DE3740557C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine holographische Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 35 32 120 ist ein reflektierendes Hologramm bekannt, das auf der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs angebracht ist. Das Licht einer im Armaturenbrett angeordneten Lichtquelle wird durch eine Anzeigeeinrichtung hindurch auf eine holographische Platte gerichtet und zum Fahrer reflektiert. Der Strahlengang verläuft somit unmittelbar von der Lichtquelle zum Hologramm und weiter zum Auge des Fahrers. Aufgrund der Anordnung des Hologramms an der Windschutzscheibe ist der zur Verfügung stehende Strahlenweg groß, da die weiten Abstände zwischen Armaturenbrett und Windschutzscheibe genutzt werden.

Wenn die Anordnung des Hologramms in oder an der Windschutzscheibe vermieden werden soll und dieses im Armaturenbrett liegen soll, sind gute holographische Abbildungen nicht zu erzielen, da es unmöglich ist, einen ausreichenden Abstand zwischen der holographische Platte und der Lichtquelle sicherzustellen, auch wenn die Normalreflexionsabbildung der Lichtquelle in der holographischen Platte vermieden werden kann, weil Normalreflexionen durch entfernte Anordnung der Lichtquelle vom Instrumentenbrett nicht zum Auge des Fahrers reflektiert werden. Falls die Lichtquelle dabei auf der Lenksäule untergebracht ist, ist es weiterhin unmöglich, die Größe der Lichtquelle zu erhöhen, da der Fahrer die Instrumententafel durch den Zwischenraum zwischen den Speichen des Lenkrads sehen muß. Falls die Lenksäule für die Einstellung der Neigung beweglich ausgeführt ist, besteht weiter ein Problem darin, daß die Befestigungsvorrichtung der Lichtquelle kompliziert ist, da die Lichtquelle so justiert werden muß, daß sie stets auf die holographische Platte gerichtet ist.

Angesichts dieser Probleme ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine holographische Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die gute holographische Abbildungen ohne Erhöhung der Größe der konventionellen Instrumententafel erlaubt und keine Vergrößerung der Kompliziertheit der Befestigungsvorrichtung der Lichtquelle bedingt.

Dies wird bei Einrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die in dessen kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.

In einer holographischen Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Lage der reproduzierenden Lichtquelle, der reflektierenden Vorrichtung und der holographischen Platte relativ frei innerhalb der Instrumententafel unter Berücksichtigung vorzuziehender Bedingungen angeordnet werden, nämlich:

Das wechselseitige Positionsverhältnis zwischen der holographischen Platte der reproduzierenden Lichtquelle und dem Auge des Fahrers kann in der Nähe des normalen Reflexionszustandes festgelegt werden, ohne daß eine Reflexion des Lichtquellenabbildes von der holographischen Platte zum Auge des Fahrers eintritt und der vorhandene Abstand zwischen der holographischen Platte und der Lichtquelle ist für die Erzeugung eines klaren holographischen Abbilds ausreichend groß.

Es ist möglich, ein klares holographisches Bild ohne deutliche Veränderung der Abmessungen der Instrumententafel oder des Armaturenbretts eines Automobils zu reproduzieren.

Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen holographischen Anzeigevorrichtung;

Fig. 2A eine Darstellung zur Erklärung des Verfahrens zur Aufzeichnung einer Lippmann-Holographischen Platte;

Fig. 2B eine Darstellung für die Unterstütung der Erklärung des Verfahrens zur Reproduktion eines holographischen Abbildes von der holographischen Platte;

Fig. 3A eine Darstellung zur Unterstützung der Erklärung der Selektivität der holographischen Lichtquellenwellenlänge während der Aufnahme;

Fig. 3B eine Darstellung zur Unterstützung der Erklärung der Selektivität der holographischen Lichtquellenwellenlänge während der Reproduktion;

Fig. 4A eine Vorderansicht, die ein Beispiel eines Anzeigeabbildes zeigt, das durch die Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung reproduziert wird, und

Fig. 4B eine Seitenansicht, die das Beispiel des Anzeigebildes, dargestellt in Fig. 4A, zeigt.

Eine Ausführungsform der holographischen Anzeigevorrichtung für Automobile wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

In Fig. 1 umfaßt die in einem Armaturenbrett 11 angeordnete Anzeigevorrichtung eine Instrumententafel 12, eine Lippmann-Holographische Platte 13, eine Instrumententafelabdeckung 14 und eine Lichtquelle 16 zur Reproduktion des holographischen Bildes.

Die Instrumententafel 12 besteht aus einer elektronischen Anzeigevorrichtung, die aus einer Vielzahl von Anzeigevorrichtungen 12a, wie zum Beispiel einer Röhrenanzeigevorrichtung mit fluoreszierenden Buchstaben, einer Anzeigevorrichtung mit lichtemittierenden Dioden, einer Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung usw. und deren Ansteuerschaltkreisen 12b zusammengesetzt ist. Diese Anzeigevorrichtungen 12a und die Ansteuerschaltkreise 12b sind in einem Instrumententafelgehäuse 12c angeordnet. Weiter ist es natürlich möglich, Anzeigevorrichtungen mit Zeigern oder ähnlichem zu verwenden.

Die Lippmann-Holographische Platte 13 ist vor der Instrumententafel 12 angeordnet und ist zwischen einer vorderen Glasscheibe 12d, deren Rand an dem Instrumentengehäuse 12 befestigt ist, und einem Vorderseitengehäuse 12e der Instrumententafel eingeklemmt. Die vordere Glasscheibe 12d ist mit einer Öffnung ausgerüstet, die der effektiven Anzeigefläche der holographischen Platte 13 entspricht, die restliche Fläche ist mit einer schwarzen Abdeckung überzogen. Zusätzlich ist die holographische Platte 13 mit einem Vielschicht-Interferenzfilm überzogen, der durch Vielfachbeschichtung mit zwei oder mehreren transparenten Substanzen bis zu einer bestimmten Dicke gebildet wird, die unterschiedliche Brechungsindizes besitzen, um zu vermeiden, daß das Gesicht des Fahrers von der holographischen Platte 13 reflektiert wird (reflexionsvermeidende Bearbeitung).

Die Lichtquelle 16 besteht aus einer reproduzierenden Lichtquelle 16a und einem Lichtquellengehäuse 16b. Die Lichtquelleneinheit 16 ist durch eine Stütze 12f fixiert, die aus dem unteren Ende der Instrumententafel 12 hervorragt und in einem Abstand S angeordnet, der zwischen der Instrumententafel 12 und der Lenksäule gebildet wird. Eine Öffnung 16b′ ist im oberen Bereich des Lichtquellengehäuses 16b ausgebildet und eine Öffnung 14a befindet sich in dem unteren Bereich der Instrumentenabdeckung 14. Licht wird von der reproduzierenden Lichtquelle 16a zu einem ebenen Spiegel 20 durch diese Öffnungen 16b′ und 14a ausgesandt und dann zur holographischen Platte 13 hin reflektiert. Der Spiegel 20 ist durch eine Stütze 12g fixiert, die von den beiden Seitenoberflächen der Instrumententafel 12 hervorstehen und die in einem Zwischenraum G angeordnet sind, der zwischen dem Armaturenbrett 11 und der Instrumententafelabdeckung 14 gebildet wird. Weiter ist eine Öffnung 14b in dieser Instrumententafelabdeckung 14 ausgebildet, um die Öberfläche des flachen Spiegels 20 frei zugänglich zu halten.

Die holographische Reproduktionslichtquelle ist eine Pseudopunktlichtquelle, wie zum Beispiel eine weiß glühende Lampe, eine Halogenlampe usw. Darüber hinaus sind die Abmessungen und Formen der Öffnungen 16b′ in dem Lichtquellengehäuse 16b, der Öffnung 14a der Instrumententafelabdeckung 14, einer Maskenplatte 14c, die an der Öffnung 14a befestigt ist und des flachen Spiegels 20 so festgelegt, daß das Licht, das von der reproduzierenden Lichtquelle 16a ausgeht, nur wirksam auf die effektive Anzeigefläche der holographischen Platte 13 gerichtet wird. Die Maskenplatte 14c ist eine metallische Platte oder eine Acrylplatte. Die Öffnung wird gebildet durch Ätzen oder Stanzen im Fall einer metallischen Maskenplatte und durch Maskendruck im Fall einer Acrylmaskenplatte.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2A und 2B wird im folgenden das Verfahren zur Aufnahme und zur Reproduktion eines Bildes auf einer Lippmann-Holographischen Platte beschrieben. In Fig. 2A trifft Laserlicht, angeordnet in einem Abstand l_O entfernt von einer holographischen Phototrockenplatte 13′, als Referenzlicht L_R einer kugelförmigen Welle auf die Trockenplatte 13′. Zusätzlich trifft ein Gegenstandslicht L_O, das von einem Gegenstand O reflektiert wird, auf die Trockenplatte 13′ auf der gegenüberliegenden Seite davon. Deshalb werden auf der holographischen Fototrockenplatte 13′ das Referenzlicht L_R und das Gegenstandslicht L_O überlagert, so daß Interferenzringe in der Dickerichtung der holographischen Emulsionsschicht darauf gebildet werden.

Bei der Aufnahme eines Gegenstandsbildes auf der Trockenplatte 13′ wird vorzugsweise der Einfallwinkel α des Referenzlichts L_R auf die Trockenplatte 13′ so festgelegt, daß α ≧ 15° ist, da sonst die Anzeigequalität verschlechtert wird.

Fig. 2B zeigt die Art der Reproduktion eines holographischen Bildes von einer holographischen Platte 13. Wenn Licht der reproduzierenden Lichtquelle 16A, die in einem Abstand l entfernt von der holographischen Platte angeordnet ist, auf die holographische Platte 13 in derselben Richtung wie das bei der Aufnahme des Hologramms eingesetzte Referenzlicht L_R trifft, wird davon nur Licht reflektiert, das eine Wellenlänge besitzt, die das Braggsche Brechungsgesetz erfüllt, so daß ein holographisches Bild O′ des Gegenstands O hinter der holographischen Platte 13 gesehen werden kann.

Bei der Beobachtung des holographischen Bildes kann der Fahrer ein sehr gutes holographisches Bild mit geringen Unschärfen erkennen, wenn er die holographische Platte in einem Winkel α = β, wie dargestellt in Fig. 2B, betrachtet. In der Praxis jedoch ist es nicht erwünscht, daß der Fahrer ein Bild der Lichtquelle 16a sehen kann, das von der holographischen Platte 13 reflektiert wird. Falls die holographische Platte vor einer Instrumententafel angeordnet ist, ist es wünschenswert, die Lage zwischen dem Auge 17 des Fahrers, der holographischen Platte und der Lichtquelle 16a so festzulegen, daß der Fahrer das Lichtquellenabbild nicht sehen kann.

Weiter wird bevorzugt, den Abstand l zwischen der holographischen Platte 13 und der reproduzierenden Lichtquelle 16a so weit wie möglich zu vergrößern. Wenn zum Beispiel die holographische Platte eine Größe von 220 × 92 mm besitzt und der Abstand l_O 800 mm in Fig. 2A beträgt, so ist der Abstand zwischen der holographischen Platte 13 und der Lichtquelle 16a vorzugsweise l ≧ 250 mm. Je kürzer der Abstand l ist, desto größer sind Helligkeitsunterschiede, Unschärfe und Verzerrungen des reproduzierten Hologrammbildes.

Bei einer Lippmann-Holographischen Platte 13, wie oben beschrieben und in Fig. 3A gezeigt, werden eine Vielzahl von Interferenzmustern 13b im wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Emulsionswirkstoffschicht 13a aufgenommen. Der Abstand x zwischen zwei Interferenzmustern 13b kann dargestellt werden durch

wobei λ die Wellenlänge des Laserlichts, n den Brechungsindex der Emulsionsschichten und R einen Transversalwinkel zwischen dem Referenzlicht L_R und dem Gegenstandslicht L_O kennzeichnen.

In den Emulsionsschichten 13a wird aus dem Licht, das verschiedene Wellenlängen aufweist, nur Licht von jenem Indifferenzmuster 13b reflektiert, das eine spezifische Wellenlänge λ besitzt. Dieses Phänomen wird Braggsche Brechung genannt und dargestellt durch

Falls die holographische Platte 13, die mit den obenerwähnten Charakteristika ausgerüstet ist, vor einer Instrumententafel, wie in Fig. 1 dargestellt, angeordnet wird, ist es möglich, ein Bild der Instrumententafel 13 und ein holographisches Bild miteinander überlagert zu sehen.

Die Fig. 4A und 4B zeigen ein Beispiel von Anzeigebildern, die mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt werden, bei denen das Symbol A ein reproduziertes Hologrammbild und das Symbol B ein Instrumententafelbild kennzeichnet, die einander überlagert sind. Das holographische Abbild A ist dreidimensional. Das Instrumententafelbild B umfaßt bspw. die Fahrzeuggeschwindigkeit B₁, die Motordrehzahl B₂, die Kraftstoffmenge B₃ und die Kühlmitteltemperatur B₄.

Wie vorstehend beschrieben ist es bei einer holographischen Anzeigevorrichtung für Automobile gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein gutes holographisches Bild unter gemäßigten holographischen Reproduktionsbedingungen zu erzielen, ohne die Größe oder die Abmessungen der Instrumententafel oder des Armaturenbretts eines Automobils zu verändern.

Claims (5)

1. Holographische Anzeigeeinrichtung für Kraftfahrzeuge

• - mit einer Instrumententafel (12), die in einem Armaturenbrett eingebaut ist,
• - mit einer holographischen Platte (13), die im Blickfeld des Fahrzeuglenkers angeordnet ist,
• - mit einer Lichtquelle (16a) zur Anstrahlung der holographischen Platte, wobei die Lichtquelle unterhalb der holographischen Platte zwischen einer Lenksäule (15) und einem unteren Teil der Instrumententafel angeordnet ist,

um ein holographisches Bild, das auf der holographischen Platte aufgenommen ist, überlagert zu dem Bild der Instrumententafel zu reproduzieren, dadurch gekennzeichnet, daß die holographische Platte vor der Instrumententafel liegt und im Armaturenbrett ein Spiegel (20) vorgesehen ist, der im Strahlengang der Lichtquelle (16a) in einer Abdeckung (14) der Instrumententafel (12) angeordnet ist, und der das Licht der Lichtquelle (16a) zur holographischen Platte (13) reflektiert.

2. Holografische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Spiegel reflektierte Licht auf die holografische Platte unter einem Winkel α von etwa 30° gegen deren Flächennormale fällt.

3. Holografische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächennormale der holografischen Platte circa 2° gegen die Blickrichtung des Fahrers auf die holografische Platte geneigt ist.

4. Holografische Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Weglänge (l₁+l₂) von der Lichtquelle über den Spiegel zu der holographischen Platte 250 bis 300 mm beträgt.