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Nachfolgend wird ein Anzeigeelement zum Einbau in ein Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs sowie ein entsprechend ausgerüstetes Kraftfahrzeug beschrieben.
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In Kraftfahrzeugen werden Anzeigeelemente der eingangs genannten Art dazu verwendet, optische Warnhinweise abzugeben, die beispielsweise auf mögliche drohende Kollisionen mit in Fahrtrichtung befindlichen Hindernissen aufmerksam machen sollen. Hierzu ist es bekannt, ein oder mehrere Lichtstrahlen an eine Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs zu projizieren, sodass die Reflexionen der Lichtstrahlen im Blickfeld des Fahrers liegen. Hierdurch kann ein optisch auffälliger Hinweis erzeugt werden, den der Fahrer schnell registrieren kann.
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Die
DE 10 2007 007 162 A1 offenbart ein holographisches Informationsdisplay für ein Kraftfahrzeug zum Projizieren eines virtuellen Anzeigenelements. Eine Datenverarbeitungseinrichtung stellt ein Hologramm für das zu projizierende virtuelle Anzeigenelement bereit. Eine Steuereinrichtung gibt für eine Mehrzahl von Ausschnitten des Hologramms jeweils ein individuelles Steuersignal aus. Eine Mehrzahl durch die Steuereinrichtung individuell einstellbare optische Phasenverzögerungszellen, die auf einer von dem Lichtstrahl ausgeleuchteten Fläche angeordnet sind, verzögern den jeweils auf sie einfallenden Anteil des Lichtstrahls in der Phase ansprechend auf das jeweilige individuelle Steuersignal.
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Herkömmliche entsprechende Vorrichtungen weisen eine Mehrzahl von optischen Bauteilen wie Phasenverzögerungszellen sowie leistungsstarke Elektronik auf, um die Erzeugung eines Hologrammbildes zu ermöglichen. Die vielen dazu notwendigen optischen und elektronischen Komponenten sind teuer. Zudem ist es erforderlich, die Vorrichtung so auszugestalten, dass die Vorrichtung den Fahrer nicht blendet, wozu ein erhöhter Konstruktionsaufwand erforderlich ist. Beides erhöht den Preis einer entsprechenden Vorrichtung.
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Somit stellt sich die Aufgabe, Anzeigeelemente der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass diese blendfrei sind und kostengünstig hergestellt werden können.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Anzeigeelement gemäß Anspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 10.
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Nachfolgend wird ein Anzeigeelement zum Einbau in ein Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges beschrieben, mit wenigstens einem Leuchtelement zum Erzeugen eines auf eine Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges richtbaren Lichtstrahls, wobei zwischen Leuchtelement und Windschutzscheibe ein transmissives Hologramm angeordnet ist, dessen holographisches Bild mittels des Lichtstrahls auf die Windschutzscheibe projizierbar ist.
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Unter Holografie fasst man Verfahren zusammen, die den Wellencharakter des Lichts ausnutzen, und zwar seine Interferenz- und Kohärenzmöglichkeiten, um systematisch anschauliche Darstellungen zu erzielen, die über die Möglichkeiten der klassischen Fotografie hinausgehen. Mathematisch betrachtet wird ein dreidimensionaler Gegenstand aus einem zweidimensionalen oder quasizweidimensionalen Abbild seiner Fouriertransformierten rekonstruiert, wobei der Blickwinkel wichtig ist. Die Motive scheinen bei der Betrachtung frei im Raum zu schweben. Bei seitlichen Bewegungen kann dabei auch um ein Objekt herumgesehen werden und bei beidäugiger Betrachtung entsteht ein vollständig dreidimensionaler Eindruck.
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Bei der Rekonstruktion beleuchtet man das Hologramm mit einer Welle, die mit der Referenzwelle übereinstimmt ist. Dabei wird das Licht am Interferenzmuster gebeugt, und es entsteht die exakte Wellenfront der Objektwelle. Hinter dem Hologramm entsteht dann der abgebildete Gegenstand.
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Da auch das ganze Wellenfeld vor und hinter dem aufgezeichneten Objekt rekonstruiert wird, können die Augen das Abbild bedingt durch den zwischen ihnen vorhandenen Augenabstand jeweils aus leicht verschiedenen Richtungen sehen. Das menschliche Gehirn ist dadurch in der Lage, aus den unterschiedlichen Bildern einen räumlichen Seheindruck zu erzeugen. Dieser wird dadurch verstärkt, dass man sich sogar im Wellenfeld hin- und her bewegen und so den Gegenstand aus verschiedenen Richtungen und, in begrenztem Ausmaß, auch um ihn herum sehen kann.
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Allgemein lassen sich Hologramme nach den Eigenschaften des Films in Volumen- und Flächenhologramme sowie in Amplituden- und Phasenhologramme einteilen. Volumenhologramme befinden sich auf einem Film, dessen Dicke ebenfalls zur Speicherung von holografischen Informationen genutzt wird. Weißlichthologramme sind stets Volumenhologramme. Unter Verwendung von Weißlichtlasern können echtfarbige Hologramme hergestellt werden. Weißes Laserlicht lässt sich durch additive Farbmischung der drei Grundfarben rot, grün und blau erzeugen. Der holografische Film muss bei echtfarbigen Hologrammen für alle Farben empfindlich sein.
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Im eingebauten Zustand des Anzeigeelements ist der Lichtstrahl des wenigstens einen Leuchtelements so auf die Windschutzscheibe gerichtet, dass die Reflexion des Lichtstrahls an der Windschutzscheibe in ein Blickfeld des Fahrers fällt, sodass dieser das Hologramm vor der Windschutzscheibe schwebend wahrnehmen kann.
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Nach einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Leuchtelement monochromatisch ist. Dies erleichtert die Herstellung des Hologramms.
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Nach einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Leuchtelement polychromatisch ist. Hierdurch kann ein einfacheres Leuchtelement verwendet werden.
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Nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Hologramm ein Weißlichthologramm ist. Weißlichthologramme sind ein spezieller Typ eines Hologramms, dessen Betrachtung nicht nur mit dem ursprünglichen Referenzlaserstrahl möglich ist, sondern in eingeschränktem Umfang auch mit normalem, nicht-monochromatischem Licht.
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In einer alternativen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Hologramm ein Regenbogenhologramm ist. Regenbogenhologramme werden ähnlich wie die Bildebenenhologramme mit Hilfe eines Masters hergestellt. Das Objekt wird als Transmissionshologramm auf einem Master aufgenommen. In das virtuelle Bild des Masters wird anschließend der Film für das Regenbogenhologramm gestellt. Dabei wird der Master so abgedeckt, dass nur ein kleiner, horizontaler Spalt Licht durchlässt. Wegen des schmalen Spaltes fehlt bei dem Regenbogenhologramm die Räumlichkeit in der vertikalen Richtung. Weil die Spektralfarben des Lichts mit größerer Wellenlänge stärker gebeugt werden, erscheint das Regenbogenhologramm wie bei einem Regenbogen in den Farbübergängen von rot bis blau.
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Gemäß einer weiteführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass mehrere Leuchtelemente vorgesehen sind, die individuell ansteuerbar sind. Hierdurch lassen sich unter Verwendung eines Hologramms unterschiedliche Anzeigen erreichen, z. B. zur Übermittlung unterschiedlicher Informationsgehalte.
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Gemäß einer weiteführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Hologramm mehrere separate Hologrammbildinformationen aufweist oder wobei mehrere Hologramme vorgesehen sind, wobei die separaten Hologramme je unterschiedliche Hologrammbildinformationen beinhalten. Hierdurch lassen sich unter Verwendung eines Hologramms unterschiedliche Anzeigen erreichen, z. B. zur Übermittlung unterschiedlicher Informationsgehalte.
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Gemäß einer weiteführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Leuchtelement eine Punktlichtquelle ist. Dies verbessert die Darstellung des Hologramms und erlaubt gleichzeitig einen kompakten Aufbau.
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Gemäß einer weiteführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Anzeigeelement einen als Lichtfalle ausgebildeten Lichtausgang aufweist. Auf diese Weise kann eine ungewollte Beleuchtung des Hologramms durch Tageslicht vermieden werden, wodurch eine unbeabsichtigte Darstellung des Hologrammbildes unterbunden werden kann. Eine Darstellung des Hologrammbildes ist dann nur durch aktive Beleuchtung des Hologramms aus dem Inneren des Gehäuses möglich.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand betrifft ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Anzeigeelement der vorgenannten Art.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei zeigen schematisch:
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1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Kraftfahrzeug mit einem Anzeigeelements sowie
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2 eine Explosionsdarstellung des Anzeigeelements aus 1.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung mit einem Anzeigeelement 2 in einem Armaturenbrett 4 eines Kraftfahrzeugs 6 im Bereich einer Windschutzscheibe B.
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Das Anzeigeelement 2 dient zum Projizieren eines Hologrammbildes 9 auf die Windschutzscheibe 8, wobei das Hologrammbild 9 in der Windschutzscheibe 8 reflektiert wird und eine Hologrammbildspiegelung 9' so in einen Sichtbereich eines Fahrers F des Kraftfahrzeuges 6 gelangt.
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Das Hologrammbild 9 entsteht in der dargestellten Ausführungsform zwischen Anzeigeelement 2 und Windschutzscheibe 8 des Kraftfahrzeuges 6. In anderen Ausführungsformen kann das Hologrammbild 9 hinter der Windschutzscheibe 8 erzeugt werden. Die durch Reflexion des Hologrammbildes 9 in der Windschutzscheibe 8 entstehende Hologrammbildspiegelung 9' ist eine phasentreue Abbildung des vom Anzeigeelement 2 emittierten Bildes, sodass die Darstellung der Information und der dreidimensionale Charakter nicht verloren gehen.
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Eventuelle Verzerrungen der Darstellungen durch die Krümmung der Windschutzscheibe 8 können bei der Konstruktion des Anzeigeelements 2 berücksichtigt werden, sodass die Darstellung der Hologrammbildspiegelung 9' unverzerrt wirkt.
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Das Anzeigeelement 2 weist ein Gehäuse 10 auf. In dem Gehäuse 10 sind neben den nachfolgend erläuterten Komponenten in 2 weitere sichtbare und dort erläuterte Komponenten des Anzeigeelements 2 angeordnet.
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Ein Hologramm 12, das als Weißlichthologramm, einem Transmissionshologrammtyp, ausgebildet ist, wird von einer weißen LED 14 rückwärtig beleuchtet. Statt einer LED können in anderen Ausführungsformen mehrere LEDs vorgesehen sein.
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Das Anzeigeelement 2 weist einen Lichtauslass mit einer Lichtfalle 16 auf. Die Lichtfalle 16 verhindert Lichteinfall von außen in das Gehäuse 10 sowie Reflexionen an dem Hologramm 12, die zu einer ungewünschten Darstellung des Hologrammsbildes 9 und somit zu einer ungewünschten Warnung für den Fahrer F führen könnten.
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2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Anzeigeelements 2 aus 1.
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Das Gehäuse 10 ist zweiteilig ausgebildet und weist ein unteres Gehäuseteil 10.1 und ein oberes Gehäuseteil 10.2 auf.
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In dem zweiteiligen Gehäuse 10 ist eine Leiterplatte 20 vorgesehen, auf der die LED 14 angeordnet ist.
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Das Licht der LED 16 wird durch eine Streulinse 56 gestreut und beleuchtet so das Hologramm 12. Das Licht der LED 14 wird durch das Hologramm 12 transmittiert und verlässt das Gehäuse 10 des Anzeigeelements 2 durch die Lichtfalle 16, wodurch das Hologrammbild 9 entsteht.
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Obwohl der Gegenstand im Detail durch Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Anzeigeelement
- 4
- Armaturenbrett
- 6
- Kraftfahrzeug
- 8
- Windschutzscheibe
- 9
- Hologrammbild
- 9'
- Hologrammbildspiegelung
- 10
- Gehäuse
- 10.1
- unteres Gehäuseteil
- 10.2
- oberes Gehäuseteil
- 12
- Hologramm
- 14
- LED
- 16
- Lichtfalle
- 20
- Streulinse
- 22
- Streulinse
- F
- Fahrer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007007162 A1 [0003]
