sichtbar.If a real picture is caught on a real screen, it will open up projected image scattered in all directions. This means that from every point the The spherical screen emits a spherical wave that spreads in all directions. Therefore, the image projected onto the focusing screen is from all directions in space visible. In contrast, the holographic intermediate screen acts as "Matt disc with directional characteristic ", which means that on the holographic Intermediate screen projected light is not scattered in all directions, but only in the direction of a predefined solid angle. The holo also works graphic intermediate screen each point as the starting point of a stray wave that however, only propagates in the direction of the predefined solid angle. So that's it Image projected onto the holographic focusing screen only from this solid angle visible.

Dies hat den Vorteil, daß die von dem Projektionslaserstrahl zur Verfügung ge stellte Lichtenergie auf einen begrenzten Raumwinkelbereich konzentriert werden kann, was bei der Projektion auf eine herkömmliche Mattscheibe nicht möglich ist. This has the advantage that the ge available from the projection laser beam posed light energy to be concentrated on a limited solid angle range can do what is not possible when projecting onto a conventional screen.

Von diesem Raumwinkel aus erscheint das auf die holografische Mattscheibe proji zierte Bild daher sehr lichtstark. Dadurch kann die vom Laser zur Verfügung ge stellte Lichtenergie wesentlich besser ausgenutzt werden.From this solid angle, this appears on the holographic focusing screen proji graced picture therefore very bright. This allows the laser to be used provided light energy can be used much better.

Der von dem holografischen Zwischenbildschirm ausgehende Streulichtkegel wird sodann von einem Displayelement abgebildet, welches die Abbildungseigenschaf ten einer Lupe (Displayelement in Transmissionsgeometrie) bzw. eines Hohlspie gels (Displayelement in Reflexionsgeometrie) aufweist. Der Betrachter, der auf das Displayelement blickt, erkennt ein virtuelles Bild des holografischen Zwischenbild schirms und der darauf projizierten Information. Dies entspricht dem Fall, daß eine konventionelle Mattscheibe mit der darauf projizierten Information entweder durch eine Lupe oder durch einen Spiegel abgebildet wird.The cone of stray light emanating from the holographic intermediate screen becomes then imaged by a display element which shows the imaging properties a magnifying glass (display element in transmission geometry) or a hollow spike gels (display element in reflection geometry). The viewer who points to that Display element looks, recognizes a virtual image of the holographic intermediate image screen and the information projected onto it. This corresponds to the case that a conventional screen with the information projected onto it either through a magnifying glass or through a mirror.

Durch die Abbildung des Zwischenbildschirmhologramms erscheint die Projektions ebene für den Betrachter in der Ferne. Er kann deshab das Displayelement able sen, ohne seine Augen auf den Nahbereich akkommodieren zu müssen. Durch die Richtcharakteristik des holografischen Zwischenbildschirms erscheint das virtuelle Bild des holografische Zwischenbildschirms hinreichend lichtstark und kontrastreich und kann selbst bei hellem Umgebungslicht gut ausgelesen werden. Auch ist für die Erzeugung einer zufriedenstellenden Helligkeit der Anzeige nur eine geringe Lei stung des Projektionslasers erforderlich.The projection appears through the illustration of the interscreen hologram level for the viewer in the distance. He can therefore remove the display element without having to adapt his eyes to the close range. Through the Directional characteristics of the holographic intermediate screen appear the virtual Image of the holographic intermediate screen is sufficiently bright and rich in contrast and can be read well even in bright ambient light. Is also for the Generating a satisfactory brightness of the display only a little lei projection laser required.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem holografischen Zwischenbildschirm das reelle Bild einer flächig beleuchteten Mattscheibe sowie der zugehörige Lichtkegel holografisch aufgezeichnet, wobei der Projektionslaser strahl gleichzeitig das in dem holografischen Zwischenbildschirm aufgezeichnete reelle Bild der flächig beleuchteten Mattscheibe sowie den zugehörigen Lichtkegel rekonstruiert.According to an advantageous embodiment of the invention is in the holographic Intermediate screen the real image of a flat illuminated screen as well the associated light cone is recorded holographically, the projection laser beam simultaneously that recorded in the holographic intermediate screen Real image of the flat illuminated screen and the associated light cone reconstructed.

Ein derartiger Zwischenbildschirm streut das aufprojizierte Bild nur in einen be stimmten Raumwinkelbereich. Diese "Richtcharakteristik" bei der Streuung eines auf den holografischen Zwischenbildschirm projizierten Bildes kann man sich fol gendermaßen veranschaulichen: Der Zwischenbildschirm wurde aufgezeichnet, indem er innerhalb eines Lichtkegels positioniert wurde. Der Lichtkegel besteht aus den abbildenden Strahlen, die das reelle Bild einer flächig beleuchteten Mattschei be erzeugen. Das Zwischenbildschirmhologramm wurde zusätzlich mit einem Refe renzlaserstrahl beaufschlagt. Das entstehende Interferenzbild wurde aufgezeichnet.Such an intermediate screen scatters the projected image into only one agreed solid angle range. This "directional characteristic" when scattering a on the holographic intermediate screen image can be fol to illustrate the following: the intermediate screen was recorded, by positioning it within a cone of light. The cone of light consists of the imaging rays, which are the real image of a flat illuminated matt screen be generate. The interscreen hologram was additionally provided with a Refe renzlaserstrahl applied. The resulting interference image was recorded.

Wird nun auf den holografischen Zwischenbildschirm mittels eines modulierten La serstrahls ein Bild projiziert, so rekonstruiert der Projektionslaserstrahl gleichzeitig als Referenzlaserstrahl den in dem Hologramm gespeicherten Lichtkegel sowie das gespeicherte reelle Bild der beleuchteten Mattscheibe. Licht, das auf dem hologra fischen Zwischenbildschirm auftrifft, wird daher nur in den durch den aufgezeich neten Lichtkegel definierten Raumwinkel abgebeugt.Is now on the holographic intermediate screen using a modulated La projected an image, the projection laser beam reconstructs simultaneously as a reference laser beam the light cone stored in the hologram and the Saved real image of the illuminated focusing screen. Light on the hologra fishing intermediate screen, is therefore only recorded in the by The defined cone of light is deflected.

Damit ist eine Möglichkeit gegeben, die Streulichtintensität nur in bestimmte vorde finierte Raumwinkelbereiche zu lenken und dadurch die Streulichtintensität inner halb des eng begrenzten Streukegels stark zu erhöhen. Der holografische Zwi schenbildschirm wirkt daher als "Mattscheibe mit Richtcharakteristik", was bedeutet, daß das von dem Zwischenbildschirm ausgehende Streulicht auf vordefinierte Raumwinkelbereiche konzentriert wird.This gives you the option of only using the scattered light intensity in certain areas to steer defined solid angle areas and thereby the scattered light intensity inside half of the narrowly limited scattering cone. The holographic intermediate The screen therefore acts as a "focusing screen with directional characteristic", which means that the stray light emanating from the intermediate screen is predefined Solid angle ranges is concentrated.

Es ist von Vorteil, als holografischen Zwischenbildschirm ein Volumenhologramm zu verwenden. Derartige Hologramme werden auch als Lippmann-Bragg- Hologramme bezeichnet. Bei ihrer Aufzeichnung wird ein hinreichend dickes holo grafisches Aufzeichnungsmaterial (typischerweise 5 bis 30 µm) verwendet, um auch die Tiefenstruktur des entstehenden Interferenzbildes aufzeichnen zu können. Nach Aufnahme und Entwicklung besitzt ein Volumenhologramm die Eigenschaften einer Volumengitterstruktur. Nur bei konstruktiver Interferenz der von den verschie denen Tiefenschichten gebeugten Lichtanteile wird ein Lichtstrahl transmittiert bzw. reflektiert. Aus diesem Grund wirken derartige Volumenhologramme wellenlängen- und winkelselektiv: Nur wenn die Bragg-Bedingung für einen bestimmten Einfalls winkel und eine bestimmte Wellenlänge erfüllt ist, wird der Lichtstrahl transmittiert bzw. reflektiert. Durch die Verwendung eines Lippmann-Bragg-Hologramms als holografischer Zwischenbildschirm ist es daher möglich, Streulicht aus der Umge bung weitgehend zu unterdrücken und einen guten Kontrast zu gewährleisten.It is advantageous to use a volume hologram as a holographic intermediate screen to use. Such holograms are also called Lippmann-Bragg- Called holograms. When they are recorded, a sufficiently thick holo appears graphic recording material (typically 5 to 30 µm) used to also to be able to record the depth structure of the resulting interference image. After recording and development, a volume hologram has the properties a volume grid structure. Only when there is constructive interference from the various a light beam is transmitted or to the deep layers of the diffracted layers reflected. For this reason, volume holograms of this type have a wavelength and angle selective: only if the Bragg condition for a particular idea angle and a certain wavelength is met, the light beam is transmitted or reflected. By using a Lippmann-Bragg hologram as holographic intermediate screen it is therefore possible to get stray light from the reverse to largely suppress exercise and ensure good contrast.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die darzustellende In formation dem Laserstrahl mittels eines Special Light Modulators (SLM) aufgeprägt. Ein derartiger Special Light Modulator besteht aus einer in den Projektionsstrahlen gang eingebrachten LCD-Matrix, die als Lichtfilter wirkt und mit der dem Laserstrahl die darzustellende Information aufmoduliert werden kann. Der Vorteil bei der Ver wendung eines Special Light Modulators ist, daß die Information mit gutem Kontrast dargestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist die geringe Trägheit der LCD- Matrix, die eine hohe Bildwechselfrequenz und damit die Darstellung bewegter Bil der ermöglicht.According to an advantageous embodiment of the invention, the In formation is imprinted on the laser beam using a special light modulator (SLM). Such a special light modulator consists of one in the projection beams introduced LCD matrix, which acts as a light filter and with the laser beam the information to be displayed can be modulated. The advantage in ver Use of a special light modulator is that the information with good contrast can be represented. Another advantage is the low inertia of the LCD Matrix that has a high frame rate and thus the representation of moving images that enables.

Vorteilhaft ist es, wenn durch das Laserprojektionssystem mehrere Laserstrahlen verschiedener Wellenlänge erzeugt werden. Auf diese Weise lassen sich mehrfar bige Anzeigeelemente realisieren, was insbesondere bei der Darstellung von Warnsignalen wichtig ist, um diese gegenüber der Standardinformation hervorzu heben. Bei Verwendung von 3 Lasern in den Grundfarben Rot, Gelb und Blau las sen sich echtfarbige Anzeigeelemente realisieren.It is advantageous if the laser projection system uses a plurality of laser beams different wavelength are generated. In this way, multiple bige display elements realize what in particular when displaying Warning signals are important to distinguish them from the standard information to lift. When using 3 lasers in the basic colors red, yellow and blue read real color display elements can be realized.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Displayelement als re flektierendes Holografisch-Optisches Element (HOE) ausgebildet. Ein derartiges reflektierendes HOE weist die Abbildungseigenschaften eines Spiegels bzw. eines Hohlspiegels auf, allerdings kann bei einem derartigen Element - anders als bei einem konventionellen Spiegel - ein vom Einfallswinkel verschiedener Ausfallswin kel definiert werden. Ein reflektierendes Holografisch-Optisches Element wird in Form einer Folie hergestellt, die sich problemlos in ein Armaturenbrett integrieren läßt. Eine derartige holografische Folie läßt sich auch an gekrümmte Oberflächen anpassen. Insgesamt ist bei der Verwendung eines Holografisch-Optischen Ele ments eine bessere Anpassung an die jeweilige Geometrie möglich. According to a further embodiment of the invention, the display element is as a right reflective holographic optical element (HOE). Such a thing reflective HOE has the imaging properties of a mirror or one Concave mirror, but with such an element - unlike a conventional mirror - a winch different from the angle of incidence be defined. A reflective holographic optical element is shown in Formed a film that can be easily integrated into a dashboard leaves. Such a holographic film can also be used on curved surfaces to adjust. Overall, when using a holographic optical ele better adaptation to the respective geometry possible.

Die Abbildungseigenschaften eines Holografisch-Optischen Elements (HOE) zeigen eine stärkere Wellenlängenabhängigkeit als die Abbildungseigenschaften von kon ventionellen optischen Komponenten. Allerdings sind die Farbfehler bei der Ver wendung von Projektionslasern so gering, daß dies nicht störend wirkt.The imaging properties of a holographic optical element (HOE) show a stronger wavelength dependence than the imaging properties of kon conventional optical components. However, the color errors in the Ver use of projection lasers so low that this does not interfere.

Bei Verwendung eines reflektierenden Holografisch-Optischen Elements als Dis playelement ist es von Vorteil, das reflektierende HOE auf seiner vom Betrachter abgewandten Seite mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung zu versehen. Auf diese Weise können Fremdlichtreflexe wirksam unterdrückt werden, denn das in das HOE einfallende Fremdlicht wird von der lichtabsorbierenden Beschichtung absorbiert. Das Displayelement erscheint daher bei Beleuchtung mit breitbandigem Umgebungslicht dunkel bzw. schwarz. Das virtuelle Bild des Zwischenbildschirms, das durch das reflektierende HOE erzeugt wird, wird vom Betrachter als kon trastreich und gut lesbar wahrgenommen.When using a reflective holographic optical element as a dis playelement it is advantageous to have the reflective HOE on the viewer side facing away with a light-absorbing coating. On In this way, extraneous light reflections can be effectively suppressed because that in the HOE incident external light is from the light-absorbing coating absorbed. The display element therefore appears when illuminated with broadband Ambient light dark or black. The virtual image of the intermediate screen, that is generated by the reflective HOE is considered by the viewer as con perceived in good humor and legible.

Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Displayelement als transmittierendes Holografisch-Optisches Element auszubilden. Ein derartiges Element besitzt die Abbildungseigenschaften einer Lupe. Bei dieser Lösung muß daher der holografische Zwischenbildschirm mit der darauf projizierten Information auf der dem Betrachter abgewandten Seite des Holografisch-Optischen Elements angeordnet werden. Das für den Betrachter sichtbare virtuelle Bild der dargestellten Information entsteht, indem er den Zwischenbildschirm durch das transmittierende HOE hindurch betrachtet.An alternative embodiment of the invention provides that the display element as to form a transmitting holographic optical element. Such a thing Element has the imaging properties of a magnifying glass. With this solution must hence the holographic intermediate screen with the information projected on it on the side of the holographic-optical element facing away from the viewer to be ordered. The virtual image visible to the viewer Information is created by passing through the intermediate screen HOE viewed through.

Dabei ist es von Vorteil, auf der vom Betrachter abgewandten Seite des transmittie renden Holografisch-Optischen Elements eine Lichtfalle anzubringen, welche das Laserprojektionssystem umfaßt. Das transmittierende HOE wird dabei vorzugswei se an der Frontseite eines geschlossenen lichtdichten Gehäuses angebracht.It is advantageous to use the transmittie on the side facing away from the viewer holographic optical element to attach a light trap, which the Laser projection system includes. The transmitting HOE is preferably two attached to the front of a closed, light-tight housing.

Durch diese Lichtfalle, die den Projektionsstrahl dicht umschließt, wird jede Licht strahlung, die nicht entlang des Strahlenkegels zwischen dem Projektionssystem und dem HOE verläuft, effizient absorbiert. Dadurch ist es auch bei Verwendung eines transmittierenden Holografisch-Optischen Elements als Displayelement mög lich, daß das Displayelement für den Betrachter als schwarze bzw. dunkle Fläche erscheint, wodurch die aufprojizierten Bilder kontrastreich und gut wahrnehmbar dargestellt werden können.Through this light trap, which tightly encloses the projection beam, every light becomes radiation that is not along the beam cone between the projection system and the HOE runs, absorbed efficiently. This makes it also in use a transmitting holographic optical element as a display element possible Lich that the display element for the viewer as a black or dark area appears, making the projected images rich in contrast and easily perceptible can be displayed.

Es ist von Vorteil, das Displayelement als Volumenhologramm bzw. als Hologramm vom Lippmann-Bragg-Typ ausbilden. Durch die Verwendung eines dicken Holo gramms, welches auch eine Speicherung der Tiefenstruktur entstehenden Interfe renz ermöglicht, wird eine bessere Wellenlängen- und Winkelselektivität erzielt. Dadurch können Fremdlichtreflexe unterdrückt werden und der Anteil an Streulicht, der ins Auge des Betrachters fällt, wird reduziert. Durch diese Maßnahme erscheint im aufprojizierten Bild schwarz wirklich als schwarz, und der Kontrast wird insge samt verbessert.It is advantageous to use the display element as a volume hologram or as a hologram of the Lippmann-Bragg type. By using a thick holo gramms, which also stores a storage of the deep structure renz, better wavelength and angle selectivity is achieved. This can suppress extraneous light reflections and the proportion of stray light, that catches the eye of the beholder is reduced. Through this measure appears in the projected image black really as black, and the contrast is total velvet improved.

Im Einzelfall kann es Kostenvorteile bieten, das Displayelement mit konventionellen optischen Komponenten zu realisieren. Anstelle eines reflektierenden HOE kann ein Spiegel bzw. Hohlspiegel verwendet werden, und entsprechend kann auch eine Sammellinse aus Glas als transmittierendes Displayelement dienen.In individual cases, the display element can offer cost advantages with conventional ones to realize optical components. Instead of a reflective HOE, a Mirrors or concave mirrors can be used, and accordingly one can Glass collecting lens serve as a transmitting display element.

Vorteilhaft ist es, wenn das jeweilige Displayelement ein vergrößertes virtuelles Bild des holografischen Bildschirms und der darauf projizierten Information erzeugt. Ei ne derartige Vergrößerung läßt sich sowohl bei Verwendung eines reflektierenden oder transmittierenden HOE als auch bei Verwendung konventioneller optischer Elemente (Hohlspiegel, Lupe) erreichen. Der Vorteil liegt in der besseren Erkenn barkeit und Lesbarkeit der dargestellten Information.It is advantageous if the respective display element has an enlarged virtual image of the holographic screen and the information projected onto it. Egg ne such magnification can be done both when using a reflective or transmitting HOE as well as when using conventional optical Reach elements (concave mirror, magnifying glass). The advantage is better recognition Availability and legibility of the information presented.

Vorzugsweise wird das Displayelement im Armaturenbereich eines Kraftfahrzeugs angebracht. Wichtige Daten, wie beispielsweise die Geschwindigkeit, die Drehzahl, der Benzinstand, der Kilometerstand, sowie diverse Warnsignale können bei dieser Lösung bequemer als bisher erfaßt werden. Für den Fahrer entsteht der optische Eindruck, als würde sich etwa in Höhe des Kühlergrills (oder noch weiter entfernt) eine Projektionsfläche für die benötigten Daten befinden. Dadurch, daß diese Pro jektionsfläche mehrere Meter entfernt vom Fahrer erscheint, kann sie von ihm ab gelesen werden, ohne die Augen auf das Armaturenbrett akkommodieren zu müs sen.The display element is preferably in the dashboard area of a motor vehicle appropriate. Important data such as speed, speed, the petrol level, the mileage, as well as various warning signals can with this Solution can be captured more conveniently than before. The visual is created for the driver Impression as if the grille was about (or farther away) there is a projection surface for the required data. Because this pro If the projection surface appears several meters away from the driver, it can depend on him can be read without having to accommodate the eyes on the dashboard sen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, den Zwischenbild schirm oberhalb der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs anzubringen. Bei die ser Lösung ist als Displayelement entweder ein reflektierendes Holografisch- Optisches Element oder ein Spiegel vorgesehen, welche ein virtuelles Bild des oberhalb der Windschutzscheibe angebrachten Zwischenbildschirms erzeugen. Das Projektionslasersystem kann sehr klein dimensioniert werden und deshalb ebenfalls unterhalb des Fahrzeugdaches eingebaut werden.Another advantageous development of the invention provides the intermediate image to attach the screen above the windshield of the motor vehicle. At the As a display element, this solution is either a reflective holographic Optical element or a mirror is provided, which is a virtual image of the Generate intermediate screen attached above the windshield. The projection laser system can be dimensioned very small and therefore can also be installed below the vehicle roof.

Zur Herstellung des holografischen Zwischenbildschirms wird folgendes Verfahren angewandt: Zunächst wird ein reelles Bild einer flächig beleuchteten Mattscheibe sowie ein zugehöriger Lichtkegel erzeugt. In diesem Lichtkegel wird das holografi sche Aufzeichnungsmaterial positioniert. Zusätzlich wird das holografische Auf zeichnungsmaterial mit einem Referenzlaserstrahl beaufschlagt und belichtet.The following procedure is used to produce the holographic intermediate screen applied: First, a real picture of a flat illuminated screen is shown as well as an associated light cone. In this cone of light, the holography cal recording material positioned. In addition, the holographic opening drawing material exposed to a reference laser beam and exposed.

Mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Zwischenbildschirm her gestellt werden, der die holografische Aufzeichnung eines Lichtkegels sowie des reellen Bildes einer flächig beleuchteten Mattscheibe enthält. Der Lichtkegel be steht aus den abbildenden Strahlen, die das reelle Bild der flächig beleuchteten Mattscheibe erzeugen. Wenn man nach der Belichtung und Entwicklung des holo grafischen Zwischenbildschirms diesen wieder mit dem Referenzlaserstrahl beauf schlagt, so wird der aufgezeichnete Lichtkegel sowie das aufgezeichnete reelle Bild der Mattscheibe reproduziert. Das einfallende Licht des Referenzstrahls wird daher nur in Richtung des aufgezeichneten Lichtkegels abgebeugt. Dies bedeutet, daß bei Verwendung des holografischen Zwischenbildschirms als Projektionsfläche das einfallende Licht nicht in alle Richtungen gestreut wird, wie dies bei einer konven tionellen Mattscheibe der Fall wäre, sondern in eine bestimmte Richtung gelenkt wird. With the help of this method according to the invention, an intermediate screen can be produced be made of the holographic recording of a light cone and the contains a real image of a flat illuminated screen. The cone of light be stands out of the imaging rays that illuminate the real image of the surface Create a focusing screen. If after the exposure and development of the holo graphic intermediate screen this again with the reference laser beam strikes, so the recorded light cone as well as the recorded real image reproduced the focusing screen. The incident light of the reference beam is therefore only deflected in the direction of the recorded light cone. This means that when using the holographic intermediate screen as the projection surface incident light is not scattered in all directions, as is the case with a conv tional focusing screen would be the case, but steered in a certain direction becomes.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zu Herstellung eines holografischen Zwischenbildschirms sieht vor, daß für die Belichtung des holografischen Zwi schenbildschirms erforderliche reelle Bild einer flächig beleuchteten Mattscheibe sowie den zugehörigen Lichtkegel mit Hilfe eines Beleuchtungshologramms zu ge nerieren. Dazu wird das Beleuchtungshologramm mit einem zweiten Referenzstrahl beaufschlagt, der das in dem Beleuchtungshologramm aufgezeichnete reelle Bild der flächig beleuchteten Mattscheibe und den zugehörigen Lichtkegel rekonstruiert.An advantageous embodiment of the method for producing a holographic Intermediate screen provides that for the exposure of the holographic intermediate required real image of a flat illuminated screen as well as the associated light cone using an illumination hologram kidney. For this purpose, the lighting hologram with a second reference beam applied to the real image recorded in the lighting hologram reconstructed the flat illuminated screen and the associated light cone.

Die Rekonstruktion des Beleuchtungsverlaufs mit Hilfe eines Beleuchtungsholo gramms stellt eine sinnvolle Alternative zur Verwendung einer Sammellinse dar, welche ebenfalls ein reelles Bild einer flächig beleuchteten Mattscheibe erzeugen kann. Um genügend Licht zu erfassen, muß die Sammellinse einen sehr großen Durchmesser aufweisen und ist dementsprechend teuer und unhandlich. Mit Hilfe des hier vorgestellten Beleuchtungshologramms kann auf die abbildende Sammel linse vollständig verzichtet werden. Die Herstellung des Zwischenbildhologramms wird daher durch das Beleuchtungshologramm vereinfacht und verbilligt. Mit dem Beleuchtungshologramm kann ein einmal aufgezeichneter Beleuchtungsverlauf immer wieder reproduziert werden. Auf diese Weise lassen sich mit Hilfe eines ein zigen Beleuchtungshologramms auch höhere Stückzahlen von holografischen Zwi schenbildschirmen herstellen.The reconstruction of the lighting process with the help of a lighting holo gramms is a reasonable alternative to using a converging lens, which also create a real image of a flat illuminated screen can. In order to capture enough light, the converging lens must have a very large one Have diameter and is accordingly expensive and bulky. With help of the lighting hologram presented here can be based on the imaging collection lens can be completely dispensed with. The production of the intermediate image hologram is therefore simplified and made cheaper by the lighting hologram. With the Illumination hologram can be a once recorded illumination curve reproduced again and again. In this way you can use one lighting hologram also higher numbers of holographic twos manufacture screen screens.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zur Herstellung des holo grafischen Zwischenbildschirms wird der Lichtkegel bei der Aufzeichnung des Be leuchtunghologramms durch eine Blende begrenzt, die nach Größe und Lage dem später in den Strahlengang einzubringenden Aufzeichnungsmaterial für den holo grafischen Zwischenbildschirm entspricht.According to an advantageous development of the method for producing the holo graphic intermediate screen is the cone of light when recording the loading Illuminated hologram limited by an aperture, the size and location of the recording material for the holo to be inserted later in the beam path graphic intermediate screen corresponds.

Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß der durch das Beleuchtungsholo gramm erzeugte Lichtkegel so dimensioniert wird, daß später auf dem Aufzeich nungsmaterial für den holografischen Zwischenbildschirm der gesamte Lichtkegel aufgezeichnet werden kann. In this way it can be ensured that the lighting holo light cone generated is dimensioned so that later on the record the entire cone of light for the holographic intermediate screen can be recorded.

Ein alternatives Verfahren zur Herstellung des holografischen Zwischenbildschirms mittels eines Computersystems umfaßt folgende Schritte: Zunächst wird er Strah lenverlauf des reellen Bildes einer flächig beleuchteten Mattscheibe sowie des zu gehörigen Lichtkegels auf dem Computersystem simuliert. Damit kann das Interfe renzbild zwischen einem Referenzstrahl und dem simulierten Strahlenverlauf be rechnet werden. Mit diesem berechneten Interferenzbild wird anschließend das holografische Aufzeichnungsmaterial für den Zwischenbildschirm beschrieben.An alternative method of making the intermediate holographic screen by means of a computer system comprises the following steps: First, it becomes beam The course of the real image of a flat illuminated screen and the appropriate light cone simulated on the computer system. So that the Interfe boundary image between a reference beam and the simulated beam path be counted. This is then calculated with this calculated interference image holographic recording material for the intermediate screen described.

Es ist von Vorteil, den holografischen Zwischenbildschirm direkt mittels eines Com putersystems zu berechnen, weil auf diese Weise der Aufwand für optische Auf bauten komplett eingespart werden kann. Es ist weder eine teure Sammellinse noch ein Beleuchtungshologramm erforderlich, um den erfindungsgemäßen holo grafischen Zwischenbildschirm herzustellen.It is advantageous to use the holographic intermediate screen directly using a Com to calculate putersystems because in this way the effort for optical on buildings can be completely saved. It is not an expensive converging lens still a lighting hologram required to the holo invention graphical intermediate screen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung eines holografi schen Zwischenbildschirms sieht vor, den für die Belichtung des holografischen Zwischenbildschirms erforderliche reelle Bild einer flächig beleuchteten Mattscheibe sowie den zugehörigen Lichtkegel mit Hilfe eines Beleuchtungshologramms zu ge nerieren. Dazu wird das Beleuchtungshologramm mit einem zweiten Referenzstrahl beaufschlagt, der das im Beleuchtungshologramm aufgezeichnete reelle Bild der flächig beleuchteten Mattscheibe und den zugehörigen Lichtkegel rekonstruiert.An advantageous embodiment of the method for producing a holographic Intermediate screen provides that for the exposure of the holographic Intermediate screen required real image of a flat illuminated screen as well as the associated light cone using an illumination hologram kidney. For this purpose, the lighting hologram with a second reference beam applied to the real image recorded in the lighting hologram Reconstructed flat screen and the associated light cone reconstructed.

Auf diese Weise wird die Herstellung von holografischen Zwischenbildschirmen vereinfacht, weil der dafür notwendige Beleuchtungsverlauf mit Hilfe eines einmal hergestellten Beleuchtungshologramms immer wieder reproduziert werden kann. Auf diese Weise lassen sich mit Hilfe eines einzigen Beleuchtungshologramms auch höhere Stückzahlen von holografischen Zwischenbildschirmen herstellen.In this way, the production of holographic intermediate screens simplified, because the necessary lighting process with the help of a single produced lighting hologram can be reproduced again and again. In this way, with the help of a single lighting hologram also produce larger quantities of holographic intermediate screens.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand meh rerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Further details and advantages of the invention are described below with reference to meh rerer illustrated in the drawings embodiments.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 das Funktionsprinzip des holografischen Display-Systems, Fig. 1, the operating principle of the holographic display system,

Fig. 2 die Aufnahmeanordnung für den holografischen Zwischenbild schirm, wobei der Zwischenbildschirm für die Verwendung in Transmissionsgeometrie vorgesehen ist, Figure 2 screen. The receiving structure for the holographic intermediate image, wherein the intermediate screen is intended for use in transmission geometry,

Fig. 3 die Projektion der darzustellenden Information auf den holografi schen Zwischenbildschirm, Fig. 3, the projection of the information to be displayed on the screen holografi exist between,

Fig. 4 die Aufnahmeanordnung für das Beleuchtungshologramm, Fig. 4, the receiving arrangement for the illumination hologram,

Fig. 5 die Aufnahmeanordnung für den holografischen Zwischenbild schirm bei Verwendung eines Beleuchtungshologramms, und Fig. 5 shows the recording arrangement for the holographic intermediate screen when using a lighting hologram, and

Fig. 6 die Aufnahmeanordnung für das Display-HOE. Fig. 6 shows the receiving arrangement for the display HOE.

In Fig. 1 ist das gesamte holografische Display-System im Überblick dargestellt. Dem Laserstrahl 1 wird durch den Special Light Modulator 2 die darzustellende In formation als Amplitudenmodulation aufgeprägt. Der Special Light Modulator (SLM) kann beispielsweise eine LCD-Matrix sein. Mittels des Objektivs 3 wird der Laser strahl mit der aufgeprägten Information auf den als Mattscheibe wirkenden hologra fischen Zwischenbildschirm 4 projiziert. Der Projektionslaserstrahl 1 dient gleichzei tig als Referenzlaserstrahl, der den in dem holografischen Zwischenbildschirm ge speicherten Lichtkegel 5 rekonstruiert. Dadurch ist es - anders als bei einer kon ventionellen Mattscheibe - möglich, das auf die Projektionsfläche 4 einfallende Licht lediglich in den Raumwinkelbereich 5 (und nicht nach allen Seiten hin) abzu strahlen. Dadurch ergibt sich eine höhere Lichtintensität im Raumwinkelbereich 5. In FIG. 1, the entire holographic display system is shown at a glance. The laser beam 1 is impressed by the special light modulator 2, the information to be displayed as amplitude modulation. The Special Light Modulator (SLM) can be an LCD matrix, for example. By means of the lens 3 , the laser beam with the embossed information is projected onto the holographic intermediate screen 4 which acts as a focusing screen. The projection laser beam 1 serves at the same time as a reference laser beam, which reconstructs the light cone 5 stored in the holographic intermediate screen 5 . This makes it possible - unlike with a conventional focusing screen - to radiate the light incident on the projection surface 4 only into the solid angle region 5 (and not on all sides). This results in a higher light intensity in the solid angle range 5 .

Das Displayelement 6 ist innerhalb des von dem Zwischenbildschirm 4 erzeugten Beugungskegels 5 angebracht. In dem in Fig. 1 dargestellten Fall ist das Dis playelement 6 als reflektierendes Holografisch-Optisches Element (HOE) ausge führt. Das HOE 6 hat die Abbildungseigenschaften eines vergrößernden Hohlspie gels, wobei aber bei einem HOE der Einfallswinkel nicht gleich dem Ausfallswinkel zu sein braucht. Durch das Holografisch-Optische Element 6 wird ein vergrößertes virtuelles Bild 7 des holografischen Zwischenbildschirms 4 sowie der darauf proji zierten Information erzeugt. Dieses virtuelle Bild kann von dem Beobachter 8, der das Displayelement 6 betrachtet, erfaßt werden. Die Ebene des virtuellen Bildes 7 erscheint dabei wesentlich weiter entfernt vom Betrachter als das Displayelement 6. Der Beobachter 8 muß daher seine Augen nicht auf das Displayelement 6, und damit auf den Nahbereich, akkommodieren.The display element 6 is attached within the diffraction cone 5 generated by the intermediate screen 4 . In the case shown in FIG. 1, the dis play element 6 is a reflective holographic optical element (HOE). The HOE 6 has the imaging properties of an enlarging hollow mirror, but in the case of a HOE the angle of incidence does not have to be equal to the angle of reflection. The holographic-optical element 6 generates an enlarged virtual image 7 of the holographic intermediate screen 4 and the information projected thereon. This virtual image can be captured by the observer 8 , who is viewing the display element 6 . The plane of the virtual image 7 appears much further away from the viewer than the display element 6 . The observer 8 therefore does not have to accommodate his eyes on the display element 6 , and thus on the close range.

Typischerweise findet das erfindungsgemäße holografische Display-System im Ar maturenbereich eines Kraftfahrzeugs, eines Flugzeugs etc. Anwendung. Dazu wird das Displayelement 6 in das Armaturenbrett integriert, während der holografische Zwischenbildschirm 4 sowie die Laserprojektionseinheit oberhalb des Beobachters angebracht sind. Bei einem Kraftfahrzeug könnte der holografische Zwischenbild schirm 4 oberhalb der Windschutzscheibe, etwa im Bereich der Sonnenblenden, angeordnet werden.The holographic display system according to the invention is typically used in the armature area of a motor vehicle, an aircraft, etc. For this purpose, the display element 6 is integrated into the dashboard, while the holographic intermediate screen 4 and the laser projection unit are mounted above the observer. In a motor vehicle, the holographic intermediate screen 4 could be arranged above the windshield, for example in the area of the sun visors.

In der in Fig. 1 gezeichneten Ausführungsform ist der holografische Zwischenbild schirm 4 als Transmissionshologramm ausgeführt. Es wäre stattdessen möglich, als Zwischenbildschirm ein Reflexionshologramm zu verwenden, das dann ent sprechend von der Seite des Displayelements 6 her mit dem Projektionslaserstrahl beaufschlagt werden müßte.In the embodiment shown in Fig. 1, the holographic intermediate screen 4 is designed as a transmission hologram. Instead, it would be possible to use a reflection hologram as an intermediate screen, which would then have to be acted upon accordingly by the projection laser beam from the side of the display element 6 .

Entsprechend ist es möglich, das Displayelement 6 nicht als reflektierendes HOE, sondern als transmittierendes HOE auszubilden. In diesem Fall müßten der holo grafische Zwischenbildschirm sowie das Laserprojektionssystem auf der dem Be obachter 8 abgewandten Seite des Displayelements 6 angeordnet werden. Das transmittierende HOE würde dann die Abbildungseigenschaften einer Lupe besit zen und ein vergrößertes virtuelles Bild des holografischen Zwischenbildschirms liefern. Es bestehen also einige Freiheitsgrade bei der geometrischen Anordnung des erfindungsgemäßen holografischen Display-Systems. Wichtig ist dabei außer dem, daß im Fall eines reflektierenden Holografisch-Optischen Elements als Dis playelement 6 Einfallswinkel und Ausfallwinkel nicht übereinstimmen müssen, weshalb das HOE beliebig verkippt zum Einfallswinkel angeordnet werden kann. Dies ist allerdings bei Verwendung eines Spiegels bzw. eines Hohlspiegels nicht möglich.Accordingly, it is possible to design the display element 6 not as a reflective HOE, but as a transmitting HOE. In this case, the holo graphical intermediate screen, and the laser projection system would have to be arranged on the side facing away from the loading observer 8 of the display element. 6 The transmitting HOE would then have the imaging properties of a magnifying glass and provide an enlarged virtual image of the holographic intermediate screen. So there are some degrees of freedom in the geometric arrangement of the holographic display system according to the invention. It is also important that, in the case of a reflective holographic optical element as a display element 6, the angle of incidence and the angle of reflection do not have to match, which is why the HOE can be tilted to the angle of incidence. However, this is not possible when using a mirror or a concave mirror.

In Fig. 2 ist die Aufnahmeanordnung zur Aufzeichnung des holografischen Zwi schenbildschirms dargestellt, und zwar für den Fall, daß der holografische Zwi schenbildschirm 4 in Transmissionsgeometrie verwendet werden soll. Auf dem ho lografischen Zwischenbildschirm 4 soll das reelle Bild 13 einer beleuchteten Matt scheibe 10 sowie der zugehörige Lichtkegel 12 holografisch aufgezeichnet werden. Dazu wird folgende Beleuchtungsanordnung realisiert: Eine Mattscheibe 10 wird von einem aufgeweiteten Laserstrahl 9 flächig beleuchtet. Mittels einer großen Sammellinse 11 wird ein reelles Bild 13 der beleuchteten Mattscheibe 10 erzeugt. Die Lichtintensität ist dabei auf den Lichtkegel 12 begrenzt.In Fig. 2, the recording arrangement for recording the holographic inter mediate screen is shown, in the event that the holographic inter mediate screen 4 is to be used in transmission geometry. On the ho lographic intermediate screen 4 , the real image 13 of an illuminated matt disk 10 and the associated light cone 12 are to be recorded holographically. For this purpose, the following lighting arrangement is implemented: a focusing screen 10 is illuminated area-wide by an expanded laser beam 9 . A large image lens 11 generates a real image 13 of the illuminated focusing screen 10 . The light intensity is limited to the light cone 12 .

Das zu belichtende holografische Aufzeichnungsmaterial 4' für den Zwischenbild schirm wird innerhalb des Lichtkegels 12 so positioniert, daß es von dem Lichtkegel durchstrahlt wird. Der Strahl des Lasers 14 wird durch die Linse 15 so aufgeweitet, daß der gesamte holografische Film 4' gleichmäßig durch den Referenzlaserstrahl 13 beaufschlagt wird. Dabei entsteht ein Interferenzbild zwischen den Lichtstrahlen des Lichtkegels 12 und dem Referenzlaserstrahl 16. Bei der Belichtung des holo grafischen Materials 4' wird dieses Interferenzbild aufgezeichnet.The holographic recording material 4 'to be exposed for the intermediate screen is positioned within the light cone 12 such that it is irradiated by the light cone. The beam of the laser 14 is widened by the lens 15 such that the entire holographic film 4 'is uniformly acted upon by the reference laser beam 13 . This creates an interference image between the light beams of the light cone 12 and the reference laser beam 16 . When the holographic material 4 'is exposed, this interference image is recorded.

In Fig. 3 ist dargestellt, wie das entwickelte Zwischenbildschirmhologramm 4 durch einen Referenzlaserstrahl 16 beaufschlagt wird, der dem für die Aufzeich nung verwendeten Referenzlaserstrahl entspricht. Wie in Fig. 2 wird dazu der vom Laser 14 erzeugte Strahl durch eine Linse 15 so aufgeweitet, daß das gesamte Zwischenbildschirmhologramm 4 beaufschlagt werden kann. Da der holografische Zwischenbildschirm 4 ein Transmissionshologramm darstellt, rekonstruiert der ein fallende Referenzstrahl 16 das aufgezeichnete reelle Bild 13 der beleuchteten Mattscheibe 10 sowie den zugehörigen Lichtkegel 18. Die Lichtintensität in dem einfallenden Referenzlaserstrahl 16 wird ausschließlich in den Raumwinkelbereich 18 abgebeugt.In Fig. 3 illustrates how the developed intermediate screen hologram 4 is acted upon by a reference laser beam 16, which corresponds to the voltage for the Aufzeich reference laser beam used. For this purpose, as in FIG. 2, the beam generated by the laser 14 is expanded by a lens 15 such that the entire intermediate screen hologram 4 can be acted upon. Since the holographic intermediate screen 4 represents a transmission hologram, the incident reference beam 16 reconstructs the recorded real image 13 of the illuminated focusing screen 10 and the associated light cone 18 . The light intensity in the incident reference laser beam 16 is only deflected into the solid angle region 18 .

Wenn nun in den vom Laser 14 erzeugten Strahl ein Special Light Modulator 17 eingebracht wird, so kann dem Referenzstrahl 16 eine Information aufgeprägt wer den, welche auf den Zwischenbildschirm 4 projiziert wird. Das Zwischenbildschirm hologramm 4 wirkt dabei als Mattscheibe, auf der die projizierte Information sichtbar wird. Im Unterschied zu einer regulären Mattscheibe gelangt das von dem hologra fischen Zwischenbildschirm 4 ausgehende Streulicht allerdings lediglich in den Raumwinkelbereich 18. Von Punkten außerhalb dieses Raumwinkelbereichs kann die auf den Zwischenbildschirm 4 projizierte Information nicht wahrgenommen wer den. Dies bedeutet, daß es sich bei dem holografischen Zwischenbildschirm 4 um eine Mattscheibe mit inhärenter "Richtcharakteristik" handelt. Da das einfallende Licht nur in den Raumwinkelbereich 18 gestreut wird, ist die Lichtintensität inner halb des Raumwinkelbereichs 18 sehr viel größer, als wenn man anstelle des holo grafischen Zwischenbildschirms 4 eine konventionelle Mattscheibe verwenden wür de.If a special light modulator 17 is now introduced into the beam generated by the laser 14 , the reference beam 16 can be impressed with information which is projected onto the intermediate screen 4 . The intermediate screen hologram 4 acts as a focusing screen on which the projected information is visible. In contrast to a regular focusing screen, the scattered light emanating from the holographic intermediate screen 4 only reaches the solid angle region 18 . From points outside this solid angle range, the information projected onto the intermediate screen 4 cannot be perceived. This means that the holographic intermediate screen 4 is a focusing screen with an inherent "directional characteristic". Since the incident light is scattered only in the solid angle range 18 , the light intensity within the solid angle range 18 is very much greater than if one were to use a conventional focusing screen instead of the holographic intermediate screen 4 .

Anhand von Fig. 2 war gezeigt worden, wie ein holografischer Zwischenbildschirm hergestellt werden kann. Dazu war eine Sammellinse 11 erforderlich, die bei der dargestellten Geometrie einen relativ großen Durchmesser aufweisen muß. Um diese Linse 11 überflüssig zu machen und dadurch die Herstellung des Zwischen bildschirmhologramms zu vereinfachen, kann ein sogenanntes Beleuchtungsholo gramm verwendet werden. In dem Beleuchtungshologramm ist der zur Belichtung des Zwischenbildschirmhologramms erforderliche Beleuchtungsverlauf aufgezeich net. Das Beleuchtungshologramm stellt also ein Hilfsmittel zur Aufzeichnung des holografischen Zwischenbildschirms dar. With reference to FIG. 2 it was shown how an intermediate holographic screen can be produced. This required a converging lens 11 which, in the geometry shown, must have a relatively large diameter. In order to make this lens 11 superfluous and thereby simplify the production of the intermediate screen hologram, a so-called lighting hologram can be used. The illumination curve required for exposing the intermediate screen hologram is recorded in the illumination hologram. The lighting hologram thus represents an aid for recording the holographic intermediate screen.

Die Methode zur Herstellung eines derartigen Beleuchtungshologramms ist in Fig. 4 gezeigt. Dabei wird eine Mattscheibe 20 durch einen aufgeweiteten Laserstrahl 19 beleuchtet. Von der beleuchteten Mattscheibe 20 gehen Kugelwellen in alle Richtungen aus, die Mattscheibe streut das auftreffende Laserlicht diffus in alle Richtungen. Durch die Blende 22 wird ein Lichtkegel 21 definiert. Die Blende 22 ist dabei so gewählt, daß ihre Öffnung der späteren Position des holografischen Auf zeichnungsmaterials 4' für den Zwischenbildschirm entspricht.The method for producing such an illumination hologram is shown in FIG. 4. A focusing screen 20 is illuminated by an expanded laser beam 19 . Spherical waves emanate from the illuminated focusing screen 20 in all directions, the focusing screen diffusely scatters the incident laser light in all directions. A cone of light 21 is defined by the aperture 22 . The aperture 22 is chosen so that its opening corresponds to the later position of the holographic recording material 4 'for the intermediate screen.

Der holografische Film 23' für das Beleuchtungshologramm wird zum einen von dem Lichtkegel 21 beaufschlagt, zum anderen von einer parallel einfallenden kohä renten Referenzwelle 24. Das Interferenzbild des Lichtkegels 21 und der Refe renzwelle 24 wird auf dem holografischen Film 23' aufgezeichnet. Dadurch wird erreicht, daß sowohl die beleuchtete Mattscheibe 20 als auch der von dieser aus gehende Lichtkegel 21 in dem Beleuchtungshologramm gespeichert sind.The holographic film 23 'for the illumination hologram is acted upon by the light cone 21 on the one hand and by a coherent reference wave 24 incident in parallel on the other. The interference image of the light cone 21 and the reference wave 24 is recorded on the holographic film 23 '. It is thereby achieved that both the illuminated screen 20 and the light cone 21 proceeding from it are stored in the lighting hologram.

Mit Hilfe dieses Beleuchtungshologramms läßt sich nun auf vereinfachte Weise die Belichtung des holografischen Zwischenbildschirms durchführen. Dies ist insbe sondere dann von Vorteil, wenn größere Stückzahlen des holografischen Zwi schenbildschirms hergestellt werden müssen.With the help of this lighting hologram, the Carry out exposure of the holographic intermediate screen. This is especially true particularly advantageous if larger numbers of the holographic intermediate screen must be manufactured.

In Fig. 5 ist die Aufnahmeanordnung zur Belichtung des Aufzeichnungsmaterials 4' für einen holografischen Zwischenbildschirms unter Verwendung eines Beleuch tungshologramms 23 für den Fall dargestellt, daß der holografische Zwischenbild schirm in Transmissionsgeometrie verwendet werden soll. Das Beleuchtungsholo gramm 23 wird mit einem Referenzlaserstrahl 25 beaufschlagt, welcher der konju gierte Strahl zu dem bei der Aufzeichnung verwendeten Referenzstrahl 24 ist. Dies bedeutet, daß der Referenzstrahl 25 genau gegenläufig zu dem bei der Aufzeich nung verwendeten Referenzstrahl 24 auf das Beleuchtungshologramm 23 einfällt. Dadurch wird die aufgezeichnete beleuchtete Mattscheibe 20 nicht als virtuelles Bild, sondern als reelles Bild 27 rekonstruiert. Außerdem wird der zugehörige Licht kegel 26 rekonstruiert. In dem so erzeugten Lichtkegel 26 wird das zu belichtende holografische Material 4' für den Zwischenbildschirm so positioniert, daß seine La ge exakt der Lage der Blendenöffnung der Blende 22 entspricht. Der holografische Film 4' wird außerdem von dem Referenzlaserstrahl 16 beaufschlagt. Dazu wird der Strahl des Lasers 14 mittels der Linse 15 so aufgeweitet, daß der holografische Film 4' gleichmäßig ausgeleuchtet wird.In Fig. 5, the recording arrangement for exposing the recording material 4 'for a holographic intermediate screen using a lighting hologram 23 is shown in the event that the holographic intermediate screen is to be used in transmission geometry. The illuminating hologram 23 is subjected to a reference laser beam 25 , which is the conjugated beam to the reference beam 24 used in the recording. This means that the reference beam 25 is incident on the illumination hologram 23 in exactly the opposite direction to the reference beam 24 used in the recording. As a result, the recorded illuminated focusing screen 20 is reconstructed not as a virtual image but as a real image 27 . In addition, the associated light cone 26 is reconstructed. In the light cone 26 thus generated, the holographic material 4 'to be exposed is positioned for the intermediate screen so that its position corresponds exactly to the position of the aperture of the aperture 22 . The holographic film 4 'is also acted upon by the reference laser beam 16 . For this purpose, the beam of the laser 14 is expanded by means of the lens 15 in such a way that the holographic film 4 'is illuminated uniformly.

Beim Vergleich der Aufnahmeanordnungen von Fig. 2 und Fig. 5 ist erkennbar, daß in beiden Fällen ein reelles Bild einer beleuchteten Mattscheibe sowie der zu gehörige Lichtkegel auf dem holografischen Film 4' für den Zwischenbildschirm aufgezeichnet werden. In Fig. 5 sind aber die beleuchtete Mattscheibe 10 sowie die abbildende Linse 11 durch das Beleuchtungshologramm 23 ersetzt.When comparing the recording arrangements of Fig. 2 and Fig. 5 it can be seen that in both cases a real image of an illuminated screen and the associated light cone are recorded on the holographic film 4 'for the intermediate screen. In FIG. 5, however, the illuminated focusing screen 10 and the imaging lens 11 are replaced by the lighting hologram 23 .

In Fig. 6 ist dargestellt, auf welche Weise ein Display-HOE 6 hergestellt werden kann. Es soll ein reflektierendes HOE aufgenommen werden, welches ein vergrö ßertes virtuelles Bild des Zwischenbildschirms 4 erzeugt. Die Abbildungseigen schaften des reflektierenden HOE sollen daher denen eines Hohlspiegels entspre chen, wobei aber bei einem HOE die Lage von Einfallswinkel und Ausfallwinkel frei definiert werden kann. Zur Belichtung dieses Reflexions-HOE 6 wird dieses von der einen Seite von einem divergenten Laserstrahlenbündel 26 beaufschlagt, wäh rend der Referenzlaserstrahl 27 von der anderen Seite her auf den zu belichtenden holografischen Film einfällt. Das Interferenzbild, das von der divergenten Lichtwelle 26 und der ebenen Welle 27 erzeugt wird, wird als Reflexions-HOE 6 aufgezeichnet und kann dann als reflektierendes Displayelement in einem holografischen Display- System verwendet werden. FIG. 6 shows how a display HOE 6 can be manufactured. A reflective HOE is to be recorded, which generates an enlarged virtual image of the intermediate screen 4 . The imaging properties of the reflective HOE should therefore correspond to those of a concave mirror, but in the case of a HOE the position of the angle of incidence and angle of reflection can be freely defined. To expose this reflection HOE 6 , this is acted upon from one side by a divergent laser beam 26 , while the reference laser beam 27 is incident on the holographic film to be exposed from the other side. The interference image generated by the divergent light wave 26 and the plane wave 27 is recorded as a reflection HOE 6 and can then be used as a reflective display element in a holographic display system.

Claims

1. Holographic display system for displaying information, which has:
a holographic intermediate screen that can be used as a holographic focusing screen and on which a real image can be displayed,
a laser projection system by which at least one laser beam can be generated, to which the information to be displayed is imprinted, the laser beam generated projects the information to be displayed onto the holographic intermediate screen, and wherein the holographic intermediate screen scatters the incident light into a predefined solid angle, and
a display element which images the holographic intermediate screen with the information projected thereon in such a way that a virtual image of the holographic intermediate screen and the information projected thereon is produced for the viewer.

2. Holographic display system according to claim 1, characterized in that
that in the holographic intermediate screen, the real image of a flat illuminated screen and the associated light cone are recorded holographically,
wherein the laser beam, which projects the information to be displayed on the holographic intermediate screen, simultaneously reconstructs the real image recorded in the holographic intermediate screen of the areally illuminated matt pane and the associated light cone.

3. Holographic display system according to claim 1 or 2, characterized records that the holographic intermediate screen is a volume hologram is.

4. Holographic display system according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the information to be displayed to the laser beam by means of egg Special Light Modulator (SLM) can be stamped on.

5. Holographic display system according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that by the laser projection system several laser beams can be generated, the different laser beams being different wel have length lengths.

6. Holographic display system according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the display element is a reflective holographic Optical element (HOE) is.

7. Holographic display system according to claim 6, characterized in that that the reflective holographic optical element on its from the Be side facing away from the traditional with a light-absorbing coating verse hen is.

8. Holographic display system according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the display element is a transmitting holographic Optical element (HOE) is.

9. Holographic display system according to claim 8, characterized in that that on the side of the transmitting hologra facing away from the viewer fish-optical element a light trap is attached, which the Laserpro ejection system includes.

10. Holographic display system according to one of claims 6 to 9, characterized characterized in that the display element is a volume hologram.

11. Holographic display system according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the display element is a mirror.

12. Holographic display system according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the display element is a magnifying glass.

13. Holographic display system according to one of claims 1 to 12, characterized characterized in that an enlarged virtual image by the display element the holographic intermediate screen and the information projected onto it can be generated.

14. Holographic display system according to one of claims 1 to 13, characterized characterized in that the display element in the dashboard area of a motor vehicle stuff is attached.

15. Holographic display system according to one of claims 1 to 14, characterized characterized by the holographic intermediate screen above the wind protective window of a motor vehicle is attached.

16. A method for displaying information using a holographic display system, the method comprising the following steps:

a) imprinting the information to be displayed on a laser beam,
b) projecting the embossed information onto a holographic intermediate screen by the laser beam, the holographic intermediate screen being used as a holographic focusing screen, and the holographic intermediate screen scattering the incident light into a predefined solid angle,
c) depicting the holographic intermediate screen and the information projected thereon by means of a display element, the viewer being provided with a virtual image of the holographic intermediate screen and the information projected thereon.

17. A method for displaying information according to claim 16, characterized records that the laser beam, which the imprinted information on the hologra fish intermediate screen projected, at the same time in the holographic intermediate screen-recorded real image of a flat illuminated screen and reconstructed the associated light cone.

18. A method for displaying information according to claim 16 or 17, characterized characterized in that the holographic intermediate screen is a volume holo gram is.

19. A method for displaying information according to claim 16 to 18, characterized characterized in that the information to be displayed to the laser beam by means of egg special light modulator (SLM).

20. A method for displaying information according to one of claims 16 to 19, characterized in that several by the laser projection system Laser beams are generated, with the various laser beams below have different wavelengths.

21. A method for displaying information according to one of claims 16 to 20, characterized in that a reflective holo as a display element graphic-optical element (HOE) is used.

22. A method for displaying information according to claim 21, characterized records that the reflective holographic optical element on its from Ver side facing away with a light-absorbing coating ver see is.

23. A method for displaying information according to one of claims 16 to 20, characterized in that a transmitting element as the display element Holographic Optical Element (HOE) is used.

24. A method for displaying information according to one of claims 16 to 20, characterized in that on the side facing away from the viewer of the transmitting holographic optical element is a light trap is brought, which includes the laser projection system.

25. A method for displaying information according to one of claims 21 to 24, characterized in that the display element is a volume hologram is.

26. A method for displaying information according to one of claims 16 to 20, characterized in that a mirror is used as the display element becomes.

27. A method for displaying information according to one of claims 16 to 20, characterized in that a magnifying glass is used as the display element becomes.

28. A method for displaying information according to one of claims 16 to 27, characterized in that the display element is an enlarged virtual les image of the holographic intermediate screen and the projected on it formation generated.

29. A method for displaying information according to one of claims 16 to 28, characterized in that the display element in the fitting area of the Motor vehicle is attached.

30. A method for displaying information according to one of claims 16 to 29, characterized in that the holographic intermediate screen upper half the windshield of a motor vehicle is attached.

31. Method for producing a holographic intermediate screen, characterized by the following steps:

a) generating a real image of a flat illuminated screen and an associated light cone,
b) positioning the holographic recording material in the light cone,
c) applying a reference laser beam to the holographic recording material,
d) exposing the holographic recording material.

32. Method for producing a holographic intermediate screen according to An Proverb 31, characterized in that the real image illuminates the area ten focusing screen and the associated light cone are generated by a Be is illuminated hologram with a second reference beam, the the real image recorded in the lighting hologram of the area illuminated screen and the associated light cone reconstructed.

33. Method for producing a holographic intermediate screen according to An saying 31 or 32, characterized in that when recording the Lighting hologram the light cone is limited by an aperture that according to size and location, the later to be introduced into the beam path drawing material for the holographic intermediate screen.

34. Method for producing a holographic intermediate screen using a computer system, characterized by the following steps:

a) simulating the beam path of the real image of a flat illuminated screen and the associated light cone,
b) calculating the interference image between a reference beam and the beam path generated according to step a),
c) describing the holographic recording material with the calculated interference image.