DE3712663A1

DE3712663A1 - Anzeigesystem zum moeglichst akkommodationsfreien ablesen von informationen bei auf fernsicht eingestelltem auge

Info

Publication number: DE3712663A1
Application number: DE19873712663
Authority: DE
Inventors: Guenter J Dipl Ing Dausmann; Klaus A Dipl Phys Dr Gnaedig; Norbert Hacker
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Holtronic GmbH
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Holtronic GmbH
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1988-10-27
Also published as: EP0286962A3; JPS6438718A; EP0286962A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Anzeigesystem zum möglichst akkommo dationsfreien Ablesen von Informationen bei auf Fernsicht ein gestelltem Auge.

Es ist insbesondere bei der Kraftfahrzeugent wicklung ein Bestreben, Anzeigesysteme zu schaffen, die dem Fahrer ein ermüdungsfreies und möglichst akkommodationsfreies Ablesen von Informationen von Anzeigeeinrichtungen gestatten. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß ein er müdungsfreies und die Aufmerksamkeit des Fahrers wenig ablenken des Ablesen von Informationen dann möglich ist, wenn diese in den Bereich seines Blickfeldes eingegeben werden, so daß der Fahrer seine Aufmerksamkeit von der Straße überhaupt nicht oder aber nur kurzfristig ablenken muß. Diese Eingabe der Informatio nen in den Bereich des Blickfeldes des Fahrers kann einmal da durch geschehen, daß diese in die Frontscheibe eingespiegelt werden, so daß der Fahrer seinen Blick überhaupt nicht von der Straße abwenden muß. Weiterhin ist es möglich, die Information in gut sichtbarer Form im Bereich des Armaturenbrettes erschei nen zu lassen, so daß der Fahrer zum Lesen der Information seinen Blick nur kurzfristig senken muß. In beiden Fällen soll dabei die Information so erscheinen, daß der Fahrer diese mög lichst akkommodationsfrei lesen kann, daß er also sein Auge nicht auf ein näheres Objekt einstellen muß. Die Umstellung des Blickes von Weitsicht auf Nahsicht und umgekehrt ist insbeson dere für ältere Fahrer anstrengend und möglicherweise auch zeit raubend. Durch im Blickfeld des Fahrers liegende Anzeigesysteme, von denen der Fahrer die Informationen akkommodationsfrei able sen kann, erhöhen die Fahrsicherheit wesentlich. Erfindungsgemäß wird die akkommodationsfreie Ablesung von Informationen dadurch geschaffen, daß die Anzeigesysteme in der Ferne erscheinende virtuelle Bilder erzeugen.

Die Erfindung kann grundsätzlich durch zwei Anzeigesysteme ver wirklicht werden, nämlich einmal durch ein Anzeigesystem mit Einspiegelung der Information in die Frontscheibe (im folgenden Head-Up-Display) und zum anderen durch die gut lesbare Darstel lung der Information als virtuelles Bild im Bereich des Armatu renbrettes (im folgenden Head-Down-Display).

I. Beim Head-Up-Display (HUD) wird die Anzeige als virtuelles Bild im Abstand von einigen Metern vor dem Fahrer darge stellt. Das in der Anzeige erscheinende virtuelle Bild kann sich auf die jeweiligen Fahrzustände beziehen oder aber auch andere Informationen betreffen.
In besonders eindrucksvoller Weise läßt sich in der Anzeige das virtuelle Bild beispielsweise eines Brems balkens darstellen, der seinen Abstand zum Fahrer bzw. zum Fahrzeug entsprechend der gefahrenen Geschwindigkeit ändert. Die Größe oder Länge des Bremsbalkens bedeutet dann ein Maß für den Bremsweg, den der Fahrer noch bis zu einem in seinem Blickfeld liegenden Gegenstand zurücklegen muß.
Das HUD kann konventionell mit Linsen und Spiegeln aufge baut sein, aber auch aus holografisch optischen Elementen (HOE). Werden Flächenhologramme im Strahlengang verwendet, kann bei Ausleuchtung mit Weißlicht immer eine Kompensa tion der auftretenden Farbfehler gemacht werden.
II. Das Head-Down-Display (HDD) befindet sich wie konventionel le Anzeigen im Armaturenbrett, nur mit dem Unterschied, daß die Anzeige als virtuelles Bild im Abstand von einigen Metern vor dem Fahrer erscheint.
Das Head-Down-Display kann konventionell mit Linsen und Spiegeln, aber auch mit holografisch optischen Elementen aufgebaut sein.
Die Systeme bestehen aus folgenden Teilen:

1. Informationsdarstellung

Diese kann eine Kathodenstrahlröhre (CRT), eine Flüssigkristallanzeige (Liquid Cristal Display = LCD), eine Spaltblende oder aber auch ein Hologramm sein, das die Information in der gewünschten Entfernung ab bildet.

2. Abbildungssystem

Das Abbildungssystem kann konventionell mit Linsen und Spiegeln aufgebaut sein, aber auch aus HOE.

3. Kompensationsoptik (nur für Head-Up-Display)

Durch die Krümmung der Windschutzscheibe ist eine Kompensationsoptik erforderlich, da ansonsten Doppel bilder entstehen.

Die Kompensation geschieht entweder durch eine ent sprechend geschliffene Abbildungslinse bzw. Spiegel, die das Objekt in einer bestimmten Entfernung vor dem Auge abbilden und gleichzeitig die Abbildungsfehler, die durch die Frontscheibe entstehen, korrigieren. Auch ein entsprechend geschliffener Spiegel oder ein HOE, das nur die Scheibenkrümmung korrigiert (kompen siert), oder ein Planspiegel, bzw. holografischer Plan spiegel, der gebogen wird, führen zur Kompensation.

1. Anzeige der Information 1.1 Anzeige mit einer CRT

In Flugzeugen und überall dort, wo holografische Combiner verwendet werden, wird die Information auf schmalbandig emittierenden CRT angezeigt.

Der Nachteil hierbei ist:

- Die Anzeige kann nur monochromatisch dar gestellt werden.
- Die Lichtleistung für die Reflexion an der Windschutzscheibe ist zu gering.

1.2 Anzeige mit einem LCD

Die Vorteile eines LCD sind:

- Mehrfarbige Anzeigen sind möglich.
- Keine Probleme mit der Lichtstärke.

1.3

Für die Anzeige einfacher Symbole, wie z. B. des Bremsbalkens würde auch eine ausgeleuchtete Spaltblende genügen.

1.4

Die Information ist in einem Hologramm auf gezeichnet.

Einfache, sich nicht ändernde Anzeigen, wie z. B. Warnanzeigen, können direkt in einem Hologramm aufgezeichnet und dann in einer bestimmten Ent fernung virtuell oder reell abgebildet werden.

Eine Anzeige der Information in verschiedenen Entfernungen kann man durch Änderung der Lage der Referenzlichtquelle oder durch Verwendung eines Multiplexhologramms erreichen. Das Multi plexhologramm besteht aus vielen Einzelholo grammen, welche die Information jeweils in einer anderen Entfernung rekonstruieren.

Die Hologramme können jedem Hologrammtyp ent sprechen, z. B. Weißlicht-Transmissionshologramm, Transmissionshologramm, verspiegeltes Transmis sionshologramm etc.

2. Abbildungssysteme 2.1 Abbildung der Information durch ein konventio nelles Linsensystem

Bei der Abbildung der Information in eine feste Entfernung (z. B. 10 m vom Fahrer entfernt) kann ein konventionelles Abbildungssystem mit großer Austrittsluke verwendet werden (z. B. AL min = 150 mm). Das System soll wegen der beengten Raum verhältnisse relativ kurzbrennweitig sein (z. B. f′ ca. 150 mm), was einen großen optischen Korrektionsaufwand der Abbildungsfehler verlangt (siehe Bild 5).

2.2 Abbildung einer im Raum verschiebbaren Information

Bei einer variablen Informationsabbildung, die in unserem speziellen Fall einen Bremsbalken oder eine Richtungsanzeige darstellt, ist es mit einem normalen Abbildungssystem sehr schwierig, die Lage des Balkens festzustellen, da bei einer Abbildung des Balkens beispielsweise nach -∞ dieser vergrößert und nicht wie ein reales Objekt, das sich vom Auge entfernt, verkleinert erscheint.

Durch ein afokales Linsensystem, bei dem Objek tiv und Okular ein bestimmtes Brennweitenver hältnis und einen bestimmten Abstand voneinan der haben, ist es möglich, den Abbildungsmaßstab β′ System für jede Bildentfernung konstant zu halten, woraus bei einer Entfernung des Bildes A′′ eine entsprechende Verkleinerung des Sehwinkels σ′ folgt. Durch diese Verkleinerung des Sehwinkels σ′, der einem realen Objekt in der gleichen Entfernung vom Auge entspricht und dem gleichzeitigen Erfassen des Bildes mit beiden Augen, kann die Lage des (Balkens) Bildes im Raum bestimmt werden (Bild 6).

2.3 Abbildung der Information durch ein HOE

Hier wird die Abbildung der Information in einer festen Entfernung, anstatt durch ein optisches Abbildungssystem durch eine holografische Linse abgebildet.

2.4 Abbildungssystem mit einem Informationshologramm

Hier wird die Information, die normalerweise aus einer LCD oder CRT besteht, durch eine Hologramm ersetzt. Bei der Rekonstruktion mit einer punkt förmigen Lichtquelle entsteht entsprechend der Aufnahmegeometrie ein virtuelles oder reelles Bild.

2.4.1

Das virtuelle Bild (Bilder) wird in einer festen Entfernung vom Betrachter rekonstruiert.

2.4.2

Das virtuelle Bild wird durch Änderung der Lage der Rekonstruktionslichtquelle im Raum verscho ben. Allerdings entspricht hier der Sehwinkel σ nicht demeines realen Objekts in derselben Entfernung.

2.4.3 Abbildung durch ein zweistufiges System wie in 2.2

Bei der Rekonstruktion des Hologramms (der Holo gramme) wird ein reelles Zwischenbild (Zwischen bilder) erzeugt. Durch Änderung der Lage der Referenzlichtquelle (Referenzlichtquellen) wird das Zwischenbild (die Zwischenbilder) in Lage und Größe verändert. (Die Referenzlichtquellen können unterschiedliche Positionen von einander haben.) Durch eine langbrennweitige Linse mit großem Durchmesser (die auch durch eine HOE er setzt werden könnte), deren Brennpunkt mit dem Brennpunkt F′ des Hologramms zusammenfällt, wird das durch das Hologramm erzeugte Zwischenbild so abgebildet, daß der Sehwinkel σ′ dem eines realen Objekts in derselben Entfernung ent spricht (Bild 8a, 8b).

2.5 Abbildungssystem mit einem Multiplexhologramm 2.5.1

Mehrere Bilder werden gleichzeitig in einem festen Abstand vom Betrachter virtuell rekon struiert.

2.5.2

Die Information wird in verschiedenen Entfernun gen dargestellt, indem man für jede Entfernung eine Aufnahme macht und diese dann einzeln rekonstruiert (Bild 10).

2.5.3

Durch eine zweitstufige Abbildung wie in 2.2 wird für die verschiedenen Entfernungen ein reelles Zwischenbild erzeugt, welches durch ein binoku lares System virtuell abgebildet wird (Bild 11).

2.6 Hologramm mit abbildender Funktion und Kompensation der Windschutzscheibenkrümmung

Zur Abbildung der Information nach -∞ kann man, wie schon erwähnt, ein konventionelles Abbil dungssystem, aber auch ein Hologramm mit abbil dender Wirkung und gleichzeitig kompensierter Eigenschaft verwenden, d. h. die Abbildungs fehler, die durch die Windschutzscheibe ent stehen, werden in der holografischen Linse schon berücksichtigt.

Bei einer Information, die im Raum verschiebbar sein soll, muß, wie in 2.2 und 2.3 beschrieben, eine zweite Linse bzw. ein zweites Hologramm eingesetzt werden.

Eine Kompensation der Krümmung und eine gleich zeitige Abbildung kann auch durch eine ent sprechend geschliffene Linse erzielt werden.

Bei all den aufgezeigten Abbildungssystemen (siehe 2) könnte jeder Hologrammtyp verwendet werden, z. B. Weißlicht-Transmissions- bzw. Weiß licht-Reflexionshologramme, Transmissionsholo gramme, verspiegelte Transmissionshologramme etc.

3. Kompensationsoptik (nur für HUD)

Die durch die Winschutzscheibenkrümmung entstehenden Abbildungsfehler müssen durch eine entsprechend berech nete Optik kompensiert werden.

Dies kann durch geschliffene Linsen oder Spiegel erfolgen.

Nachteilig hierbei ist, daß die durch die Fertigung auftretenden Toleranzen nicht ausgeglichen werden können.

Bei einem Biegesiegel oder einem Hologramm können diese Toleranzen durch eine Nachkorrektur ausgeglichen werden.

3.1 Korrektur in der Horizontalen, mit Hilfe eines durch Biegung gekrümmten Spiegels

Bei der Einspiegelung der Information in die Scheibe kommt es bei beidäugigem Sehen durch deren Krümmung zu Doppelbildern in der Horizon talen. Mit Hilfe eines gekrümmten Spiegels, der entsprechend der Windschutzscheibe angepaßt ist, kann man die Doppelbilder kompensieren (siehe Bild 1).

3.2 Korrektur einer Krümmung in der Horizontalen und einer Torsion

Bei einer Verwindung der Scheibe entsteht ein schräges Doppelbild, das durch eine einfache Krümmung des Kompensationsspiegels nicht über lagert werden kann. Erst durch eine entsprechen de Torsion des Spiegels entsteht ein korrektes Bild.

3.3 Korrektur einer gewellten Scheibe in der Horizontalen oder in der Vertikalen

Bei einer gewellten Scheibe muß der Spiegel über eine Justiereinrichtung so zu verstellen sein, daß ein gutes Bild entsteht.

3.4 Korrektur in der horizontalen und vertikalen Ebene mit Biegespiegel

Eine gleichzeitige Korrektur in der vertikalen und in der horizontalen Richtung ist mit einem Biegespiegel nicht möglich, da, sobald der Spiegel in einer Richtung gekrümmt wird, dieser sehr stabil ist und bei einer Krümmung in die Richtung senkrecht dazu starke Spannungen auf treten, die zum Bruch führen.

Es besteht die Möglichkeit der Korrektur der beiden Richtungen über zwei Spiegel, wobei einer die Vertikale, der andere die Horizontale korri giert (siehe Bild 2), oder einen entsprechend geschliffenen Spiegel, der für beide Ebenen korrigiert ist (siehe Bild 1).

Alle in 3.2-3.4 aufgezeigten Korrekturmöglich keiten können sowohl mitPlanspiegeln, die ent sprechend gebogen sind, oder mit entsprechend geformten Spiegeln durchgeführt werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Korrektur ist, die Spiegel durch ein Hologramm (HOE) zu ersetzen.

3.5 Holografischer Spiegel mit Korrektur in der Horizontalen oder Vertikalen

Hier wird entweder ein ebener Spiegel aufgenommen und dann entsprechend so gekrümmt, daß die Scheiben krümmung kompensiert wird, oder das Hologramm gleich mit der kompensierenden Wirkung aufgenommen wird, so daß nur noch die Toleranzen der Windschutzscheibe übereine Justiereinrichtung korrigiert werden müssen.

3.6 Holografischer Spiegel mit Korrektur in horizontaler und vertikaler Richtung (siehe Bild 3). 3.6.1 Aufnahme von zwei Planspiegeln, die dann jeder einzeln für seine Richtung justieren kann 3.6.2

Es werden zwei Hologramme mit kompensierender Wirkung aufgenommen, so daß nur noch die Toleran zen der Windschutzscheibe über eine Justierein richtung korrigiert werden müssen (siehe Bild 3).

3.6.3

Aufnahme eines Kompensationshologramms für die horizontale und vertikale Ebene. Nachteilig hier bei ist, daß eine Korrektur, die durch die fertigungsbedingten Scheibentoleranzen notwendig sein kann, nur in einer Richtung (horizontal oder vertikal) ausgeführt werden kann.

Die in den Kompensationssystemen verwendeten Hologramme können Weißlichttransmissionsholo gramme, Weißlichtreflexionshologramme, Trans missionshologramme, verspiegelte Transmissions hologramme etc., sein.

Aus den vorangegangenen Punkten 1 bis 3, die die Möglichkeit einer Informationsdarstellung in einer festen bzw. variablen Entfernung vom Auge und die dabei nötige Kompensation der Abbildungs fehler durch die Windschutzscheibenkrümmung auf zeigen, leiten sich folgende Kombinationsmöglich keiten ab:

Für die Head-Up-Displays mit einer Informations darstellung in variabler Entfernung

1. Konventionelles, optisches Abbildungssystem wie in 2.2 beschrieben, plus Kompensation über Spiegel (3.1 bis 3.4). Anzeige wie in 1.1 bis 1.3.
2. Konventionelles Abbildungssystem (2.2), plus Kompensation der durch die Scheibe entstehenden Abbildungsfehler durch HOE (3.5 bis 3.6). Anzeige wie in 1.1 bis 1.3.
3. Abbildungssystem, das aus Hologrammen be steht, wie in 2.4.3, 2.5.2 und 2.5.3 be schrieben. Zur Kompensation der Windschutz scheibenkrümmung wird ein entsprechend geformter Spiegel verwendet (3.1 bis 3.4).
4. Abbildungssystem, wie in 2.4.3, 2.5.2 und 2.5.3 beschrieben. Zur Kompensation der Scheibenkrümmung wird ein Hologramm ver wendet (3.5 bis 3.6).
5. Abbildungssystem wie in 2.4.3, 2.5.2, 2.5.3, nur daß die durch die Scheiben krümmung entstehenden Abbildungsfehler in der zweiten holografischen Linse (biokula res System) berücksichtigt werden (2.6).

Head-Up-Displays mit Information in fester Entfernung

1. Optisches Abbildungssystem 2.1
Die Kompensation der durch die Windschutz scheibenkrümmung entstehenden Abbildungs fehler erfolgt wie in 3.1 bis 3.4 beschrie ben. Die Anzeige erfolgt wie in 1.1 bis 1.3 beschrieben, oder kann bei statischen An zeigen, wie Warnanzeigen, in einem Holo gramm aufgezeichnet sein (1.4), wobei das Abbildungssystem entfallen kann (nur bei (1.4).
2. Optisches Abbildungssystem 2.1
Kompensation der durch die Windschutzschei be entstehenden Abbildungsfehler durch HOE (3.5, 3.6). Die Anzeige erfolgt wie in Dis play 1.
3. Holografisches Abbildungssystem 2.3
Kompensation erfolgt wie in 3.1 bis 3.4 beschrieben. Die Anzeige erfolgt wie in den Display 1. und 2.
4. Abbildungssystem 2.3
Zur Kompensation der Windschutzscheiben krümmung werden HOE verwendet (3.5, 3.6). Anzeige wie in den Displays 1., 2. und 3.
5. In der holografischen Abbildungslinse wird die Korrektur der Windschutzscheibenkrüm mung gleich berücksichtigt (2.6). Die An zeige erfolgt wie in 1., 2., 3., 4.
6. Holografische Abbildung wie in 2.4.1 und 2.5.1
Die Kompensation der Windschutzscheiben krümmung erfolgt wie in 3.1 bis 3.4 be schrieben.
7. Holografische Abbildung wie in 2.4.1 und 2.5.1
Die Kompensation der Windschutzscheiben krümmung erfolgt wie in 3.5 und 3.6 be schrieben.

Head-Down-Displays mit Information in fester Entfernung

Wegen der Fülle an Information und um dadurch den Fahrer nicht abzulenken, könnte man einen Teil der Information in einem Head-Down-Display unter bringen.

Dieses Display befindet sich, wie beim normalen Fahrzeug, im Armaturenbrett, nur mit dem Unter schied, daß die Anzeige in einem Abstand von mehreren Metern erscheint und dadurch akkommo dationsfrei ablesbar ist. In diesem Display sollten komplexere Multifunktions-Anzeigen, wie z. B. Karten und Ziffern, bei denen es auf Kontraststärke ankommt, dargestellt werden.

1. Darstellung über ein konventionelles Abbil dungssystem.
Dies kann durch eine einfache Lupe (z. B. ⌀ min ca. 150 mm) oder einem korrigierten System geschehen (siehe 2.1). Vergrößerung: Γ = 250/fi. Die Anzeige erfolgt wie in 1.1 bis 1.3 beschrieben.
2. Abbildung der Anzeige durch ein Abbildungs system 2.1 oder mit einer holografischen Linse (siehe 2.3). Die Anzeige erfolgt wie in 1.1 bis 1.3.
3. Für die Darstellung statischer Anzeigen kann man ein Hologramm verwenden. Durch Verände rung der Lage der Referenzlichtquelle kann auch die Lage und Größe der Information in einem bestimmten Bereich geändert werden (siehe 1.4).

4. Korrektur des transversalen Farbfehlers

Durch die Abknickung der Hauptachsen der Hologramme verhalten sich diese zunächst ähnlich wie Gitter und es kommt bei Flächenhologrammen (Transmissionsholo gramme, verspiegelte Transmissionshologramme) bei der Rekonstruktion mit Weißlicht zu einem transversalen Farbfehler.

Außerdem wird die Strahlung mit der größeren Wellen länge auch infolge der endlichen Brechkraft der holo grafischen Linse stärker gebeugt. Dies führt bei größer werdenden Wellenlängen zu immer kürzeren Brennweiten der Linse und damit zu einem longitudinalen Farbfehler.

Beide Farbfehler zusammen sorgen dafür, daß ein Objekt produkt auf eine schräg zur Linse liegende Kurve ab gebildet wird. Dabei ist der transversale Farbfehler im allgemeinen wesentlich stärker als der logitudinale.

Eine einzelne holografische Linse dieses Hologrammtyps ist daher nur für monochromatische Strahlung verwend bar. Diese könnte entweder durch eine Laserdiode oder mit einer gefilterten Weißlichtquelle erzeugt werden.

Eine Korrektur über einen großen Spektralbereich kann durch ein zweites Hologramm geschehen, vorzugsweise ein einfaches Gitter, welches parallel zum ersten Holo gramm steht und durch eine gegenläufige Abknickung des Hauptstrahls den transversalen Farbfehlers korrigiert. In unserem Fall kann als zweites Hologramm auch das für die Korrektur der Vertikalen verwendet werden (siehe Bild 3).

Anstatt eines Gitters kann auch ein Prisma mit genau entgegengesetzter Dispersion verwendet werden (Bild 13c).

5. Anpassung des Head-Up-Displays an die Fahrergröße

Dadurch, daß das Sehfeld eines Head-Up-Displays be grenzt ist, muß die Anzeige individuell an die Größe des Fahrers angepaßt werden. Das heißt der aus dem System austretende Hauptstrahl muß genau auf Augenhöhe des Fahrers sein, da sonst eine starke Einengung des Seh feldes auftritt, was den Verlust des sterioskopischen Sehens zur Folge haben kann.

Die Anpassung des Hauptstrahls an die Augenhöhe ge schieht durch eine Höhenverstellung des Abbildungs systems samt der Informationsdarstellung (siehe Bild 14), oder durch eine Sitzhöhenverstellung.

Bei einer Kombination von Abbildung und Kompensation der Scheibenkrümmung wie in 2.5 kann die Anpassung des Hauptstrahls auf die Augenhöhe nur durch eine Sitz höhenverstellung erreicht werden, da bei einer Ver stellung des Abbildungssystems gleichzeitig die Kompen sationswirkung verändert wird.

Eine weitere Möglichkeit der Anpassung kann auch durch Kippen des Abbildungssystems samt der Informationsdar stellung geschehen. Nachteil hierbei ist, daß das Bild der Information nicht in der Höhe des Fahrers er scheint, da sich der Einfallswinkel des Hauptstrahls auf die Frontscheibe ändert (siehe Bild 15).

6. Erhöhung des Reflexionsgrades und Kompensation der Doppelreflexion in der Windschutzscheibe

Ein großes Problem, was die Abbildung durch Reflexion an der Windschutzscheibe angeht, wirft der geringe Reflexionsgrad und die Doppelreflexion des Lichts an Vorder- und Hinterfläche der Scheibe auf. Bei senk rechtem Lichteinfall würden die beiden entscheidenden Bilder hintereinanderliegen, so daß nur das vordere Bild gesehen wird. Da die Information aber von schräg unten projiziert wird, wird das Bild der Vorderfläche unter dem der Hinterfläche wahrgenommen.

Kompensiert kann diese Doppelreflexion dadurch werden, daß man mit polarisiertem Licht im Brewsterwinkel (ca. 56°) projiziert. Das Licht muß so polarisiert sein, daß man an der Vorderfläche der Winschutz scheibe den maximalen Reflexionsgrad (bis zu 30%) erreicht, d. h. es muß senkrecht zur Einfallsebene schwingen (⇒ geringe Transmission).

In der Scheibe wird neben oder anstatt der Verbund folie eine polarisationsdrehende Folie eingebracht. Diese Folie dreht die Polarisation des transmittieren den Lichts um 90°, so daß man an der Rückfläche der Scheibe nahezu keine Reflexion hat und daher kein Doppelbild. Das Ganze funktioniert auch umgekehrt.

Das Licht muß dann so polarisiert werden, daß an der Vorderfläche der Scheibe keine Reflexion entsteht (⇒ ca. 100% Transmission). Durch die polarisations drehende Folie wird die Polarisation wieder um 90° gedreht; an der Rückfläche des Scheibe erhält man eine maximale Reflexion und eineminimale Transmission.

Vorteile von HOE gegenüber konventioneller Optik

- Leichter;
- Eventuell kürzerer Strahlengang durch verringerte Baulänge des Abbildungssystems und durch unkonven tionelle Strahlführung;
- Billige Massenproduktion als Prägehologramm;
- Bei Informationen, die in einem festen Abstand vom Fahrer angezeigt werden, können diese im Hologramm aufgezeichnet werden, d. h. man kann auf eine LDC bzw. CRT verzichten und somit Kosten und Platz sparen;
- Korrektur der Abbildungsfehler bei Abbildungssystemen mit großem Öffnungsverhältnis ist einfacher als mit konventioneller Optik;
- Bei einer Kompensation der Windschutzscheibenkrümmung kann die Korrektur für die vertikale und die horizontale Ebene in einem HOE untergebracht sein, und gleichzeitig können die Fertigungstoleranzen der Winschutzscheibe für eine Ebene nachkorrigiert werden, was bei einem für beide Richtungen korrigiertem Spiegel nicht möglich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein in einem Kraft fahrzeug angeordnetes virtuelles Anzeigesystem mit Spiegelung auf der Innenseite der Front scheibe in schematischer Darstellung,

Fig. 1a eine Draufsicht auf das optische Abbildungssystem nach Fig. 1,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine zweite Aus führungsform eines in einem Kraftfahrzeug an geordneten virtuellen Anzeigesystems mit Spiegelung an der Frontscheibe in schematischer Darstellung,

Fig. 2a eine Draufsicht auf das optische Anzeigesystem nach Fig. 2,

Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellung eines dritten virtuellen Anzeigesystems,

Fig. 3a eine Draufsicht auf das optische Anzeigesystem nach Fig. 3,

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines virtuellen Anzeigesystems,

Fig. 4a eine Draufsicht auf das optische Anzeigesystem nach Fig. 4,

Fig. 5 die schematische Darstellung eines Informations systems, bei dem die jeweils anzuzeigende In formation durch ein LCD gebildet wird,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Bildung einer variablen Information, beispielsweise eines Warnbalkens, in unterschiedlichen Entfernungen,

Fig. 7 ein optisches System zur Bildung einer von einer lcd-Platte abgeleiteten Information in schema tischer Darstellung,

Fig. 8a Informationsbildung mit Hilfe eines Hologramms in unterschiedlichen Entfernungen,

Fig. 8b schematische die Darstellung der Erzeugung eines reellen Zwischenbildes gemäß Fig. 8a,

Fig. 9 schematisch die Darstellung der Schaffung der Information durch sogenannte Multiplexhologramme,

Fig. 10 eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung der Informationsbildung mit Multiplexhologrammen in zweistufiger Abbildung,

Fig. 11a einen Vertikalschnitt durch ein Kraftfahrzeug mit einem virtuellen, im Bereich des Armaturenbretts angeordnetem Anzeigesystem mit der Möglichkeit akkomodationsfreier Ablese,

Fig. 11b eine schematische Darstellung des Informations gebers des optischen Systems nach Fig. 11a,

Fig. 12 eine zweite Ausführungsform eines im Armaturen brett angeordneten Anzeigesystems mit virtueller Anzeige der Information,

Fig. 13a eine schematische Darstellung der Kompensation des bei Flächenhologrammen auftretenden transver salen Farbfehlers bei einem sich in der Front scheibe spiegelnden Anzeigesystem,

Fig. 13b eine schematische Darstellung eines Kompensations beispiels gemäß Fig. 13a,

Fig. 13c ein weiteres Beispiel zur optischen Kompensation des transversalen Farbfehlers mittels eines Prismas,

Fig. 14 Anpassung des sich in der Frontscheibe spiegeln den Bildes bei unterschiedlicher Kopfhöhe des Fahrers,

Fig. 15 eine schematische Darstellung einer weiteren Abpassung des Strahlenganges der Anzeige an unterschiedliche Kopfhöhen des Fahrers und

Fig. 16 einen Schnitt durch eine Frontscheibe mit ein gelegter polarisationsdrehender Folie.

Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten virtuellen Anzeige system ist unterhalb der windschutzscheibe 1 etwa im Bereich des Armaturenbrettes eine Einheit 2 vorgesehen, die die auszugebende Information bildet. Mit der Linse 3 ist allgemein ein optisches System dargestellt, das die von der Einheit 2 ausgegebene Infor mation in die Winschutzscheibe 1 über ein spiegelndes Element 4 einspiegelt.

Da die Windschutzscheibe in beiden Ebenen üblicherweise gekrümmt ist, wird ein in dieser gespiegeltes Bild verzerrt. Um eine ver zerrungsfreie Darstellung der entsprechenden und gespiegelten In formation zu ermöglichen, erfolgt eine der Krümmung der Wind schutzscheibe 1 entsprechende Kompensation durch das spiegelnde Element 4. Bei diesem kann es sich entweder um einen entspre chend gegensinnig gekrümmten Spiegel, einen geschliffenen Spiegel oder aber auch ein Hologramm handeln, wie nachstehend noch näher erläutert werden wird.

Durch die Abbildungsoptik 3 erscheint die von der Einheit 1 aus gegebene Information als virtuelles Bild im Blickfeld des Fah rers, und zwar biokular durch deren entsprechende Größe. Weiter hin läßt sich die ausgegebene Information, wie in Fig. 1 gestri chelt dargestellt, im Blickfeld des Fahrers in akkomodations freier Entfernung darstellen.

Das anhand der Fig. 1 und 2 dargestellte optische System zeigt praktisch die Betrachtung eines beleuchteten Informationsträgers durch eine Lupe. Befindet sich das durch die Lupe betrachtete Objekt im Brennpunkt oder in der Nähe des Brennpunkts der Abbil dungsoptik, ist eine akkommodationsfreie oder nahezu akkommoda tionsfreie Betrachtung möglich. Um eine virtuelle Darstellung der Information zu haben, muß die anzuzeigende Information sich innerhalb der Brennweite der Abbildungsoptik befinden, also in bezug auf die Abbildungsoptik vor deren Brennpunkt liegen.

Aus Fig. 2 ist ein Abbildungssystem ersichtlich, das seinem grundsätzlichen Aufbau nach dem nach Fig. 1 entspricht. Nur sind zwei Kompensationsspiegel 5, 6 vorgesehen, und zwar ein Spiegel zur Kompensation der vertikalen Verzerrung und der andere Spie gel zur Kompensation der horizontalen Verzerrung aufgrund der entsprechenden Krümmung der Windschutzscheibe.

Die gewünschte Kompensation könnte grundsätzlich auch, wie an hand der Fig. 1 dargestellt, durch einen Spiegel erfolgen. Die Aufteilung der Kompensation auf zwei Spiegel ermöglicht aber eine leichtere Herstellung und möglicherweise auch Nachstellung der Spiegel. Beispielsweise läßt sich eine gewünschte Nachjustie rung durch eine später erfolgende stärkere oder schwächere Krüm mung eines Kompensationsspiegels erreichen, mit dem sich dieser nachträglich noch auf die besondere Ausgestaltung der Windschutz scheibe anpassen läßt.

Bei dem optischen Anzeigesystem nach Fig. 2 erscheint die virtu elle Anzeige für den Fahrer in dem Punkt Y′. Y′ stellt einen Bildpunkt der angezeigten Information dar.

In Fig. 3 ist ein optisches System zur virtuellen Anzeige einer Information dargestellt, bei dem die Kompensation des durch die Windschutzscheibe verzerrten Spiegelbildes durch zwei Hologramme 9, 10 erfolgt, die so zueinander gestellt sind, daß neben der Entzerrung des Spiegelbildes auch eine Kompensation des trans versalen Farbfehlers erfolgt.

Bei diesen Hologrammen handelt es sich um verspiegelte Trans missionshologramme, die parallel zueinander in der Weise ange ordnet sind, daß der an dem ersten Hologramm auftretende Farb fehler durch das zweite Hologramm kompensiert wird. Die Farb fehler bei den Hologrammen ergeben sich aus der Dispersion durch Beaufschlagung mit Weißlicht. Der an dem ersten Hologramm ent stehende Farbfehler wird durch entsprechende Ausgestaltung und Anordnung des zweiten verspiegelten Transmissionshologramms kompensiert.

Die die Krümmungen in zwei Ebenen der Winschutzscheibe kompen sierenden Hologramme 9, 10 lassen sich einfacher herstellen als entsprechend gekrümmte oder geschliffene Spiegel, weil sich die Hologramme, wenn einmal die Gitterstruktur berechnet worden ist, in einfacher Weise kopieren oder vervielfältigen lassen. Wird für die Hologramme beispielsweise ein Muster für ein Prägever fahren hergestellt, lassen sich die zur Anwendung kommenden ver spiegelten Transmissionshologramme wirtschaftlich als Massen produkte herstellen.

Der anhand der Fig. 3 erläuterte Aufbau muß nicht unbedingt aus verspiegelten Transmissionshologrammen bestehen. Eine entspre chende Wirkung kann auch durch die Hintereinanderschaltung von Transmissionshologrammen erreicht werden.

Letztlich kann zur Kompensation der Krümmung der Windschutz scheibe jeder Hologrammtyp mit entsprechender Kompensations charakteristik verwendet werden.

Werden Weißlichthologramme verwendet, ergibt sich für die Dar stellung der Information ein monochromatisches Bild. Bei Weiß lichthologrammen werden alle Farben bis auf die, auf die die Hologramme ausgelegt sind, absorbiert.

Ist eine mehrfarbige Darstellung erwünscht, werden entsprechende Flächenhologramme eingesetzt.

In Fig. 4 ist ein in der Fig. 1 entsprechendes Abbildungssystem mit Kompensation der Windschutzscheibenkrümmung dargestellt, bei der jedoch im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kein sphärisch gekrümmter Spiegel vorgesehen ist, sondern ein Kompensationshologramm 11. Dieses Kompensationshologramm 11 ist für beide Ebenen ausgelegt. Bei diesem Kompensationshologramm handelt es sich um ein Weißlichtreflektionshologramm, bei dem keine Farbkompensation erforderlich ist.

Aus Fig. 5 ist ein System zur Bildung und Einspeisung einer Information in den Strahlengang ersichtlich. Die Information wird durch ein LCD (Liquid Cristal Display) 12 gebildet, das praktisch wie ein Dia in dem Strahlengang angeordnet ist. Durch entsprechende Beaufschlagung der Segmente des LCD lassen sich unterschiedliche Informationen über die Steuereinheit 13 aus geben. Das LCD 12 wird durch die Weißlichtquelle 15, beispiels weise eine Lampe, und die Kollimatorlinse 14 ausgeleuchtet. Zur Betrachtung der in dem LCD 12 gespeicherten Information dient die okulare Abbildungsoptik 16, die im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel aus einer achromatischen Linsenkombination be steht. Das virtuelle Bild erscheint für den Betrachter im Schnittpunkt der gestrichelten Linien 17.

Das in Fig. 5 dargestellte Abbildungssystem dient zur Darstel lung der in dem LCD 12 enthaltenen Information in einer festen Entfernung.

Die Lichtquelle 5 kann eine Halogenlampe sein, die die in dem LCD geschaffene Information über die Kollimatorlinse 12 aus leuchtet. Das Abbildungssystem 16 dient der virtuellen Abbildung der Information. Das Abbildungssystem enthält den langbrennweiti gen Achromaten 16 mit einem Durchmesser von beispielsweise 150 mm, der ein beidäugiges Sehen der Information erlaubt.

Anhand der Fig. 6 wird ein Abbildungssystem für eine Abbildung der Information, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein im Spalt erscheinender Lichtbalken, in variablen Entfernungen er läutert. Eine Lichtquelle 20 leuchtet über die Kollimatorlinse 21 und die Mattscheibe 22 die Spaltblende 23, deren Spalt die anzuzeigende Information ist, aus.

Der Lichtbalken, der der Anzeige dient, kann auch durch eine sogenannte Soffitte erzeugt werden.

Das Abbildungssystem ist in dem dargestellten Ausführungsbei spiels zweistufig. Durch die Sammellinse 24 wird ein reelles Zwischenbild 25 des Spalts 26 erzeugt. Die Abbildungsoptik 27 schafft von dem reellen Zwischenbild 25 ein imaginäres Bild.

Die Spaltblende 23 mit dem der Information dienenden Spalt 26 läßt sich in Richtung des Doppelpfeils A durch eine nicht dar gestellte Verstellmechanik verschieben. so daß das reelle Zwischenbild 25 des Spalts an unterschiedlichen Stellen er scheint und der Betrachter das imaginäre Bild des Spalts in unterschiedlichen Entfernungen sieht.

Die dadurch in Form eines Spalts dargestellte Information kann in günstiger Weise dem Fahrer einen Aufschluß über die Länge des Bremsweges geben. Die Entfernung kann nämlich so auf ein im Blickfeld des Fahrers liegenden Objekt, beispielsweise ein vor ihm fahrendes Kraftfahrzeug, eingestellt werden, daß der Spalt immer in einer Entfernung erscheint, die der Länge des jeweili gen Bremsweges entspricht. Das bedeutet, daß der Bremsweg größer als ein mögliches Hindernis ist, wenn der Balken für den Fahrer hinter diesem erscheint.

Durch das Zusammenlegen der beiden Brennpunkte F′ der ersten Linse 24 und der zweiten Linse 27 erhält man bei einer Abbil dung des Objekts in Form des Spalts 26 in verschiedenen Entfer nungen einen Sehwinkel σ′, der dem Sehwinkel bei der Betrach tung des realen Objekts in dieser Entfernung entspricht. Das heißt, der Vergrößerungsmaßstab bleibt für jede Entfernung gleich.

Das Objekt, nämlich der Spalt 26, ist in Richtung des Doppel pfeils A horizontal verschiebbar. Um das virtuelle Bild A′′ nahe erscheinen zu lassen, kann das Objekt bis auf eine Entfernung, die der Brennweite der Linse 24 entspricht, an die Linse 24 herangeschoben werden. Soll das Bild weitentfernt erscheinen, muß das Objekt, nämlich der Spalt 26, von der Linie 24 entfernt werden.

Um bei der Abbildung in eine große Entfernung einen möglicht geringen Verschiebeweg des Objekts zu erhalten, muß das Brenn weitenverhältnis der Linsen 24, 27 möglichst klein gewählt werden.

Anhand von Fig. 7 wird eine grundsätzlich der Abbildungsoptik gemäß Fig. 6 entsprechende Optik dargestellt, bei der es aber nicht mehr erforderlich ist, das Objekt in Längsrichtung zu verschieben, um es in unterschiedlichen Entfernungen erscheinen zu lassen. Bei dem Abbildungssystem nach Fig. 7 besteht das Objekt aus einem schräg in dem Strahlengang angeordneten LCD 30, dessen parallel zueinander verlaufende Balken darstellenden Segmente über die Platte verteilt sind. Um den Balken wandern zu lassen, wird über die Ansteuerung 32 ein entsprechendes Segment des LCD angesteuert.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 sind zwei angesteuerte Segmente 31, 31′ dargestellt, die sich in den Endbereichen des LCD befinden und daher in unterschiedlichen Entfernungen für den Betrachter erscheinen. Die Bildpunkte des Balkens 31 erscheinen als virtuelles Bild für den Betrachter im Schnittpunkt der ge strichelten Linie 33. Entsprechend sieht der Betrachter die Bildpunkte des Balkens 31′ im Schnittpunkt der strichpunktierten Linien 33′. Aus der Darstellung der Strahlengänge ist ohne weite res ersichtlich, daß der Betrachter die Balken in unterschied licher Entfernung und auch in unterschiedlicher Höhe sieht.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist die anzuzeigende Information in dem Transmissionshologramm 40 gespeichert. Das in dem Transmissionshologramm 40 gespeicherte Bild wird durch die Weißlichtquelle 41 und die Kollimatorlinse 42 reell im Punkte 43 rekonstruiert. Die Lage des aus dem Hologramm 40 rekonstruierten reellen Bildes 43 läßt sich entweder durch Bewegung der Lichtquelle 41 oder der Kollimatorlinse 42 ver ändern. Durch das Okular 45 erscheinen sodann die Bildpunkte des aus dem Hologramm 40 rekonstrukierten reellen Bildes 43 im Schnittpunkt der gestrichelten Linien 46. Aus Fig. 8b ist er sichtlich, wie sich beispielsweise durch Verschiebung der Licht quelle 41 das in dem Hologramm gespeicherte Bild einmal an der Stelle 43 und zum anderen an der Stelle 43′ rekonstruieren läßt.

Aus Fig. 9 ist die Speicherung der Information in einem Multi plexhologramm ersichtlicht. Verschiedene Hologramme mit unter schiedlichen Informationen sind streifenförmig auf einem Film angeordnet, der auf die spulen 45, 46 aufgewickelt ist. Um in dem Blendenspalt 47 den gewünschten Hologrammabschnitt zu haben, sind die spulen 45, 46 mit entsprechenden Antrieben versehen, die den gewünschten gesteuertern transport des Films 48 bewirken.

Bei dem auf dem Film 48 gespeicherten Hologramm handelt es sich um ein Transmissionshologramm, und zwar ein Weißlichttrans missionshologramm, wobei die in dem Film gespeicherten Infor mationen im Punkt 49 virtuell rekonstruiert werden. Der Betrach ter sieht die gespeicherten Informationen in unterschiedlicher Entfernung entsprechend den in dem Multiplexhologramm gespeicher ten Bildinformationen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird für jede darzustellende Entfernung beispielsweise eines Bremsbalkens ein besonderer Abschnitt des Multiplexhologramms benötigt.

Aus Fig. 10 ist die zweitstufige Darstellung der gespeicherten Hologramminformation ersichtlich, bei der die gespeicherten Hologramminformationen zunächst in Form reeller Zwischenbilder 51 rekonstrukiert werden, die durch das Okular 52 betrachtet werden können, so daß die Hologramminformation im Schnittpunkt der gestrichelten Linien 53 als virtuelles Bild sichtbar wird. Das Okular 52 weist dabei wiederum eine Größe auf, daß eine biokulare Betrachtung durch das Okular 52 möglich ist.

Jedes Einzelhologramm des Multiplexhologramms liefert bei seiner Rekonstruktion ein reelles Zwischenbild A′ in einer anderen Ent fernung von dem biokularen System 52. Das biokulare System 52 erzeugt dann das virtuelle Bild.

Durch die Blende 52′ wird immer nur ein Hologramm, dargestell ten Ausführungsbeispiel das Hologramm A, ausgeleuchtet. Durch eine Filmtransporteinrichtung wird das Hologramm für die ge wünschte Entfernung zum Blendenschlitz 52′ transportiert. Die Rekonstruktion des Hologramms geschieht durch die Lichtquelle und die Kollimatorlinse. Die Rekonstruktion der einzelnen Holo gramme könnte auch durch Verschieben des Blendenschlitzes ge schehen.

Anhand der Fig. 11a und 11b wird nun der grundsätzliche Aufbau einer Anzeigeeinrichtung beschrieben, bei der die abzulesende Information auf dem Armaturenbrett in einer Weise erscheint, daß diese von dem Fahrer okkomodationsfrei oder nahezu akkommoda tionsfrei betrachtet werden kann.

Die Information wird durch die Einrichtung 55 erzeugt und kann von dem Fahrer durch die aus beispielsweise einer Lupe bestehen den Abbildungsoptik 56 betrachtet werden, so daß im Schnitt punkt der gestrichelten Linien 57 als virtuelles Bild erscheint.

Die Informationsausgabeeinrichtung 55 ist in einem Ausführungs beispiel anhand der Fig. 11b erläutert. Diese besteht wiederum aus einem LCD 58, das zur Erzeugung unterschiedlicher Infor mationen mit einer Steuereinrichtung 59 versehen ist. Das LCD wird durch die Weißlichtquelle 60 und die Kollimatorlinse 61 ausgeleuchtet.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 unterscheidet sich von dem nach Fig. 11 dadurch, daß die Abbildungsoptik aus zwei Holo grammen 62, 63 besteht, von denen eines der Farbkompensation dient. Insofern gelten die vorbeschriebenen Verhältnisse. Das imaginäre Bild erscheint für den Fahrer nahezu akkommodations frei im Punkt A′.

Das Anzeigesystem besteht also aus einer holografischen Linse und einem holografischen Gitter zur Kompensation des transver salen Farbfehlers. Der Hauptstrahl wird dabei gegenläufig um den Winkel α gebeugt.

Aus Fig. 13a ist die Art der Farbkompensation bei den Flächen hologramm 64, 65 ersichtlich. Bei den Hologrammen 64, 65 handelt es sich umverspiegelte Transmissionshologramme. Diese dienen der Kompensation des Farbfehlers in der Weise, daß der Hauptstrahl gegenläufig jeweils um den Winkel B reflektiert wird, so daß der austretende Strahl lediglich eine Parallelver schiebung der Wellen unterschiedlicher Wellenlänge erfährt, so daß das Ausgabe die dadurch aufgeteilten Farben wieder zu der Aus gangsfarbe zusammensetzt.

Der Vorteil der Verwendung von Hologrammen als Abbildungsoptik liegt darin, daß diese sehr klein gehalten werden kann. Würde eine Abbildungsoptik mit gleicher optischer Wirkung aus Linsen aufgebaut werden, müßten diese einen sehr großen Durchmesser aufweisen, was Schwierigkeiten bei der Anordnung im Armaturen brett geben würde. Weiterhin wäre es fertigungstechnisch schwie rig, derartige Linsen herzustellen. Auch das Ablesen von Linsen ist erschwert, weil der günstigste Blickwinkel von dem Fahrer angenommen werden muß. Ist eine große Abbildungsoptik vorhanden, die durch einflächiges Hologramm verwirklicht werden kann, ist nicht nur die Herstellung und Anordnung vereinfacht, sondern auch der Ablesekomfort.

Aus Fig. 13b ist die Kompensation des transversalen Farbfehlers der holografische Linse 70 ersichtlich. Durch ein holografi sches Gitter 71 wird der Hauptstrahl 72 um den Winkel α gegen sinnig gebeugt. Dadurch werden die in einzelne Farben aufgeteil ten Lichtstrahlen wieder derart zusammengeführt, daß sie im Auge des Betrachters als die Ausgangsfarbe erscheinen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 13c ist statt des holo grafischen Gitters 71 ein Prisma 74 vorgesehen. Dieses dient optisch demselben Zweck.

Bei unterschiedlicher Kopfhöhe des Fahrers, beispielsweise bei unterschiedlich großen Fahrern oder nach Verstellung der Sitz höhe, würde das in die Windschutzscheibe gespiegelte Bild in unterschiedlichen Höhen erscheinen. Aus diesem Grunde ist nach Fig. 14 eine Einrichtung vorgesehen, um die Abbildungsoptik entsprechend der Höhe des Fahrers ebenfalls auf unterschiedliche Höhen einstellen zu können. diese Justierung und Einstellung ist erforderlich, weil der erscheinende Bildausschnitt relativ klein ist, so daß der Hauptstrahl in Augenhöhe liegen muß.

Eine ähnliche Wirkungs wird gemäß Fig. 15 erreicht, wenn die Abbildungsoptik geschwenkt wird. Dieses Schwenken hat, wie aus Fig. 15 ersichtlich, jedoch die Wirkung, daß auch das imaginäre Anzeigebild in seiner Höhe verändert wird. Eine derartige Stell einrichtung kommt daher nur in Betracht, wenn eine derartige Bildverstellung in Kauf genommen werden kann.

Ein besonderes Problem der Einspiegelung von Anzeigeinformatio nen durch die Windschutzscheibe liegt darin, daß Spiegelbilder sowohl an der Vorder- als auch an der Hinterseite der Windschutz scheibe entstehen können. Um dadurch entstehende Doppelspiege lungen zu vermeiden, wird eine polarisationsdrehende Folie 80 anstatt oder zusätzlich zu der Verbundfolie verwendet. Derartige polarisationsdrehende Folien sind bekannt.

Maximale Reflexion erhält man durch senkrecht zur Einfalzebene linear polarisiertes Licht. Schwingt das Licht in Richtung der Einfallsebene bei einem Winkel von ca. 56° (Brewsterwinkel), erhält man 100% der Transmission. Die Zeichnung zeigt einen im Brewsterwinkel senkrecht zur Einfallsebene schwingenden Strahl. Dieser wird an der ersten Fläche der Scheibe mit maximalem Reflexionsgrad (ca. 30%) reflektiert. Die ca. 70% des trans mittierten Lichts erhalten durch die Polarisationsfolie eine Drehung um 90°, so daß das Licht nun in der Einfallsebene schwingt, d. H. an der Rückfläche der Scheibe tritt keine Reflexion auf.

Claims

1. Anzeigesystem, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, mit einem Abbildungssystem, das von einer Lichtquelle über einen Kollimator o. dgl. ausgeleuchtete, der Informationsdar stellung dienende Objekte sichtbar macht, dadurch gekennzeichnet, daß die anzuzeigende Information als virtuelles Bild in für die beobachtende Person akkommodationsfreier Darstel lung in die Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs o. dgl. ein gespiegelt (Head-Up-Display) oder durch ein optisches Linsen- und/oder Spiegelsystem und/oder durch holografisch optische Elemente (HOE) im Bereich des Armaturenbrettes o. dgl. dargestellt wird.

2. Anzeigesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Head-Up-Display in dem Abbildungssystem eine die Krümmung der Windschutzscheibe o. dgl. kompensierende Optik vorgesehen ist.

3. Anzeigesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsoptik durch mindestens eine entsprechend geschliffene Abbildungslinse oder einen Spiegel gebildet ist.

4. Anzeigesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsoptik aus gebogenen Spiegeln besteht.

5. Anzeigesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsoptik aus holografischen Planspiegeln oder holografischen optischen Elementen besteht.

6. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dargestellte Information durch Kathodenstrahlröhren gebildet wird.

7. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Information des Anzeige systems durch eine Flüssigkristallanzeige (LCD) mit einer deren Segmente steuernden Steuereinrichtung gebildet wird.

8. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Information durch eine aus geleuchtete Spaltblende gebildet wird.

9. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die darzustellende Information in einem Hologramm gespeichert ist und aus diesem rekon struiert wird.

10. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen in Multiplex hologrammen gespeichert sind, die relativ zu dem rekonstru ierenden Lichtstrahl beweglich sind.

11. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbildungssystem aus Linsen aufgebaut ist.

12. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbildungssystem aus holografisch optischen Elementen aufgebaut ist.

13. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsoptik aus geschliffenen Linsen oder Spiegeln, aus gebogenen Spiegeln oder Hologrammen besteht.

14. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung holografisch optischer Elemente zur Korrektur des transversalen Farbfehlers ein zweites Hologramm verwendet wird.

15. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines holo grafischen optischen Elements zur Korrektur des transversa len Farbfehlers ein Prisma mit genau entgegengesetzter Dispersion verwendet wird.

16. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbildungssystem höhen verstellbar oder schwenkbar angeordnet ist.

17. Anzeigesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als oder neben der Verbund folie in der Windschutzscheibe eine polarisationsdrehende Folie vorgesehen ist.