EP1514153A1 - Holographic display system - Google Patents

Holographic display system

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Publication number
EP1514153A1
EP1514153A1 EP03732300A EP03732300A EP1514153A1 EP 1514153 A1 EP1514153 A1 EP 1514153A1 EP 03732300 A EP03732300 A EP 03732300A EP 03732300 A EP03732300 A EP 03732300A EP 1514153 A1 EP1514153 A1 EP 1514153A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
holographic
display system
beam combiner
holographic display
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03732300A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen BRÜGL
Michael Heimrath
Sonja Hauser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP1514153A1 publication Critical patent/EP1514153A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements

Definitions

  • the invention relates to a holographic display system for vehicles, in particular for motor vehicles, comprising a projection unit and a holographic beam combiner, the projection unit comprising a light source for emitting a light signal and a controllable imaging unit illuminated by the light source, with which the light signal imparts image information - Can be steered and the modulated light signal can be directed onto the holographic beam combiner.
  • a light source is provided which irradiates multicolored laser light onto an imaging unit designed as an LCD microdisplay (Liquid Crystal Device), DMD microdisplay (Digital Micromirror Device) or scanning device.
  • Appropriate control, in particular computer control, of the imaging unit modulates image information on the light signal emitted by the light source.
  • the modulated light is directed onto a holographic beam combiner which the user, e.g. the driver of a motor vehicle considered.
  • a holographic beam combiner is understood to mean the hologram of an adapted, preferably white, screen mounted on a suitable carrier.
  • the hologram is generated in the hologram plane by superimposing a reference beam with the object beams scattered by the suitably illuminated screen. Subsequent irradiation of the hologram with a projection beam, which is emitted by a projection unit which is in the same spatial relation to the hologram as the reference beam source when it was recorded, generates a virtual image of the holographically recorded screen that can be perceived by a suitably positioned viewer, or corresponding subsections thereof.
  • a further advantage of the known system is the limitation of the light radiation from the holographic beam combiner to a solid angle that can be predetermined by the recording geometry
  • a holographic display system for aircraft that can be used purely in reflection is disclosed in DE 693 05 713 T2.
  • a disadvantage of the known systems is that the size of the holographic beam combiner has to be specially made for each application in terms of its size.
  • a further disadvantage is that the illumination of the holographic beam combiner with free laser beams is a not inconsiderable security risk, e.g. represents for the occupants of an interior of a motor vehicle irradiated by the laser beams.
  • the object of the present invention is therefore to create a holographic display system which is easier to manufacture and more flexible and reliable in use.
  • At least one viewing mirror is provided in and / or on the vehicle, by means of which light emitted by the holographic beam combiner can be directed into the optical perception area of a user.
  • the holographic beam combiner is no longer used as a viewing element, as in the prior art. Rather, this is the task of the viewing mirror.
  • the holographic see beam combiner acts as a holographic rear projection screen that is only viewed indirectly through the viewing mirror.
  • the holographic beam combiner in spatial proximity to the projection unit, as is provided in a preferred embodiment. Accordingly, the paths of the free illumination beams, preferably laser beams, can be kept extremely short, so that there is no danger to the viewer or third parties. Rather, the space between the projection unit and the viewing mirror is irradiated only by the light scattered by the holographic beam combiner into preferred solid angles.
  • the holographic beam combiner can also be produced in a standard size that can be optimally matched to the imaging unit. Adaptation to special installation conditions is not necessary.
  • the light path between the holographic beam combiner and the projection unit is optically encapsulated to the outside. This further increases safety, which is particularly important in the relatively narrow cabins of motor vehicles.
  • the light source preferably comprises a plurality of lasers of different output wavelengths. These can e.g. Be a continuous wave laser.
  • a suitable control of the imaging unit is required, which is preferably a programmable computer control.
  • the light source it is also possible for the light source to comprise a laser with a controllable output wavelength.
  • a computer control could affect both the imaging unit and the light source, the image structure per se being essentially subject to the control of the imaging unit and the coloring to the control of the light source.
  • laser diodes, LEDs and EELEDs edge emitting LEDs
  • the viewing mirror has a curved surface.
  • the The surface should be curved in such a way that the viewing mirror offers a viewer positioned as intended an enlarged image of the holographic beam combiner, that is to say acts as a magnifying mirror. In this way, the viewer can read large and easily recognizable displays despite the minimal space requirement of the system.
  • a plurality of viewing mirrors are provided which make light from a central projection unit perceptible to viewers in different positions.
  • this can mean that differently positioned viewers can view a common, holographic beam combiner via their viewing mirrors.
  • images of different holographic beam combiners are presented to an observer via several, differently positioned viewing mirrors. Other, obvious combinations are also possible.
  • holographic image i.e. the production of the holographic beam combiner to superimpose several holograms recorded at different angles. In the finished system, this leads to the radiation of the scattered light from the holographic beam combiner in several preferred solid angles in which corresponding viewing mirrors can be arranged. If holograms, which were recorded in different directions and / or with different wavelengths, are superimposed on such a recording, a display system can be realized with suitable control of the imaging unit and suitable design of the light source, in which different images of the same central holographic image can be achieved via differently positioned viewing mirrors Beam combiner can be presented.
  • An embodiment is particularly preferred in which at least one viewing mirror is arranged in the area of the dashboard of a motor vehicle.
  • the usual arrangement of displays in the motor vehicle can thus be maintained , but a fixed installation of specific display devices such as speedometer, speed display etc. is avoided. Rather, it is possible to create user-specific and / or situation-specific displays by suitable programming of the imaging unit.
  • At least one viewing mirror is arranged in the region of a side window or the windshield of a motor vehicle.
  • a viewing mirror is preferably not designed to be reflective in the region of the entire visible spectrum. It is particularly advantageous to use a mirror for this which only has a reflective and otherwise transparent effect in the region of the wavelengths generated by the light source. This means that the view to the outside through the affected windows is not impaired or only to an insignificant extent.
  • At least one viewing mirror is arranged in the area of the rear of the driver and / or front passenger seat of a motor vehicle. This enables passengers in the rear seats to present entertainment in the form of video, TV or computer games while driving.
  • the control of the imaging unit must be suitably designed for this.
  • the imaging unit can be implemented in various ways known to the person skilled in the art.
  • DMD Digital Micromirror Device
  • GLV Gelding light valve
  • Versions such as an LCOS microdisplay (Liquid Crystal On Silicon), a scanning system comprising two galvanometer mirrors, a combination of galvanometer mirror and MRS (Mechanical Resonant Scanner) or two MRS are also suitable.
  • Such elements and the associated controls in hardware and software are commercially available and can therefore be integrated at low cost. You can be with Operate laser or other light sources.
  • the imaging unit can be controlled by a programmable computer.
  • Figure 1 a first embodiment of the display system according to the invention
  • Figure 2 a second embodiment of the display system according to the invention.
  • a display system 1 comprising a projection unit 2, a holographic beam combiner, designed as a holographic rear projection screen 3, and a viewing mirror 4, which is arranged in the region of the dashboard 5 and the windshield 6 of a motor vehicle.
  • the light beams 7 emitted by the projection unit 2 with modulated image information fall on the holographic beam combiner 3, which is integrated in the vehicle headlining, for example.
  • the holographic beam combiner 3 scatters the incident light into a preferred solid angle with interferometric reconstruction of the original object screen or at least of its areas defined by the light beams 7.
  • This preferred solid angle covers the solid angle taken up by the viewing mirror 4, so that a viewer 8 with a suitable angular position of the mirror 4 can perceive a bright display as a virtual image 9 of the holographic beam combiner lying behind the mirror 4.
  • the mirror 4 has a curved surface, which allows it to act as a magnifying mirror, so that the viewer is presented with an easily readable display despite the small space requirement of the system.
  • additional conventional instruments 10 are arranged in the area of the dashboard 5.
  • a projection unit 2' comprising a projection unit 2', a holographic beam combiner, designed as a holographic rear projection screen 3 ', two viewing mirrors 4' are provided, which are located in the area of the rear of the driver and the driver Passenger seat 11, in particular in the area of the headrests 12.
  • the holographic beam combiner 3 ' is constructed such that the light beams 7' emitted by the projection unit 2 'with modulated image information are interspersed in two preferred solid angles with interferometric reconstruction of the original object screen or at least its areas defined by the light beams 7' , These preferred solid angles cover the solid angles taken by the viewing mirrors 4 ', so that two viewers, not shown, with a suitable angular position of the mirrors 4' can each perceive a bright display as virtual images of the holographic beam combiner lying behind the mirrors 4 ', which, however, can be seen in Fig. 2 are not shown for the sake of clarity.
  • Such a holographic beam combiner is obtained, for example, by superimposing two holograms recorded at different angles.
  • the present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. Many other advantageous variants are conceivable. In particular, the arrangement of the individual system components may differ from that shown in the drawings. It is also possible for the rear projection screen 3, 3 'to operate in transmission, i.e. is irradiated with respect to the viewing mirror 4, 4 'behind. This would e.g. enable integration of the projection device 2 into the vehicle headlining.

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Abstract

The invention relates to a holographic display system for vehicles, especially for motor vehicles, comprising a projection unit (2) and a holographic beam combiner. Said projection unit comprises a light source for emitting a light signal and a controllable image-producing unit which is illuminated by the light source. Said image-producing unit can be used to modulate image data onto the light signal and the modulated light signal can be directed towards the holographic beam combiner. The inventive system is characterised by the fact that at least one observation mirror (4) is provided in and/or on the vehicle and is used to direct light radiated from the holographic beam combiner into the optical perception region of a user.

Description

Holo rafisches Anzeigesystem Holo rafisches display system
Die Erfindung betrifft ein holografisches Anzeigesystem für Fahrzeuge, insbesonde- re für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Projektionseinheit und einen holografischen Strahlkombinierer, wobei die Projektionseinheit eine Lichtquelle zur Aussendung eines Lichtsignals und eine von der Lichtquelle beleuchtete, steuerbare Bildgebungseinheit umfasst, mit welcher dem Lichtsignal eine Bildinformation aufmodu- lierbar und das modulierte Lichtsignal auf den holografischen Strahlkombinierer lenkbar ist.The invention relates to a holographic display system for vehicles, in particular for motor vehicles, comprising a projection unit and a holographic beam combiner, the projection unit comprising a light source for emitting a light signal and a controllable imaging unit illuminated by the light source, with which the light signal imparts image information - Can be steered and the modulated light signal can be directed onto the holographic beam combiner.
Aus der DE 197 04 740 A1 ist ein gattungsgemäßes Anzeigesystem für Flugzeuge und Kraftfahrzeuge bekannt. Dabei ist eine Lichtquelle vorgesehen, die mehrfarbiges Laserlicht auf eine als LCD-Mikrodisplay (Liquid Crystal Device), DMD- Mikrodisplay (Digital Micromirror Device) oder Scanning-Vorrichtung ausgeführte Bildgebungseinheit einstrahlt. Durch geeignete Ansteuerung, insbesondere Computersteuerung, der Bildgebungseinheit wird dem von der Lichtquelle ausgesandten Lichtsignal eine Bildinformation aufmoduliert. Das modulierte Licht wird auf einen holografischen Strahlkombinierer gelenkt, den der Benutzer, z.B. der Fahrer eines Kraftfahrzeuges betrachtet.DE 197 04 740 A1 discloses a generic display system for aircraft and motor vehicles. In this case, a light source is provided which irradiates multicolored laser light onto an imaging unit designed as an LCD microdisplay (Liquid Crystal Device), DMD microdisplay (Digital Micromirror Device) or scanning device. Appropriate control, in particular computer control, of the imaging unit modulates image information on the light signal emitted by the light source. The modulated light is directed onto a holographic beam combiner which the user, e.g. the driver of a motor vehicle considered.
Unter einem holografischen Strahlkombinierer versteht man das auf einen geeigneten Träger aufgezogene Hologramm eines angepassten, vorzugsweise weißen Bildschirms. Das Hologramm wird durch Überlagerung eines Referenzstrahls mit den von dem geeignet beleuchteten Bildschirm gestreuten Objektstrahlen in der Hologrammebene erzeugt. Spätere Bestrahlung des Hologramms mit einem Projektionsstrahl, der von einer Projektionseinheit ausgesendet wird, die in gleicher räumlicher Relation zu dem Hologramm steht, wie die Referenzstrahlquelle bei dessen Aufnahme, erzeugt ein von einem geeignet positionierten Betrachter wahrnehmbares, virtuelles Bild des holografisch aufgenommenen Bildschirms, bzw. entsprechender Teilbereiche davon. Dabei entsteht für den Betrachter der Eindruck eines Bildschirms, der relativ zu dem Strahlkombinierer so positioniert ist, wie der Objektbildschirm bei seiner Aufnahme relativ zur Hologrammebene positioniert war. Hierdurch lassen sich Anzeigen schaffen, die als „im Unendlichen" positioniert erscheinen, was z.B. den Fahrer eines Kraftfahrzeuges in die Lage versetzt, die Anzeigen auf einem im Bereich seines Armaturenbretts angeordneten, holografischen Strahlkombinierer abzulesen, ohne seine Augen, die zur Beobachtung des Verkehrsgeschehens „auf Unendlich" adaptiert waren, auf die Entfernung des üblicherweise nahe gelegenen Armaturenbretts neu zu adaptieren. Die zitierte Druckschrift offenbart entsprechende Strahlkombinierer für Auflicht- und Rückprojektionen, d.h. für die Verwendung in Transmission und Reflexion. Ein weiterer Vorteil des bekannten Systems liegt in Beschränkung der Lichtabstrahlung von dem holografischen Strahlkombinierer in einen durch die Aufnahmegeometrie vorgebbaren Raumwinkel. Hierdurch wird eine besonders lichtstarke Darstellung ermöglicht. Ein rein in Reflexion verwendbares, holografisches Anzeigesystem für Flugzeuge ist in der DE 693 05 713 T2 offenbart.A holographic beam combiner is understood to mean the hologram of an adapted, preferably white, screen mounted on a suitable carrier. The hologram is generated in the hologram plane by superimposing a reference beam with the object beams scattered by the suitably illuminated screen. Subsequent irradiation of the hologram with a projection beam, which is emitted by a projection unit which is in the same spatial relation to the hologram as the reference beam source when it was recorded, generates a virtual image of the holographically recorded screen that can be perceived by a suitably positioned viewer, or corresponding subsections thereof. This gives the viewer the impression of a screen that is positioned relative to the beam combiner in the same way that the object screen was positioned relative to the hologram plane when it was recorded. This allows ads to be created that appear to be positioned "in infinity", what For example, it enables the driver of a motor vehicle to read the displays on a holographic beam combiner arranged in the area of his dashboard, without his eyes, which were adapted to observe the traffic situation "to infinity", to the distance of the usually nearby dashboard The cited publication discloses corresponding beam combiners for incident light and rear projections, ie for use in transmission and reflection .. A further advantage of the known system is the limitation of the light radiation from the holographic beam combiner to a solid angle that can be predetermined by the recording geometry A holographic display system for aircraft that can be used purely in reflection is disclosed in DE 693 05 713 T2.
Nachteilig bei den bekannten Systemen ist, dass der holografische Strahlkombinierer hinsichtlich seine Größe für jeden Einsatz speziell angefertigt werden muss. Zur Anpassung an spezielle Einbauverhältnisse sind komplizierte, optische Verfahren zur Skalierung des holografischen Interferogramms erforderlich, ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Beleuchtung des holografischen Strahlkombinierers mit freien Laserstrahlen ein nicht unerhebliches Sicherheitsrisiko z.B. für die Insassen eines von den Laserstrahlen durchstrahlten Innenraums eines Kraftfahrzeugs darstellt.A disadvantage of the known systems is that the size of the holographic beam combiner has to be specially made for each application in terms of its size. In order to adapt to special installation conditions, complicated, optical methods for scaling the holographic interferogram are required, a further disadvantage is that the illumination of the holographic beam combiner with free laser beams is a not inconsiderable security risk, e.g. represents for the occupants of an interior of a motor vehicle irradiated by the laser beams.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein holografisches Anzeigesystem zu schaffen, das einfacher in der Herstellung und flexibler und sicherer im Einsatz ist.The object of the present invention is therefore to create a holographic display system which is easier to manufacture and more flexible and reliable in use.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass in und/oder an dem Fahrzeug wenigstens ein Betrachtungsspiegel vorgesehen ist, durch den von dem holografischen Strahlkombinierer abgestrahltes Licht in den optischen Wahrnehmungsbereich eines Benutzers lenkbar ist.This object is achieved in connection with the preamble of claim 1 in that at least one viewing mirror is provided in and / or on the vehicle, by means of which light emitted by the holographic beam combiner can be directed into the optical perception area of a user.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird der holografische Strahlkombinierer nicht mehr selbst als Betrachtungselement, wie beim Stand der Technik, verwendet. Diese Aufgabe kommt vielmehr dem Betrachtungsspiegel zu. Der holografi- sehe Strahlkombinierer wirkt dagegen als holografischer Rückprojektionsschirm, der nur mittelbar über den Betrachtungsspiegel betrachtet wird.Due to the configuration according to the invention, the holographic beam combiner is no longer used as a viewing element, as in the prior art. Rather, this is the task of the viewing mirror. The holographic see beam combiner, on the other hand, acts as a holographic rear projection screen that is only viewed indirectly through the viewing mirror.
Dadurch ist es möglich den holografischen Strahlkombinierer, wie bei einer bevor- zugten Ausführungsform vorgesehen, in räumlicher Nähe zu der Projektionseinheit anzuordnen. Entsprechend können die Wege der freien Beleuchtungsstrahlen, vorzugsweise Laserstrahlen, extrem kurz gehalten werden, sodass keine Gefährdung des Betrachters oder Dritter entsteht. Vielmehr wird der Raum zwischen Projektionseinheit und Betrachtungsspiegel lediglich von dem von dem holografischen Strahlkombinierer in bevorzugte Raumwinkel gestreuten Licht durchstrahlt.As a result, it is possible to arrange the holographic beam combiner in spatial proximity to the projection unit, as is provided in a preferred embodiment. Accordingly, the paths of the free illumination beams, preferably laser beams, can be kept extremely short, so that there is no danger to the viewer or third parties. Rather, the space between the projection unit and the viewing mirror is irradiated only by the light scattered by the holographic beam combiner into preferred solid angles.
Weiter lässt sich der holografische Strahlkombinierer in einer Standardgröße herstellen, die optimal auf die Bildgebungseinheit abgestimmt sein kann. Eine Anpassung an jeweils besondere Einbauverhältnisse entfällt.The holographic beam combiner can also be produced in a standard size that can be optimally matched to the imaging unit. Adaptation to special installation conditions is not necessary.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtweg zwischen dem holografischen Strahlkombinierer und der Projektionseinheit nach außen optisch gekapselt. Hierdurch wird nochmals die Sicherheit erhöht, was vor allem in vergleichsweise engen Kabinen von Kraftfahrzeugen von Bedeutung ist.According to a preferred embodiment, the light path between the holographic beam combiner and the projection unit is optically encapsulated to the outside. This further increases safety, which is particularly important in the relatively narrow cabins of motor vehicles.
Vorzugsweise umfasst die Lichtquelle mehrere Laser unterschiedlicher Ausgangswellenlängen. Diese können z.B. Dauerstrichlaser sein. Zur Modulation des Lichtsignals mit der gewünschten Bildinformation ist dann nur eine geeignete Ansteue- rung der Bildgebungseinheit erforderlich, die vorzugsweise eine programmierbare Computersteuerung ist. Es ist allerdings auch möglich, dass die Lichtquelle einen Laser mit regelbarer Ausgangswellenlänge umfasst. Bei einem solchen System könnte eine Computersteuerung sowohl die Bildgebungseinheit wie auch die Lichtquelle betreffen, wobei der Bildaufbau an sich im Wesentlichen der Steuerung der Bildgebungseinheit und die Farbgebung der Steuerung der Lichtquelle unterworfen wäre. Als Lichtquelle bzw. Lichtquellen kommen neben Lasern auch Laserdioden, LEDs und EELEDs (edge emitting LED) in Frage.The light source preferably comprises a plurality of lasers of different output wavelengths. These can e.g. Be a continuous wave laser. To modulate the light signal with the desired image information, only a suitable control of the imaging unit is required, which is preferably a programmable computer control. However, it is also possible for the light source to comprise a laser with a controllable output wavelength. In such a system, a computer control could affect both the imaging unit and the light source, the image structure per se being essentially subject to the control of the imaging unit and the coloring to the control of the light source. In addition to lasers, laser diodes, LEDs and EELEDs (edge emitting LEDs) can also be used as light sources.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Betrachtungsspiegel eine gebogene Oberfläche aufweist. Insbesondere kann die Oberfläche derart gebogen sein, dass der Betrachtungsspiegel einem bestimmungsgemäß positionierten Betrachter ein vergrößertes Bild des holografischen Strahlkombinierers bietet, also als Vergrößerungsspiegel wirkt. Auf diese Weise kann der Betrachter trotz minimalen Platzbedarfs des Systems große und gut er- kennbare Anzeigen ablesen.According to a particularly advantageous embodiment, it is provided that the viewing mirror has a curved surface. In particular, the The surface should be curved in such a way that the viewing mirror offers a viewer positioned as intended an enlarged image of the holographic beam combiner, that is to say acts as a magnifying mirror. In this way, the viewer can read large and easily recognizable displays despite the minimal space requirement of the system.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mehrere Betrachtungsspiegel vorgesehen sind, die Licht einer zentralen Projektionseinheit für Betrachter in verschiedenen Positionen wahrnehmbar machen. Dies kann zum einen bedeuten, dass unterschiedlich positionierte Betrachter über ihre Betrachtungsspiegel einen gemeinsamen, holografischen Strahlkombinierer betrachten können. Andererseits kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Betrachter, die selbst unterschiedlich positioniert sind, über ihre Betrachtungsspiegel unterschiedliche, von einer zentralen Projektionseinheit beleuchtete, holografische Strahlkombinierer präsentiert bekommen. Schließlich kann auch vorgesehen sein, dass einem Betrachter über mehrere, unterschiedlich positionierte Betrachtungsspiegel Bilder verschiedener holografischer Strahlkombinierer präsentiert wird. Andere, naheliegende Kombinationen sind ebenso möglich.It is particularly advantageous if a plurality of viewing mirrors are provided which make light from a central projection unit perceptible to viewers in different positions. On the one hand, this can mean that differently positioned viewers can view a common, holographic beam combiner via their viewing mirrors. On the other hand, it can also be provided that several viewers who are themselves positioned differently are presented via their viewing mirrors different holographic beam combiners illuminated by a central projection unit. Finally, it can also be provided that images of different holographic beam combiners are presented to an observer via several, differently positioned viewing mirrors. Other, obvious combinations are also possible.
Zur Vermeidung mehrerer holografischer Strahlkombinierer kann es dabei von Vor- teil sein, im Rahmen der holografischen Aufnahme, d.h. der Herstellung des holografischen Strahlkombinierers mehrere, unter unterschiedlichen Winkeln aufgenommene Hologramme zu überlagern. Dies führt im fertigen System zur Abstrah- lung des Streulichtes von dem holografischen Strahlkombinierer in mehrere bevorzugte Raumwinkel, in denen entsprechende Betrachtungsspiegel angeordnet wer- den können. Überlagert man bei einer solchen Aufnahme Hologramme, die in unterschiedlichen Richtungen und/oder mit unterschiedlichen Wellenlängen aufgenommen wurden, so lässt sich bei geeigneter Ansteuerung der Bildgebungseinheit und geeigneter Auslegung der Lichtquelle ein Anzeigesystem realisieren, bei dem über unterschiedlich positionierte Betrachtungsspiegel unterschiedliche Bilder desselben, zentralen holografische Strahlkombinierer präsentiert werden können.To avoid several holographic beam combiners, it can be advantageous to use the holographic image, i.e. the production of the holographic beam combiner to superimpose several holograms recorded at different angles. In the finished system, this leads to the radiation of the scattered light from the holographic beam combiner in several preferred solid angles in which corresponding viewing mirrors can be arranged. If holograms, which were recorded in different directions and / or with different wavelengths, are superimposed on such a recording, a display system can be realized with suitable control of the imaging unit and suitable design of the light source, in which different images of the same central holographic image can be achieved via differently positioned viewing mirrors Beam combiner can be presented.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der wenigstens ein Betrachtungsspiegel im Bereich des Armaturenbretts eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Damit kann die gewohnte Anordnung von Anzeigen im Kraftfahrzeug beibehalten werden, wobei jedoch eine feste Installation spezifischer Anzeigegeräte wie z.B. Tachometer, Drehzahlanzeige etc. vermieden wird. Vielmehr wird es möglich durch geeignete Programmierung der Bildgebungseinheit benutzer- und/oder situationsspezifische Anzeigen zu schaffen.An embodiment is particularly preferred in which at least one viewing mirror is arranged in the area of the dashboard of a motor vehicle. The usual arrangement of displays in the motor vehicle can thus be maintained , but a fixed installation of specific display devices such as speedometer, speed display etc. is avoided. Rather, it is possible to create user-specific and / or situation-specific displays by suitable programming of the imaging unit.
Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens ein Betrachtungsspiegel im Bereich eines Seitenfensters oder der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass der Fahrer die Anzeigen ablesen, kann ohne seinen Blick gänzlich vom Verkehrsgeschehen zu lösen. Ein solcher Betrachtungsspiegel ist vorzugsweise nicht im Bereich des gesamten sichtbaren Spektrums reflektierend ausgestaltet. Besonders vorteilhaft ist es, hierfür einen Spiegel zu verwenden, der nur im Bereich der von der Lichtquelle erzeugten Wellenlängen reflektiv und ansonsten transparent wirkt. Dadurch nämlich wird die Sicht durch die betroffenen Fenster nach außen nicht oder nur in unerhebli- ehern Ausmaß beeinträchtigt.In a further advantageous embodiment, it is provided that at least one viewing mirror is arranged in the region of a side window or the windshield of a motor vehicle. This offers the advantage that the driver can read the advertisements without completely detaching himself from the traffic situation. Such a viewing mirror is preferably not designed to be reflective in the region of the entire visible spectrum. It is particularly advantageous to use a mirror for this which only has a reflective and otherwise transparent effect in the region of the wavelengths generated by the light source. This means that the view to the outside through the affected windows is not impaired or only to an insignificant extent.
Weiter kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Betrachtungsspiegel im Bereich der Rückseite des Fahrer- und/oder des Beifahrersitzes eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dies ermöglicht es Mitfahrern auf den Rücksitzen während der Fahrt Un- terhaltung in Form von Video, TV oder Computerspielen zu präsentieren. Selbstverständlich muss hierzu die Ansteuerung der Bildgebungseinheit geeignet ausgelegt sein.It can further be provided that at least one viewing mirror is arranged in the area of the rear of the driver and / or front passenger seat of a motor vehicle. This enables passengers in the rear seats to present entertainment in the form of video, TV or computer games while driving. Of course, the control of the imaging unit must be suitably designed for this.
Die Bildgebungseinheit kann auf verschiedene, dem Fachmann bekannte Weisen ausgeführt sein. Geeignet sind hierfür mikroelektromechanische Systeme (MEM = Microelektromechanical System). Hierzu zählen DMD-Microdisplays (DMD = Digital Micromirror Device), biaxial auslenkbare Mikrospiegel und GLV (Gräting light Valve). Auch geeignet sind Ausführungen wie ein LCOS-Mikrodisplay (Liquid Crystal On Silicon), ein zwei Galvanometerspiegel umfassendes Scanningsystem, eine Kombi- nation von Galvanometerspiegel und MRS (Mechanical Resonant Scanner) oder zwei MRS.The imaging unit can be implemented in various ways known to the person skilled in the art. Microelectromechanical systems (MEM = Microelectromechanical System) are suitable for this. These include DMD microdisplays (DMD = Digital Micromirror Device), biaxially deflectable micromirrors and GLV (Gräting light valve). Versions such as an LCOS microdisplay (Liquid Crystal On Silicon), a scanning system comprising two galvanometer mirrors, a combination of galvanometer mirror and MRS (Mechanical Resonant Scanner) or two MRS are also suitable.
Solche Elemente sowie die zugehörigen Ansteuerungen in Hard- und Software sind handelsüblich und daher kostengünstig integrierbar. Sie lassen sich zusammen mit Laser- oder anderen Lichtquellen betreiben. Die Bildgebungseinheit ist dabei von einem programmierbaren Computer ansteuerbar.Such elements and the associated controls in hardware and software are commercially available and can therefore be integrated at low cost. You can be with Operate laser or other light sources. The imaging unit can be controlled by a programmable computer.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden, ausführli- chen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.Further details of the invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are illustrated, for example.
In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:
Figur 1 : eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anzeigesystems undFigure 1: a first embodiment of the display system according to the invention and
Figur 2: eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anzeigesystems.Figure 2: a second embodiment of the display system according to the invention.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Anzeigesystem 1 , umfassend eine Projektionseinheit 2, einen holografischen Strahlkombinierer, ausgeführt als holografischer Rückprojektionsschirm 3, und einen Betrachtungsspiegel 4, der im Bereich des Armaturenbretts 5 und der Windschutzscheibe 6 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, dargestellt. Die von der Projektionseinheit 2 ausgesendeten Lichtstrahlen 7 mit aufmodulierter Bildinformation, fallen auf den holografischen Strahlkombinierer 3, der beispielsweise in den Fahrzeughimmel integriert ist. Der holografische Strahlkombinierer 3 streut das einfallende Licht unter interferometrischer Rekonstruktion des ursprünglichen Objektbildschirms bzw. zumindest seiner durch die Lichtstrahlen 7 definierten Bereiche, in einen bevorzugten Raumwinkel. Dieser bevorzugte Raumwinkel überdeckt den von dem Betrachtungsspiegel 4 eingenommenen Raumwinkel, sodass ein Betrachter 8 bei geeigneter Winkelstellung des Spiegels 4 eine lichtstarke Anzeige als hinter dem Spiegel 4 liegendes, virtuelles Bild 9 des holografischen Strahlkombinierers wahrnehmen kann. Wie in Fig. 1 angedeutet, weist der Spiegel 4 eine gewölbte Oberfläche auf, die ihn als Vergrößerungsspiegel wirken lässt, sodass dem Betrachter trotz des geringen Platzbedarfs des Systems eine gut ablesbare Anzeige präsentiert wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind im Bereich des Armaturenbretts 5 zusätzliche, herkömmliche Instrumente 10 angeordnet. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anzeigesystems 1', umfassend eine Projektionseinheit 2', einen holografischen Strahlkombinierer, ausgeführt als holografischer Rückprojektionsschirm 3', sind zwei Betrachtungs- spiegel 4' vorgesehen, die im Bereich der Rückseiten des Fahrer- und des Beifah- rersitzes 11, insbesondere im Bereich der Kopfstützen 12 angeordnet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der holografische Strahlkombinierer 3' derart konstruiert, dass die von der Projektionseinheit 2' ausgesendeten Lichtstrahlen 7' mit aufmodulierter Bildinformation unter interferometrischer Rekonstruktion des ursprünglichen Objektbildschirms bzw. zumindest seiner durch die Lichtstrahlen 7' definierten Bereiche, in zwei bevorzugte Raumwinkel gestreut werden. Diese bevorzugten Raumwinkel überdecken die von den Betrachtungsspiegeln 4' eingenommenen Raumwinkel, sodass zwei nicht dargestellte Betrachter bei geeigneter Winkelstellung der Spiegels 4' jeweils eine lichtstarke Anzeige als hinter den Spiegeln 4' liegende, virtuelle Bilder des holografischen Strahlkombinierers wahrnehmen kön- nen, die allerdings in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Einen derartigen holografischen Strahlkombinierer erhält man beispielsweise durch Überlagerung zweier unter unterschiedlichen Winkel aufgenommener Hologramme.1 shows a display system 1 according to the invention, comprising a projection unit 2, a holographic beam combiner, designed as a holographic rear projection screen 3, and a viewing mirror 4, which is arranged in the region of the dashboard 5 and the windshield 6 of a motor vehicle. The light beams 7 emitted by the projection unit 2 with modulated image information fall on the holographic beam combiner 3, which is integrated in the vehicle headlining, for example. The holographic beam combiner 3 scatters the incident light into a preferred solid angle with interferometric reconstruction of the original object screen or at least of its areas defined by the light beams 7. This preferred solid angle covers the solid angle taken up by the viewing mirror 4, so that a viewer 8 with a suitable angular position of the mirror 4 can perceive a bright display as a virtual image 9 of the holographic beam combiner lying behind the mirror 4. As indicated in FIG. 1, the mirror 4 has a curved surface, which allows it to act as a magnifying mirror, so that the viewer is presented with an easily readable display despite the small space requirement of the system. In the exemplary embodiment shown, additional conventional instruments 10 are arranged in the area of the dashboard 5. In the embodiment of a display system 1 'according to the invention shown in FIG. 2, comprising a projection unit 2', a holographic beam combiner, designed as a holographic rear projection screen 3 ', two viewing mirrors 4' are provided, which are located in the area of the rear of the driver and the driver Passenger seat 11, in particular in the area of the headrests 12. In the exemplary embodiment shown, the holographic beam combiner 3 'is constructed such that the light beams 7' emitted by the projection unit 2 'with modulated image information are interspersed in two preferred solid angles with interferometric reconstruction of the original object screen or at least its areas defined by the light beams 7' , These preferred solid angles cover the solid angles taken by the viewing mirrors 4 ', so that two viewers, not shown, with a suitable angular position of the mirrors 4' can each perceive a bright display as virtual images of the holographic beam combiner lying behind the mirrors 4 ', which, however, can be seen in Fig. 2 are not shown for the sake of clarity. Such a holographic beam combiner is obtained, for example, by superimposing two holograms recorded at different angles.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausfüh- rungsbeispiele beschränkt. Viele weitere, vorteilhafte Varianten sind denkbar. So können insbesondere die Anordnung der einzelnen Systemkomponenten von der in den Zeichnungen dargestellten abweichen. Auch ist es möglich, dass der Rückprojektionsschirm 3, 3' in Transmission arbeitet, d.h. von in Bezug auf die Betrachtungsspiegel 4, 4' hinten bestrahlt wird. Dies würde z.B. eine Integration der Projek- tionseinrichtung 2 in den Fahrzeughimmel ermöglichen. Of course, the present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. Many other advantageous variants are conceivable. In particular, the arrangement of the individual system components may differ from that shown in the drawings. It is also possible for the rear projection screen 3, 3 'to operate in transmission, i.e. is irradiated with respect to the viewing mirror 4, 4 'behind. This would e.g. enable integration of the projection device 2 into the vehicle headlining.

Claims

Patentansprüche claims
1. Holografisches Anzeigesystem für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahr- zeuge, umfassend eine Projektionseinheit und einen holografischen Strahlkombinierer, wobei die Projektionseinheit eine Lichtquelle zur Aussendung eines Lichtsignals und eine von der Lichtquelle beleuchtete, steuerbare Bildgebungseinheit umfasst, mit welcher dem Lichtsignal eine Bildinformation aufmodulierbar und das modulierte Lichtsignal auf den holografischen Strahlkombinierer lenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in und/oder an dem Fahrzeug wenigstens ein Betrachtungsspiegel (4, 4') vorgesehen ist, durch den von dem holografischen Strahlkombinierer (3, 3') abgestrahltes Licht in den optischen Wahrnehmungsbereich eines Benutzers lenkbar ist.1. Holographic display system for vehicles, in particular for motor vehicles, comprising a projection unit and a holographic beam combiner, the projection unit comprising a light source for emitting a light signal and a controllable imaging unit illuminated by the light source, with which the light signal can be modulated and the image information modulated Modulated light signal can be directed onto the holographic beam combiner, characterized in that at least one viewing mirror (4, 4 ') is provided in and / or on the vehicle, through which light emitted by the holographic beam combiner (3, 3') into the optical perception area is steerable by a user.
2. Holografisches Anzeigesystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der holografische Strahlkombinierer (3, 3') in räumlicher Nähe zu der Projektionseinheit angeordnet ist.2. Holographic display system according to claim 1, characterized in that the holographic beam combiner (3, 3 ') is arranged in spatial proximity to the projection unit.
3. Holografisches Anzeigesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Lichtweg (7, 7') zwischen dem holografischen Strahlkombinierer (3, 3') und der Projektionseinheit (2, 2') nach außen optisch gekapselt ist.3. Holographic display system according to claim 1 or 2, characterized in that the light path (7, 7 ') between the holographic beam combiner (3, 3') and the projection unit (2, 2 ') is optically encapsulated to the outside.
4. Holografisches Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrachtungsspiegel (4, 4') eine gebogene Oberfläche aufweist und / oder dass der Betrachtungsspiegel (4, 4') einem bestimmungsgemäß positionierten Betrachter (8) ein vergrößertes Bild des holografischen Strahlkombinierers (3, 3') bietet.4. Holographic display system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the viewing mirror (4, 4 ') has a curved surface and / or that the viewing mirror (4, 4') a viewer (8) positioned as intended has an enlarged image of the holographic beam combiner (3, 3 ').
5. Holografisches Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Betrachtungsspiegel (4, 4') vorgesehen sind, die Licht einer zentralen Projektionseinheit (2, 2') für Betrachter (8) in verschiedenen Positionen wahrnehmbar machen. 5. Holographic display system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a plurality of viewing mirrors (4, 4 ') are provided which make light of a central projection unit (2, 2') perceptible to viewers (8) in different positions.
6. Holografisches Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein holografischer Strahlkombinierer (3, 3') vorgesehen ist, bei dessen Herstellung in unterschiedlicher Aufnahmegeometrie aufgenommene Hologramme überlagert wurden und / oder dass mit unter- schiedlichen Wellenlängen aufgenommene Hologramme überlagert wurden.6. The holographic display system as claimed in one of claims 1 to 5, characterized in that a holographic beam combiner (3, 3 ') is provided, in the production of which holograms recorded in different recording geometries were superimposed and / or that holograms recorded with different wavelengths were superimposed were.
7. Holografisches Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Betrachtungsspiegel (4) im Bereich eines Armaturenbretts (5) und / oder im Bereich eines Seitenfensters und/oder der Windschutzscheibe (6) des Fahrzeugs angeordnet ist.7. Holographic display system according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one viewing mirror (4) is arranged in the region of a dashboard (5) and / or in the region of a side window and / or the windshield (6) of the vehicle.
8. Holografisches Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Betrachtungsspiegel (4') im Bereich der Rückseite eines Fahrer- oder Beifahrersitzes (11 ) angeordnet ist.8. Holographic display system according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one viewing mirror (4 ') is arranged in the region of the rear of a driver's or front passenger's seat (11).
9. Holografisches Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Betrachtungsspiegel (4, 4') im Wesentlichen nur in dem optischen Spektralbereich des von der Lichtquelle ausgesendeten Lichts reflektierend und im übrigen sichtbaren Spektralbereich im Wesentlichen transparent ist.9. Holographic display system according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one viewing mirror (4, 4 ') is essentially reflective only in the optical spectral range of the light emitted by the light source and essentially transparent in the other visible spectral range.
10. Holografisches Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildgebungseinheit als ein MEM-System oder ein LCOS-Microdisplay oder ein zwei Galvanometerspiegel oder MRS umfas- sendes Scanningsystem ausgebildet ist. 10. Holographic display system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the imaging unit is designed as a MEM system or an LCOS microdisplay or a scanning system comprising two galvanometer mirrors or MRS.
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