DE3886558T2

DE3886558T2 - Holographisches Sichtanzeigesystem.

Info

Publication number: DE3886558T2
Application number: DE3886558T
Authority: DE
Inventors: Tukasa Goto; Satoshi Koike; Toru Mizuno; Sinzi Nanba
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1987-02-06
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2008-02-05
Also published as: US4832427A; EP0278395A2; EP0278395B1; DE3886558D1; JP2556020B2; JPS63194222A; EP0278395A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein holographisches Anzeigensystem und insbesondere ein holographisches projizierendes Frontscheiben- Anzeigensystem.
Systeme, die weitverbreitet in Flugzeugen verwendet werden, um Bilder von Instrumenten in dem Bildfeld eines Piloten anzuzeigen, werden als projizierende Frontscheibenanzeigen bzw. "Head-Up Displays" bezeichnet. Im allgemeinen setzen die projizierenden Frontscheibenanzeigen optische Elemente oder holographische Elemente ein, um ein Bild eines Instrumentes in das Bildfeld des Piloten zu projizieren, wenn der Pilot durch das vordere Fenster des Flugzeuges schaut.
Das amerikanische Patent 4,261,647 und das amerikanische Patent 4,655,540 beschreiben derartige projizierende Frontscheibenanzeigen.
Das amerikanische Patent 4,613,200 beschreibt ein projizierendes Frontscheiben- Anzeigensystem, das auch in einem Kraftfahrzeug verwendet werden kann.
Im einzelnen verwendet das projizierende Frontscheiben-Anzeigensystem gemäß dem amerikanischen Patent 4,613,200 zwei parallele holographische optische Elemente, um ein virtuelles Bild einer Zeichenanzeigenquelle zu projizieren. Das virtuelle Bild wird mit dem Bildfeld des Fahrers überlagert, wenn der Fahrer die vorgelagerte Szenerie durch die Windschutzscheibe des Fahrzeugs beobachtet. Die parallele Anordnung der holographischen optischen Elemente stellt sicher, daß das virtuelle Bild frei von chromatischen Aberrationen ist.
Indessen ist experimentell herausgefunden worden, daß in einem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem, das zwei parallele holographische optische Elemente aufweist, wie das in dem US-Patent 4,613,200 beschriebene, neben dem erwünschten virtuellen Bild im Bildfeld des Fahrers unerwünschte virtuelle Bilder der Zeichenanzeigequelle zugegen sind. Die unerwünschten Bilder erstreckten sich nahe dem gewünschten Bild oder überlappen das gewünschte Bild partiell.
Im Hinblick auf die oben diskutierten Nachteile des Standes der Technik ist es demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein holographisches Anzeigensystem bereitzustellen, das unerwünschte Bilder der Anzeigenquelle entfernen und das ein virtuelles Bild der Anzeigenquelle erzeugen kann, das frei von chromatischen Aberrationen ist.
Diese Aufgabe wird durch ein holographisches Anzeigensystem gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
In einem holographischen Anzeigensystem gemäß der vorliegenden Erfindung emittiert eine Anzeigenquelle Licht und ein erstes Hologramm empfängt das Licht von der Anzeigenquelle und beugt das empfangene Licht. Das Licht von der Anzeigenquelle fällt auf das erste Hologramm unter einem Einfallswinkel A1 auf und es bewegt sich von dem ersten Hologramm unter einem Ausfallswinkel B1 fort. Ein zweites Hologramm empfängt das Licht von dem ersten Hologramm und reflektiert das empfangene Licht beugend. Das beugend reflektierte Licht von dem zweiten Hologramm bildet ein Bild der Anzeigenquelle im Bildfeld des Beobachters. Das Licht von dem ersten Hologramm fällt auf das zweite Hologramm unter einem Einfallswinkel A2 ein und es bewegt sich von dem zweiten Hologramm unter einem Ausfallswinkel B2 fort. Das erste und das zweite Hologramm sind nicht-parallel, um ein Geisterbild der Anzeigenquelle zu entfernen, das aus wenigstens einer der Oberflächenreflexionen des ersten und zweiten Hologramms entstehen würde. Das erste Hologramm weist ein Winkel von R relativ zum zweiten Hologramm auf. Die Winkel A1, B1, A2, B2 und R stehen in einem festen Verhältnis zueinander, das durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:
(cos(B1-R)/cosB1)*((sinA1-sinB1)/(sinA2-sinB2)) = -1
Demgemäß wird die chromatische Aberration, die aus der nicht-parallelen Anordnung der ersten und zweiten Hologramme entstehen würde, entfernt.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm eines holographischen Anzeigensystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten holographischen Anzeigensystems;
Fig. 3 eine Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten holographischen Anzeigensystems;
Fig. 4 ein Diagramm, in dem die Verhältnisse zwischen der Beugungseffizienz und der Wellenlänge des auf die Hologramme aus den Fig. 1 bis 3 einfallenden Lichtes dargestellt sind;
Fig. 5 ein Diagramm, in dem eine Beleuchtungsvorrichtung zur Herstellung der Hologramme aus den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist;
Fig. 6 ein Diagramm eines Hologramms und einer Lichtquelle;
Fig. 7 ein Diagramm eines projizierenden Anzeigensystems nach dem Stand der Technik, mit einem Paar aus parallelen Hologrammen;
Fig. 8 u. 9 Diagramme eines projizierenden Anzeigensystems, in dem ein Paar von Hologrammen nicht-parallel ist;
Fig. 10 ein Diagramm eines projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystems;
Fig. 11 ein Diagramm eines Kraftfahrzeuges, das mit einem holographischen projizierenden Anzeigensystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
Fig. 12 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung, die die Kathodenstrahlröhre in dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem aus Fig. 11 ansteuert;
Fig. 13 ein Diagramm eines holographischen Anzeigensystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ein Diagramm eines holographischen Anzeigensystems gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 enthält ein projizierendes Frontscheiben- Anzeigensystem 20 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine fluoreszierende Buchstaben- bzw. Zeichenanzeigenröhre 21 und ein Paar aus Hologrammen oder holographischen optischen Elementen 22, 23, die gemeinsam auf einem Fahrzeugarmaturenbrett 10 angeordnet sind. Das Hologramm 23 befindet sich dichter zur vorderen Scheibe oder Windschutzscheibe des Fahrzeuges als das andere Hologramm 22.
Die Anzeigenröhre 21 emittiert Licht, das Informationen wie die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine gegenwärtige Motorgeschwindigkeit wiedergibt. Beispielsweise kann das von der Anzeigröhre 21 emittierte Licht eine auf Grün basierende Farbe haben, mit einer Wellenlänge von ungefähr 520 nm. Die Anzeigenröhre 21 wird mit dem Armaturenbrett 10 des Fahrzeuges mittels einer Befestigungsplatte 24a verbunden und mit Bolzen 24b und 24c befestigt. Genauer gesagt wird die Anzeigenröhre 21 mit der Befestigungsplatte 24a mittels des Bolzens 24c verbunden. Ein Teil des Armaturenbrettes 10 des Fahrzeuges wird fest zwischen der Befestigungsplatte 24a und einer Basis 29 gehalten, die mittels des Bolzens 24b verbunden sind.
Das Hologramm 22 wird bei einer optischen Achse 21a bezüglich der Anzeigenröhre 21 zentriert, so daß das Hologramm 22 dem von der Anzeigenröhre 21 emittierten Licht ausgesetzt ist. Das Hologramm 22 verhält sich als reflektierendes Beugungsgitter, das einen einfallenden Lichtstrahl beugt und reflektiert. Demnach reflektiert das Hologramm 22 das von der Anzeigenröhre 21 emittierte Licht.
Das Hologramm 22 ist mit einer Befestigungsplatte 22b verbunden, die an der Basis 29 mittels eines Bolzens 22c befestigt ist. Ein Teil der Basis 29 wird mit dem Armaturenbrett 10 des Fahrzeuges mittels eines Bolzens 22d verbunden.
Die Beugungseffizienz des Hologramms 22 variiert mit der Wellenlänge des einfallenden Lichtes, wie dies durch die Kurve A in Fig. 4 dargestellt ist. Genauer gesagt wirkt das Hologramm 22 als ein konkaver Spiegel, der Licht mit Wellenlängen in einem vorherbestimmten Bereich reflektiert. Der vorherbestimmte Bereich der Wellenlängen des reflektierten Lichtes erstreckt sich zwischen 520 und 530 nm. Die Beugungseffizienz des Hologramms 22 nimmt bei einer Wellenlänge von 525 nm ihren Spitzenwert an. Die höchste Beugungseffizienz des Hologramms 22 liegt um 93%. Die Halbwertsbreite des Beugungseffizienz-Spitzenwertes beträgt 25 bis 30 nm. Demnach wählt das Hologramm 22 Licht mit den vorherbestimmten Wellenlängen aus und reflektiert das derart ausgewählte Licht. Eine Oberfläche des Hologramms 22 wird mit einem Vielfachschichtsystem 22a beschichtet, um unerwünschte Reflexionen zu verhindern und ultraviolette Strahlen abzuschneiden.
Das Hologramm 23 wird dem Licht ausgesetzt, das von dem Hologramm 22 reflektiert worden ist. Das Hologramm 23 verhält sich als ein reflektierendes Beugungsgitter, das einen einfallenden Lichtstrahl veranlaßt, gebeugt und reflektiert zu werden. Demnach reflektiert das Hologramm 23 das sich von dem Hologramm 22 her ausbreitende einfallende Licht. Genauer gesagt dient das Hologramm 23 als ein konkaver Spiegel, der ein virtuelles Bild der Information projiziert, die auf der Anzeigenröhre 21 angezeigt wird. Das virtuelle Bild wird mit dem Bild- bzw. Blickfeld des Fahrzeugfahrers überlagert, wenn der Fahrer durch die Windschutzscheibe des Fahrzeuges hindurch die vorgelagerte Szenerie betrachtet.
Das Hologramm 23 wird in einem Rahmen 25 auf der Basis 29 über einen Drehzapfen 27 drehbar gehaltert. Der Drehzapfen 27 ist mit der Basis 29 mittels einer Kombination aus einer mit einem Gewinde versehenen Projektion und einer Nuß 28 verbunden. Das Hologramm 23 kann um den Drehzapfen 27 herum in verschiedene Richtungen gedreht werden, so daß der Winkel des Hologramms 23 relativ zu dem Hologramm 22 justiert werden kann. Die Winkeljustage des Hologramms 23 wird verwendet, um den Ort des virtuellen Bildes der angezeigten Information zu variieren.
Die Basis 29 weist eine Öffnung 29a auf, die es dem Licht erlaubt, von dem Hologramm 22 zu dem Hologramm 23 zu wandern. Eine schützende Glasplatte 30 ist in die Öffnung 29a eingepaßt und verhindert, daß Staub auf das Hologramm 22 fällt. Die gegenüberliegenden Oberflächen der Glasplatte 30 weisen Antireflexionsbeschichtungen auf.
Die Beugungseffizienz des Hologramms 23 variiert mit der Wellenlänge des einfallenden Lichtes, wie dies durch die Kurve B in Fig. 4 dargestellt ist. Genauer gesagt dient das Hologramm 23 als ein konkaver Spiegel, der Licht mit Wellenlängen in einem vorherbestimmten Bereich reflektiert. Der vorherbestimmte Bereich der Wellenlänge des reflektierten Lichtes erstreckt sich zwischen 520 und 530 nm. Die Beugungseffizienz des Hologramms 23 nimmt bei einer Lichtwellenlänge von 525 nm ihren Spitzenwert an. Die höchste Beugungseffizienz des Hologramms 23 beträgt ungefähr 73%. Demnach wählt das Hologramm 23 Licht mit den vorherbestimmten Wellenlängen aus und reflektiert das ausgewählte Licht. Beide Oberflächen des Hologramms 23 werden mit einem Vielfachschichtsystem 23a beschichtet, um unerwünschte Reflexionen zu verhindern und um ultraviolette Strahlen abzuschneiden. Das Vielfachschichtsystem 23a weist eine Reflektivität von ungefähr 0,5 bis 1% auf.
Die Winkel der Hologramme 22 und 23 werden ausgewählt, um unerwünschte Geisterbilder der angezeigten Information zu entfernen. Es wird darauf hingewiesen, daß unerwünschte Bilder oder Geisterbilder der angezeigten Information aus Licht entstehen, das von dem Hologramm 22 beugend reflektiert wird und das dann von der Oberfläche des Hologramms 23 reflektiert wird, oder aus Licht, das von der Oberfläche des Hologramms 22 reflektiert wird und das dann beugend von dem Hologramm 23 reflektiert wird.
Im folgenden wird die Herstellung des Hologramms 23 beschrieben. In Fig. 5 emittiert ein Argonlaser 50 Licht mit einer Wellenlänge von 514 nm. Das von dem Laser 50 emittierte Licht wird mittels eines Halbspiegels bzw. Strahlteilers 51 in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt. Ein Lichtstrahl breitet sich von dem Strahlteiler 51 über Spiegel 52, 53 und 54, eine Konvexlinse 55 und eine Aperturblende 56 zu einer Hologramm-Trockenplatte 23' aus. Dieser Lichtstrahl wird auf die hintere Oberfläche der Hologramm-Trockenplatte 23' als Referenzlichtstrahl L1 aufgebracht, der aus sphärischen Wellen besteht. Der andere Lichtstrahl wandert von dein Strahlteiler 51 über Spiegel 57 und 58, eine Konvexlinse 59, eine Aperturblende 60 und eine Konvexlinse 61 zu der Hologramm- Trockenplatte 23'. Dieser Lichtstrahl wird auf die vordere Oberfläche der Hologramm-Trockenplatte 23' als Objektlichtstrahl L2 aufgebracht, der aus ebenen Wellen besteht. Die Referenzwelle L1 und die Objektwelle L2 bilden ein Muster aus Interferenzringen auf der Hologramm-Trockenplatte 23'. Das Muster aus Interferenzringen wird von dem photoempfindlichen Material der Hologramm-Trockenplatte 23' aufgenommen. Die Hologramm-Trockenplatte 23' wird dann einem Entwicklungsprozeß und einem Erwärmungsprozeß ausgesetzt, um das Hologramm 23 zu bilden. Der Einfallswinkel der Referenzwelle L1 und der Einfallswinkel der Objektwelle L2 bezüglich der Hologrammplatte 23' werden jeweils auf vorher bestimmte Werte A02 und B02 gesetzt. Die Wellenlänge des von dem Laser 50 emittierten Lichtes, der Entwicklungsprozeß und der Erwärmungsprozeß werden so ausgelegt, daß das sich ergebende Hologramm 23 nur Licht mit Wellenlängen in dein vorherbestimmten Bereich, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, beugend reflektieren kann.
Wie man der Fig. 6 entnehmen kann wird, wenn das Hologramm 23 relativ zu der Lichtquelle 1 derart angeordnet wird, daß das von der Quelle 1 emittierte Licht das Hologramm 23 unter einem Eintrittswinkel betritt, der dem Einfallswinkel A02 der Referenzwelle L1 entspricht, das Licht von dem Holographen 23 unter einem Ausgangswinkel beugend reflektiert, der dem Einfallswinkel B02 der Objektwelle L2 entspricht, und es bildet ein Zielbild der Lichtquelle 1.
Das Hologramm 22 wird auf eine Art und Weise hergestellt, die der Herstellung des Hologramms 23 ähnlich ist, allerdings mit der folgenden Ausnahme: der Einfallswinkel der Referenzwelle und der Einfallswinkel der Objektwelle bezüglich der Hologramm-Trockenplatte werden jeweils auf vorherbestimmte Werte A01 und B01 gesetzt.
Um eine Aberration zu kompensieren werden die Winkel A01, A02, B01 und B02 derart ausgewählt, daß sie die folgende Gleichung erfüllen:
[cos(B01-R)/cosB01]*[(sinA01-sinB01)/(sinA02-sinB02)] = -1, (1)
wobei der Ausdruck B1 den Ausgangswinkel des Lichtes bezüglich des Hologramms 22 bezeichnet, und der Ausdruck R den Winkel des Hologramms 22 relativ zum Hologramm 23 (vgl. die Fig. 1 und 2). Wie man den Fig. 1 und 2 entnehmen kann, werden die Hologramme 22 und 23 sowie die Anzeigenröhre 21 relativ zueinander derart positioniert, daß das von der Anzeigenröhre emittierte Licht das Hologramm 22 unter einem Einfallswinkel A1 betritt, der dem Wert A01 entspricht, und es wird von dem Hologramm 22 beugend unter einem Ausgangswinkel B1 reflektiert, der dem Wert B01 entspricht, wobei das von dem Hologramm 22 beugend reflektierte Licht das Hologramm 23 unter einem Einfallswinkel A2 betritt, der dem Wert A02 entspricht, und es wird von dem Hologramm 23 unter einem Ausgangswinkel B2 beugend reflektiert, der dem Wert B02 entspricht. Beispielsweise werden die Winkel A1, B1, A2, B2 und R jeweils auf 40º, 25º, 15º, 30º und 10º gesetzt.

Betriebsweise

Die Anzeigenröhre 21 emittiert die Information andeutendes Licht zu dem Hologramm 22. Das Hologramm 22 wählt Licht mit Wellenlängen in dem vorherbestimmten Bereich (λc-Δλc bis λc+Δλc) aus und reflektiert das ausgewählte Licht beugend zum Hologramm 23 unter Ausfallswinkeln (B1-ΔB1 bis B1+ΔB1). Da die Gleichung 1 erfüllt ist, wird das gesamte von dem Hologramm 22 zu dem Hologramm 23 bewegte Licht bei dem Hologramm 23 in die Richtung beugend reflektiert, die dem Ausfallswinkel B2 entspricht. Demnach wird es möglich, ein klares Bild der anzuzeigenden Information ohne chromatische Aberration zu erhalten. Die Einstellung des Winkels R des Hologramms 22 relativ zu dem Hologramm 23 stellt sicher, daß unerwünschte Geisterbilder in einem ausreichenden Umfang von dem Zielbild der anzuzeigenden Information getrennt werden, oder anders ausgedrückt, daß das die unerwünschten Geisterbilder entfernt werden.

Entfernen der Geisterbilder

Fig. 7 zeigt ein projizierendes Frontscheiben- Anzeigensystem nach dem Stand der Technik, in dem ein Paar aus Hologrammen 101 und 102 parallel zueinander angeordnet sind, um die chromatische Aberration zu entfernen. In dem bekannten Anzeigensystem aus Fig. 7 wird von einer Lichtquelle oder einer Anzeigenröhre 103 emittiertes Licht von den Hologrammen 101 und 102 beugend reflektiert, wobei das Licht dann ein Zielbild 121 der auf der Anzeigenröhre 103 angezeigten Information bildet. Zusätzlich zu dem Zielbild 121 werden unerwünschte Geisterbilder 122, 123 und 124 der anzuzeigenden Information gebildet. Das Geisterbild 122 entsteht aus dem Licht, das von den Oberflächen der Hologramme 101 und 102 reflektiert worden ist. Das Geisterbild 123 entsteht aus dem Licht, das an der Oberfläche des Hologramms 101 reflektiert worden ist und das von dem Hologramm 102 beugend reflektiert worden ist. Das Geisterbild 124 entsteht aus dem Bild, das von dem Hologramm 101 beugend reflektiert worden ist, und das von der Oberfläche des Hologramms 102 reflektiert wurde. Es wird darauf hingewiesen, daß bei einer beugenden Reflexion sich der Einfallswinkel von dem Ausfallswinkel unterscheidet, wohingegen bei einer Oberflächenreflexion der Einfallswinkel dem Reflexionswinkel entspricht.
In Fällen, in denen die Beugungseffizienten der Hologramme 101 und 102 jeweils 90 und 60% betragen, und in denen die Hologramme 101 und 102 mit Vielfachschichtsystemen ausgestattet sind, die zu einem Reflexionsvermögen von 1% bei der Oberflächenreflexion führen, hat der Anwender grundsätzlich das Gefühl, das die unerwünschten Geisterbilder 123 und 124 nur geringfügig dunkler sind als das Zielbild 121, wohingegen das unerwünschte Geisterbild 122 in adequater Weise dunkler ist als das Zielbild 121. Demnach bedingen die Geisterbilder 123 und 124, sofern sie sich dicht an dem Zielbild 121 befinden, unerwünschten Ärger beim Betrachten des Zielbildes 121. Wenn der Abstand zwischen den Hologrammen 101 und 102 ausreichend grob wird, dann werden die Geisterbilder 122-124 aus dem Bildfeld eines normalen Fahrers entfernt, so daß sie zu keinem Ärger beim Betrachten des Zielbildes 121 führen. Es ist experimentell herausgefunden worden, daß in normalen Kraftfahrzeugen ein ausreichend großer Abstand zwischen den Hologrammen 101 und 102 nicht aufrechterhalten werden kann, da der für das projizierende Frontscheiben-Anzeigensystem zur Verfügung stehende Raum stark begrenzt ist.
In Fig. 8 ist ein projizierendes Frontscheiben- Anzeigensystem dargestellt, in dem ein Paar aus Hologrammen 101 und 102 nicht-parallel angeordnet ist, so daß der Winkel R des Hologramms 101 relativ zum Hologramm 102 sich von Null unterscheidet. In dem in Fig. 8 dargestellten Anzeigensystem Steigt, wenn der Winkel R des Hologramms 101 relativ zum Hologramm 102 ansteigt, das Winkelintervall D3 zwischen dem Geisterbild 123 und dem Zielbild 121 an und das Winkelintervall D4 zwischen dem Geisterbild 124 und dem Zielbild 121 steigt gleichfalls an. Demnach erlaubt die geeignete Wahl des Winkels R des Hologramms 101 relativ zu dem Hologramm 102 es den helleren Geisterbildern 123 und 124, sich ausreichend von dem Zielbild 121 zu entfernen. Wie man der Fig. 9 entnehmen kann, erlaubt die geeignete Wahl der Größe des Hologramms 102 es den helleren Geisterbildern 123 und 124, aus dem Bildfeld eines normalen Fahrers entfernt zu werden. Wenn die Reflektivitäten der Hologramme 101 und 102 sich in dem Bereich zwischen 0,5% und 1,0% bewegen, dann wird die Helligkeit des verbleibenden unerwünschten Geisterbildes 122 kleiner als ein Tausendstel der Helligkeit des Zielbildes 121, so daß das Geisterbild 122 im wesentlichen zu keiner Beeinträchtigung der Betrachtung des Zielbildes 121 führt.
Wenn der Winkel R des Hologramms 101 relativ zu dem Hologramm 102 ansteigt, dann werden die Geisterbilder noch effektiver entfernt. Wenn indessen der Winkel R des Hologramms 101 relativ zu dem Hologramm 102 übertrieben grob wird, dann wird das Zielbild in einer nicht akzeptablen Weise verzerrt und ein Problem tritt in dem Bereich auf, in dem sich das Zielbild erstreckt. Demgemäß bewegt sich der Winkel R des Hologramms 101 relativ zum Hologramm 102, das heißt der Winkel R des Hologramms 22 relativ zum Hologramm 23 in dem Anzeigensystem gemäß den Fig. 1 bis 3, vorzugsweise in dem Bereich von +5º bis +20º, oder in dem Bereich von -5º bis -20º.

Entfernen der chromatischen Aberration

In dem Fall, in dem die Winkel A1, B1, A2 und B2 jeweils den Winkeln A01, B01, A02 und B02 entsprechen, werden die Komponenten des Lichtes der Anzeigenröhre, die Wellenlängen in dem Bereich von λc-Δλc bis λc+Δλc aufweisen, vom Hologramm 22 in die Richtungen beugend reflektiert, die den Winkelbereich von B1-B1 bis B1+B1 entsprechen. Da der Wert c extrem klein ist, werden diese Komponenten des Lichtes der Anzeigenröhre von dem Hologramm 23 im wesentlichen in eine gemeinsame Richtung beugend reflektiert, die einem Winkel B2 entspricht. Demnach wird es möglich, ein Zielbild der anzuzeigenden Information ohne chromatische Aberration zu erhalten.

Die Aberrations-Kompensationsbedingung

In einem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem, das - wie in Fig. 10 dargestellt - ein Hologramm 101 und eine Anzeigenröhre 103 enthält, wird die beugende Reflexion durch das Hologramm 101 allgemein durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
dx(sinA-sinB) = ± λc/nc, wobei (2)
die Ausdrücke dx, λc, nc, A und B jeweils den horizontalen Abstand des Beugungsgitters des Hologramms, die Wellenlänge des einfallenden Lichtes, das von der Anzeigenröhre 103 emittiert worden ist, den Durchschnittsbrechungsindex des Hologramms, den Einfallswinkel des Lichtes bezüglich des Hologramms und den Ausfallswinkel des Lichtes bezüglich des Hologramms bezeichnen.
Der Winkel Y des Beugungsgitters und der Winkel Z (Bragg Winkel) zwischen der Ausbreitungsrichtung des Lichtes und dem Beugungsgitter sind durch die folgenden Gleichungen gegeben:
Y = (A0-B0)/2 (3)
Z = (π-A0-B0)/2 (4)
wobei der Ausdruck A0 den Einfallswinkel der Referenzwelle bezeichnet, die bei der Herstellung des Hologramms verwendet worden ist, und der Ausdruck B0 den Einfallswinkel der Objektwelle bezeichnet, die während der Herstellung des Hologramms verwendet worden ist.
Der horizontale Abstand dx des Beugungsgitters wird gleichfalls durch die folgende Gleichung ausgedrückt
dx = (λ0/n0)/(sinY*2sinZ) = (λ0/n0)/(sinA0-sinB0), (5)
wobei der Ausdruck λ0 die Wellenlänge des Laserlichtes bezeichnet, das bei der Herstellung des Hologramms verwendet worden ist, und der Ausdruck n0 den Durchschnittsbrechungsindex des Hologramms während des Belichtungsvorganges bei der Herstellung.
Die Gleichungen (2) und (5) werden kombiniert, um die folgende Gleichung zu bilden, die zu dem Ausfallswinkel B führt:
sinB = sinA-[(sinA0-sinB0) (λc/nc)/(λ0/n0)] (6)
Diese Gleichung (6) kann auf das Hologramm 23 sowie auf das Hologramm 22 angewendet werden.
Unter den Bedingungen, unter denen der Durchschnittsbrechungsindex nc gleich dem Durchschnittsbrechungsindex n0 ist, kann die Gleichung (6) bezüglich des Hologramms 22 wie folgt umgeschrieben werden:
sinB1 = sinA1-(sinA01-sinB01) (λc/λ0) (7)
Auf ähnliche Art und Weise kann die Gleichung (6) bezüglich des Hologramms 23 wie folgt umgeschrieben werden:
sinB2 = sinA2-(sinA02-sinB02) (λc/λ0) (8)
Im Hinblick auf die Tatsache, daß die Hologramme 22 und 23 beugend lediglich das Licht reflektieren, daß Wellenlängen in dem vorherbestimmten Bereich von λc-Δλc bis λc+Δλc aufweist, werden Bedingungen abgeleitet, unter denen die Variationen des Ausfallswinkels B2 über den vorherbestimmten Wellenlängenbereich Null sind.
Die Gleichungen (7) und (8) werden nach λc abgeleitet und die folgenden Gleichungen werden erhalten:
dsinB1/dλc = -(sinA01-sinB01)/λ0 = S1 (9)
dsinB2/dλc = (dsinA2/dλc)-(sinA02-sinB02)/λ0 (10)
Es sollte beachtet werden, daß dsinA1/dλc gleich 0 ist. Da A2 = B1-R, kann die folgende Gleichung aus den Gleichungen (9) und (10) abgeleitet werden:
dsinB2/dλc = S1cosR + S1(sinB1/cosB1)sinR + S2 (11)
wobei S2 = -(sinA02-sinB02)/λ0. Die Bedingungen, unter denen die Variation dsinB2/dλc in dem Ausfallswinkel B2 gleich 0 ist, induzieren die folgende Gleichung unter Bezugnahme auf die Gleichung (11):
[cos(B1-R)/cosB1]*[(sinA01-sinB01)/(sinA02-sinB02)] = -1 (12)
Wenn die Einfallswinkel A1 und A2 den Einfallswinkeln A01 und A02 der Referenzstrahlen entsprechen, die während des Belichtungsprozesses verwendet worden sind, dann entsprechen die Ausfallswinkel B1 und B2 jeweils den Einfallswinkeln B01 und B02 der Objektstrahlen, die während des Belichtungsprozesses verwendet worden sind. Demgemäß wird die Gleichung (12) in die folgende Gleichung konvertiert:
[cos(B1-R)/cosB1]*[(sinA1-sinB1)/(sinA2-sinB2)] = -1 (13)
Wenn die Hologramme 22 und 23 derart ausgelegt und angeordnet werden, daß die Gleichung (13) erfüllt ist, dann wird die Variation in dem Ausgangswinkel B2, die der chromatischen Aberration entspricht, zu Null gemacht. Dies bedeutet, daß die chromatische Aberration durch eine Anordnung entfernt werden kann, in der die Hologramme 22 und 23 nicht parallel sind. Ein weiterer Freiheitsgrad bei der Auslegung der Winkel und der Position der Hologramme 22 und 23 sowie der Anzeigenröhre 21 wird daher möglich, und das holographische Anzeigensystem kann in einem begrenzten Raum innerhalb des Kraftfahrzeuges im Bereich des Kraftfahrzeugarmaturenbrettes derart angeordnet werden, daß die Entfernung der chromatischen Aberration und der Geisterbilder sichergestellt ist.
Das Zielbild der angezeigten Information wird heller, wenn die Beugungseffizienten der Hologramme 22 und 23 anwachsen. Es sollte indessen beachtet werden, daß der Führer des Fahrzeuges die vorgelagerte Szenerie durch das Hologramm 23 hindurch betrachtet. Wenn die Beugungseffizienz des Hologramms 23 extrem hoch wird, dann werden die Komponenten des Lichtes der vorgelagerten Szenerie, die Wellenlängen in dem vorherbestimmten Bereich aufweisen, von dem Hologramm 23 gleichfalls beugend reflektiert, so daß ein Problem im Hinblick auf die Farben des Bildes der vorgelagerten Szenerie entsteht. Demnach ist die Beugungseffizienz des Hologramms 23 vorzugsweise kleiner als 80%. Die Beugungseffizienz des Hologramms 23 ist vorzugsweise nahezu 80% für die Verwendung lediglich während der Tageszeit. Die Beugungseffizienz des Hologramms 23 ist im Hinblick auf das Farbproblem des Bildes der vorgelagerten Szenerie vorzugsweise ungefähr 30%. Demnach wird eine Beugungseffizienz des Hologramms 23 am meisten bevorzugt, die in dem Bereich zwischen 30 und 80% liegt. Gemäß eines Beispieles betragen die Beugungseffizienten der Hologramme 22 und 23 jeweils 93 und 73%. Gemäß eines anderen Beispieles betragen die Beugungseffizienten der Hologramme 22 und 23 jeweils 90 und 60%.
Wie zuvor beschrieben, sind die Oberflächen der Hologramme 22 und 23 mit Multischichtsystemen 22a und 23a ausgestattet, die es erlauben, daß die Reflexionsvermögen der Hologramme in dem Bereich von ungefähr 0,5 bis 1% liegen, und die daher die Geisterbilder entfernen, die aus dem Licht resultieren, das von den Oberflächen der Hologramme reflektiert worden ist.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Farbe des Lichtes, das von dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem 20 verwendet wird, von der auf Grün basierenden Farbe verschieden sein kann.
Licht mit einer Mehrzahl von Farben kann von dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem 20 angezeigt werden. In diesem Fall werden die Hologramme 22 und 23 derart modifiziert, daß sie auf Licht mit unterschiedlichen Farben wirken. Beispielsweise werden während der Herstellung der Hologrammplatten 22 und 23 die Hologramm-Trockenplatten Licht mit unterschiedlichen Farben ausgesetzt. Gemäß eines anderen Beispieles besteht ein jedes der Hologramme 22 und 23 aus einer Kombination aus Sub-Hologrammen, die jeweils auf Licht mit unterschiedlichen Farben wirken. Weiterhin können die Positionen der Zielbilder, die aus Licht mit unterschiedlichen Farben gebildet werden, voneinander verschieden sein. In diesem Fall werden während der Herstellung der Hologramme 22 und 23 die Hologramm-Trockenplatten Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Farben und unterschiedlichen Brennpunkten ausgesetzt.
Die Anzeigenröhre 21 kann durch eine Kathodenstrahlröhre, ein Array aus lichtemittierenden Dioden oder eine Flüssigkristallanzeige ersetzt werden, die freigelegt wird, eine Beleuchtung von ihrer Rückseite anzuzeigen. Zusätzlich kann die Anzeigenröhre 21 durch eine beliebige Kombination aus einer Anzeigenröhre mit fluoreszierenden Ausdrücken, einer Kathodenstrahlröhre, einem Array aus lichtemittierenden Dioden und einer Flüssigkristallanzeige ersetzt werden.
Im allgemeinen weisen die Hologramme 22 und 23 im wesentlichen ebene Oberflächen auf. Indessen können die Hologramme 22 und 23 jedoch auch gekrümmte Oberflächen aufweisen.

BESCHREIBUNG DER ZWEITEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Unter Bezugnahme auf Fig. 11 ist dort ein holographisches projizierendes Frontscheiben- Anzeigensystem 150 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, die eine farbige Kathodenstrahlröhre (cathode-ray tube = CRT) 151 aufweist, die an einer vorderen Konsole befestigt ist, welche sich innerhalb eines Kraftfahrzeuges erstreckt. Der Führer des Fahrzeuges kann direkt auf die CRT 151 schauen, wenn sich der Fahrer in einer geeigneten Position innerhalb des Fahrzeuges sitzend befindet. Die CRT 151 zeigt unterschiedliche Informationen an, und zwar einschließlich den Fahrzeugbetriebsbedingungen, wie etwa die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit oder die gegenwärtige Motordrehzahl. Die Hologramme 152 und 153 sind in einer ähnlichen Art und Weise ausgelegt und angeordnet, wie die Hologramme 22 und 23 in der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform. Demnach reflektieren die Hologramme 152 und 153 lediglich das Licht beugend, das Wellenlängen in dem vorherbestimmten Bereich aufweist, das heißt Licht mit einer auf Grün basierenden Farbe, und sie transmittieren Licht mit anderen Wellenlängen. Das Hologramm 152 erstreckt sich vor der CRT 151 und empfängt das von der CRT 151 emittierte Licht. Das Hologramm 153 ist an der Windschutzscheibe 154 des Fahrzeugs befestigt und empfängt das von dem Hologramm 152 reflektierte Licht.
Wie man der Fig. 12 entnehmen kann, erzeugt ein Sensor 140 ein Signal, das eine Motordrehzahl darstellt und das an einem Steuerschaltkreis 148 angelegt wird. Ein Sensor 141 erzeugt ein Signal, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt und das an den Steuerschaltkreis 148 angelegt wird. Ein Schalter 142 kann vom Fahrzeugführer betätigt werden und er erzeugt ein Signal, das eine beliebig gesetzte Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt. Ein Sensor 143 erzeugt ein Signal, das die Menge des verbleibenden Brennstoffes darstellt, und das an den Steuerschaltkreis 148 angelegt wird. Ein Sensor 144 erzeugt ein Signal, das die Kühlmitteltemperatur des Motors darstellt und das an den Steuerschaltkreis 148 angelegt wird. Ein Schalter 145 kann von dem Fahrer betätigt werden und er erzeugt ein Signal, mit dem die auf dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem 150 darzustellende Informationen ausgewählt wird. Das von dem Schalter 145 erzeugte Signal wird an den Steuerschaltkreis 148 angelegt. Ein Schalter 146, der von dem Fahrer betätigt werden kann erzeugt ein Signal zum Schalten der Fahrzeugscheinwerfer von Fernlicht auf Abblendlicht. Zusätzlich wird eine Fahrzeughilfsvorrichtung 147 vorgesehen, wie beispielsweise eine Uhr oder ein Navigationssystem. Die Hilfseinrichtung 147 erzeugt ein Signal, das die mit ihr in Beziehung stehende Information darstellt und das an den Steuerschaltkreis 148 angelegt wird.
Der Steuerschaltkreis 148 empfängt die Signale von den Einrichtungen 140 bis 147 und errechnet die Endwerte der anzuzeigenden Informationsdaten. Zusätzlich wählt der Steuerschaltkreis 148 die auf dem projizierenden Frontscheibensystem 150 anzuzeigende Information aus. Genauer gesagt gibt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 141 stammende Signal dargestellt wird, 100 km/h überschreitet, oder wenn die Motordrehzahl, die durch das Signal von dem Motordrehzahlsensor 140 stammende Signal dargestellt wird, eine gegebene Drehzahl überschreitet, der Steuerschaltkreis 148 ein Frontscheibensignal einer damit in Beziehung stehenden Warninformation an den Treiberschaltkreis 149 weiter. Wie im folgenden beschrieben werden wird steuert, wenn der Treiberschaltkreis 149 das Frontscheibensignal empfängt, der Treiberschaltkreis 149 die CRT 151 an, um es der in Beziehung stehenden Information zu erlauben, von dem projizierenden Frontscheibensystem 150 angezeigt zu werden. Weiterhin gibt der Steuerschaltkreis 148 ein Frontscheibensignal an den Treiberschaltkreis 149 aus, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine gesetzte Geschwindigkeit überschreitet, die von dem Signal des Fahrzeuggeschwindigkeits-Setzschalters 142 bestimmt worden ist, wenn die Menge des verbleibenden Brennstoffes, die durch das Signal von dem Brennstoffsensor 143 dargestellt wird, unter eine vorgegebene Menge fällt, wenn die durch das Signal von dem Kühlmitteltemperatursensor 144 dargestellte Kühlmitteltemperatur eine gegebene Temperatur überschreitet, oder wenn die Fahrzeugscheinwerfer in den Fernlichtzustand geschaltet werden. Weiterhin gibt, wenn der Informationswahlschalter 145 betätigt wird, der Steuerschaltkreis 148 ein Frontscheibensignal der gewünschten Information an der Treiberschaltkreis 149 aus.
In der Abwesenheit eines Frontscheibensignales steuert der Treiberschaltkreis 149 die CRT 151 derart an, daß die CRT 151 Informationen mit Lichtwellenlängen überträgt, die durch das Hologramm 152 hindurchgehen. Im einzelnen verwendet in einem derartigen Fall die CRT 151 Licht in einer Farbe, die sich von der auf Grün basierenden Farbe unterscheidet. Demnach kann in diesem Fall der Fahrzeugführer auf die auf der CRT 151 angezeigte Information durch das Hologramm 152 hindurch schauen. In der Anwesenheit eines Frontscheibensignals steuert der Treiberschaltkreis 149 die CRT 151 derart an, daß die CRT 151 die damit in Beziehung stehende Information mit Licht in einer Wellenlänge in dem vorherbestimmten Bereich anzeigt, welche durch das Hologramm 152 beugend reflektiert wird. Genauer gesagt verwendet in diesem Fall die CRT 151 Licht in einer auf Grün basierenden Farbe. Demgemäß wird in diesem Fall die damit in Beziehung stehende Information mittels dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem 150 angezeigt.
Wenn der Fahrzeugführer den Informationswahlschalter 145 betätigt und die Fahrzeuggeschwindigkeit als die von dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem anzuzeigende Information auswählt, dann gibt der Steuerschaltkreis 148 ein Frontscheibensignal der Fahrzeuggeschwindigkeit an den Treiberschaltkreis 149. In Antwort auf das Frontscheibensignal steuert der Treiberschaltkreis 149 die CRT 151 derart an, daß die Wellenlänge des die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigenden Lichtes, das von der CRT 151 emittiert worden ist, in den vorherbestimmten Wellenlängenbereich wechselt oder, anders ausgedrückt, die Farbe des die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigenden Lichtes ändert sich zu Grün, und demgemäß wird die Fahrzeuggeschwindigkeit durch das projizierende Frontscheiben- Anzeigensystem angezeigt. Die Wellenlänge des Lichtes, das andere Informationen anzeigt und das von der CRT 151 emittiert worden ist, verbleibt außerhalb des vorherbestimmten Bereiches, so daß die andere Information nicht mittels dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem 150 angezeigt wird, wobei aber der Fahrzeugführer auf die andere Information auf der CRT 151 durch das Hologramm 152 hindurch schauen kann. Das die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigende Licht wird von dem Hologramm 152 in Richtung des Hologramms 153 beugend reflektiert und dann von dem Hologramm 153 beugend reflektiert, um ein Bild der Anzeige der Fahrzeuggeschwindigkeit in dem vorderen Bildfeld des Fahrers zu erzeugen. Da die Beugungseffizienz des Hologramms 152 derart ausgewählt worden ist, daß sie ungefähr 50% beträgt, tritt ein Teil des die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigenden Lichtes durch das Hologramm 152 hindurch, so daß der Fahrzeugführer gleichfalls direkt auf die Anzeige der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der CRT 151 schauen kann. Im allgemeinen wird 90% des Lichtes, das die andere Information anzeigt, durch das Hologramm 152 hindurchtreten, so daß der Fahrzeugführer direkt auf eine klare Anzeige der anderen Information auf der CRT 151 schauen kann.
Wenn der Fahrzeugführer den Informationswahlschalter 145 betätigt und eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit verschiedene Information auswählt, dann gibt der Steuerschaltkreis 148 ein Frontscheibensignal der ausgewählten Information an den Treiberschaltkreis 149 aus. In Antwort auf das Frontscheibensignal steuert der Treiberschaltkreis 149 die CRT 151 an, wodurch die Wellenlänge des Lichtes, das die ausgewählte Information anzeigt und das von der CRT 151 emittiert worden ist, in den vorherbestimmten Wellenlängenbereich wechselt, so daß die ausgewählte Information mittels dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem angezeigt wird. Die Wellenlänge des Lichtes, das andere Informationen anzeigt und das von der CRT 151 emittiert worden ist, verbleibt außerhalb des vorherbestimmten Bereiches, so daß die andere Information nicht mittels dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem 151 angezeigt wird, wobei aber der Fahrzeugführer direkt auf die andere Information auf der CRT 151 schauen kann. Das Licht, das die ausgewählte Information anzeigt, wird von dem Hologramm 152 in Richtung des Hologramms 153 beugend reflektiert und es wird dann von dem Hologramm 153 beugend reflektiert, um ein Bild der Anzeige der ausgewählten Information im vorderen Bildfeld des Fahrers zu erzeugen.
Wenn die Motorkühlmitteltemperatur die vorhergegebene Temperatur überschreitet, wenn die Menge von verbleibendem Brennstoff unterhalb einer vorgegebenen Menge fällt, oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine gesetzte Fahrzeuggeschwindigkeit überschreitet, dann gibt der Steuerschaltkreis 148 ein Frontscheibensignal mit einer damit verbundenen Information an den Treiberschaltkreis 149 aus. In Antwort auf das Frontscheibensignal steuert der Treiberschaltkreis 149 die CRT 151 an, wodurch die Wellenlänge des Lichtes, das die in Beziehung stehende Information anzeigt und das von der CRT 151 emittiert worden ist, in den vorherbestimmten Wellenbereich geändert wird, so daß die in Beziehung stehende Information mittels dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem angezeigt wird. Die Wellenlänge des Lichtes, das andere Informationen anzeigt und das von der CRT 151 emittiert worden ist, verbleibt außerhalb des vorherbestimmten Bereiches, so daß die andere Information nicht von dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem 151 angezeigt wird, wobei der Fahrzeugführer jedoch direkt auf die andere Information auf der CRT 151 schauen kann. Das Licht, das die mit dem Frontscheibensignal in Beziehung stehende Information anzeigt, wird von dem Hologramm 152 beugend zu dem Hologramm 153 reflektiert, um dann von dem Hologramm 153 beugend reflektiert zu werden, wodurch ein Bild der Anzeige der Information im vorderen Bildfeld des Fahrers entsteht.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Farbe des Lichtes, das von dem projizierenden Frontscheiben-Anzeigensystem 151 verwendet wird, von der auf Grün basierenden Farbe verschieden sein kann.
Licht mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Farben kann mit dem projizierenden Frontscheiben- Anzeigensystem 150 angezeigt werden. In diesem Fall werden die Hologramme 152 und 153 modifiziert, so daß sie auf Licht mit unterschiedlichen Farben wirken können. Beispielsweise können während der Herstellung der Hologramme 152 und 153 die Hologramm-Trockenplatten Lichtstrahlen mit unterschiedlicher Farbe ausgesetzt werden. In einem anderen Beispiel kann jedes der Hologramme 152 und 153 aus einer Kombination aus Sub-Hologrammen bestehen, die jeweils auf Licht mit unterschiedlicher Farbe wirken. Vorzugsweise werden unterschiedliche Informationen jeweils mit Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe angezeigt. Weiterhin können sich die Positionen der Zielbilder, die durch Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe gebildet werden, voneinander unterscheiden. In diesem Fall werden während der Herstellung der Hologramme 152 und 153 die Hologramm-Trockenplatten Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe und mit unterschiedlichen Brennpunkten ausgesetzt.
Die CRT 151 kann durch eine Fluoreszenz-Buchstabenröhre, ein Array aus lichtemittierenden Dioden oder eine Flüssigkristallanzeige ersetzt werden, die von ihrer Rückseite her einer Anzeigenbeleuchtung ausgesetzt wird. Zusätzlich kann die CRT 151 durch eine beliebige Kombination einer Fluoreszenz- Buchstabenanzeigenröhre, einer Kathodenstrahlröhre, einem Array aus lichtemittierenden Dioden und einer Flüssigkristallanzeige ersetzt werden.

BESCHREIBUNG VON ANDEREN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 13 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform ähnlich ist, mit der Ausnahme, daß der Winkel des Hologramms 22 relativ zu dem Hologramm 23 einem Winkel von -R entspricht. Es wird darauf hingewiesen, daß in der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform der Winkel des Hologramms 22 relativ zum Hologramm 23 einem Winkel von R entspricht. Die Funktionsweise und die Eigenschaften der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform sind im wesentlichen denen der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform ähnlich.
Fig. 14 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform ähnlich ist, mit der Ausnahme, daß ein Transmissions- oder ein Fresnel-Hologramm 222 anstelle des Reflexionshologramms 22 (vgl. Fig. 1 und 2) verwendet wird. In der Ausführungsform gemäß Fig. 14 tritt das Licht, das von der Anzeigenröhre 21 emittiert worden ist und das die Information anzeigt, beugend durch das Hologramm 222 hindurch und wird dann beugend von dem Hologramm 23 reflektiert, um ein Bild der anzuzeigenden Information in dem Bildfeld des Fahrzeugführers zu bilden. Das Licht betritt das Hologramm 222 unter einem Einfallswinkel A1 und es bewegt sich von dem Hologramm 222 unter einem Ausfallswinkel von B1 fort, wie in der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3.

Claims

1. Ein holographisches Anzeigensystem (20; 150) mit:

a) einer Anzeigenquelle (21; 103; 151), die Licht emittiert;

b) einem ersten Hologramm (22; 101; 152; 222), das das Licht von der Anzeigenquelle (21; 103; 151) empfängt und das empfangene Licht beugt, wobei das Licht von der Anzeigenquelle (21; 103; 151) auf das erste Hologramm (22; 101; 152; 222) unter einem Einfallswinkel A1 einfällt und das erste Hologramm (22; 101; 152; 222) unter einem Ausfallswinkel B1 verläßt; und

c) einem zweiten Hologramm (23; 102; 153), das das Licht von dem ersten Hologramm (22; 101; 152; 222) empfängt und das empfangene Licht beugend reflektiert, wobei das von dem zweiten Hologramm (23; 102; 153) beugend reflektierte Licht ein Bild der Anzeigenquelle (21; 103; 151) im Blickfeld eines Beobachters bildet, und worin das Licht von dem ersten Hologramm (22; 101; 152; 222) auf das zweite Hologramm (23; 102; 153) unter einem Einfallswinkel A2 einfällt und das zweite Hologramm (23; 102; 153) unter einem Ausfallswinkel B2 verläßt; dadurch gekennzeichnet, daß das erste (22; 101; 152; 222) und das zweite (23; 102; 153) Hologramm wenigstens im Hinblick auf ihre wechselwirkenden effektiven Teile im wesentlichen eben und nicht parallel zueinander sind, so daß das erste Hologramm (22; 101; 152; 222) einen Winkel R relativ zu dem zweiten Hologramm (23; 102; 153) aufweist, und das die Winkel A1, B1, A2, B2 und R in einem festen Verhältnis zueinander stehen, das durch die folgende Gleichung beschrieben wird:

(cos(B1-R)/cosB1)·((sinA1-sinB1)/(sinA2-sinB2)) = -1.

2. Das holographische Anzeigensystem nach Anspruch 1, worin der Winkel R sich entweder in einem Bereich von +5º bis +20º oder in einem Bereich von -5º bis -20º bewegt.

3. Das holographische Anzeigensystem nach den Ansprüchen 1 oder 2, worin das erste (22; 101; 152; 222) und das zweite (23; 102; 153) Hologramm Oberflächen aufweist, die mit Vielfach-Schichtsystemen (22a, 22b, 23a, 23b) ausgestattet sind, die Oberflächenreflexionen verhindern.

4. Das holographische Anzeigensystem nach einem der vorigen Ansprüche, worin das erste Hologramm (22; 101; 152; 222) eine erste Komponente des Lichtes der Anzeigenquelle in Richtung des zweiten Hologrammes (23; 102; 153) beugend reflektiert und eine zweite Komponente des Lichtes der Anzeigenquelle transmittiert, und es der Anzeigenquelle (21; 103; 151) erlaubt wird, von dem Beobachter durch das erste Hologramm (22; 101; 152; 222) hindurch beobachtet zu werden.

5. Das holographische Anzeigensystem nach einem der vorigen Ansprüche, worin das erste (22; 101; 152; 222) und das zweite (23; 102; 153) Hologramm im wesentlichen nur auf Licht einwirkt, das eine Wellenlänge aufweist, die in einem vorherbestimmten Bereich liegt und das von der Anzeigenquelle (21; 103; 151) emittierte Licht eine Wellenlänge aufweist, die in diesem vorherbestimmten Bereich liegt.

6. Das holographische Anzeigensystem nach Anspruch 5, worin das erste (22; 101; 152; 222) und das zweite (23; 102; 153) Hologramm Beugungseffizienten aufweist, die jeweils bei im wesentlichen gleichen, vorherbestimmten Lichtwellenlängen ihren Spitzenwert haben.

7. Das holographische Anzeigensystem nach Anspruch 6, worin die Beugungseffizienz des ersten Hologramms (22; 101; 152; 222) wesentlich höher ist als 80%.

8. Das holographische Anzeigensystem nach Anspruch 6 oder 7, worin die Beugungseffizienz des zweiten Hologramms (23; 102; 153) im wesentlichen in dem Bereich zwischen 30 und 80% liegt.