WO2017055149A1 - Vorrichtung zur datenprojektion - Google Patents

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WO2017055149A1
WO2017055149A1 PCT/EP2016/072369 EP2016072369W WO2017055149A1 WO 2017055149 A1 WO2017055149 A1 WO 2017055149A1 EP 2016072369 W EP2016072369 W EP 2016072369W WO 2017055149 A1 WO2017055149 A1 WO 2017055149A1
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WO
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ground glass
holographic
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projector
wavelength
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PCT/EP2016/072369
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Christoph ERLER
Marc Junghans
Alexander Pesch
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Jenoptik AG
Carl Zeiss Jena GmbH
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VEB Carl Zeiss Jena GmbH
Carl Zeiss Jena GmbH
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    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission

Definitions

  • the present application relates to devices for data projection, in particular for data input, in particular for so-called head-up displays (HUDs).
  • HUDs head-up displays
  • the present application relates to such methods and devices which can be used in vehicles, especially in motor vehicles.
  • Vehicle area e.g. a driver of a vehicle, such as a driver of an automobile, to provide data while driving.
  • This can be done, for example, by appropriate elements, e.g. in the form of a so-called head-up display, in one
  • Windshield of a vehicle whereby the driver does not have to direct his gaze on a display, for example, a combination instrument to obtain data, but can essentially perceive this data, without his eyes to turn away from the road substantially.
  • Such devices are known, for example, in a general manner from DE 10 2008 039 737 A1.
  • a holographic optical element in a windshield for providing reflection to the human eye is proposed, the concepts being explained in particular for oblique windshields of passenger cars.
  • Automotive applications are known, are known from WO 2014/1 15095 A2.
  • a holographic screen is used, and depending on the distance of this screen from a human eye, a special contact lens is needed to easily focus on that screen.
  • a ground glass is used to create a scattering intermediate image. Such a ground glass can be used in transmission or in reflection. The scattering on a microstructure of a conventional
  • Holographic optical elements in a windshield also referred to as holographic head-up displays, mean that they can image the intermediate image generated by the ground glass holographically as a virtual image behind the windshield.
  • Wavelength-selective volume holograms used for this purpose diffract the light of one or more specific discrete wavelengths into a desired solid angle where the observer's eye may be located. This solid angle is also called Eyebox. If the intermediate image generated by a projector is not scattered efficiently enough by the ground glass screen, an unscattered zeroth order remains, which directly corresponds to transmitted light or reflected light from the projector. In conventional designs, this unwanted zeroth order is also accepted by the head-up display and can lead to significant quality degradation of the virtual image as it overlays it.
  • Ground glass according to claim 1 a ground glass according to claim 3, a device with such a ground glass according to claim 8 and a device according to claim 9 solved.
  • the subclaims define further embodiments.
  • a data projection apparatus comprising: a diffusing screen, a projector for projecting data onto the diffusing screen, and at least one further optical component for imaging an intermediate image formed by the diffusing screen toward an observer's eye; wherein the diffusing focusing screen is positioned relative to the projector such that the projector illuminates the diffusing screen obliquely at an angle other than 90 ° so that unscattered light from the screen does not reach the observer's eye.
  • Such an arrangement of a ground glass can suppress a zero-order influence.
  • the ground glass is so inclined to one
  • the diffusing screen may include a roughened glass mat.
  • a ground glass for a data projection apparatus comprising: a holographic structure, wherein the holographic structure is arranged to spread at least two different wavelengths, the holographic structure being further arranged, equal scattering angles for each of the at least two Wavelengths independent of the
  • a holographic focusing screen with holograms for different wavelengths preferably a red, a green and a blue wavelength used.
  • the holograms are coordinated in such a way that scattering angle in the
  • the holographic structure may be arranged to scatter the at least two different wavelengths in a direction which differs from a direction of unscattered light, for example by at least 10 °, at least 20 ° or at least 30 °.
  • a ground glass for a data projection apparatus comprising: a holographic structure, wherein the holographic structure is arranged to diffuse light having at least two different wavelengths, the holographic structure being arranged to diffuse the at least two wavelengths in a direction different from a direction of unscattered light, eg by at least 10 °, at least 20 ° or at least 30 °, so to speak to provide a directional "scattering lobe".
  • the above focusing screens may be for wavelengths outside of the at least two
  • the ground glass can have a respective one for each of the at least two wavelengths
  • holographic layer have.
  • the ground glass can comprise a volume hologram and / or a surface hologram.
  • the at least two wavelengths can have a wavelength in the red region, a
  • a data projection apparatus comprising: a ground glass as described above, a projector for projecting data onto the ground glass, and at least one further optical component for directing an intermediate image generated at the ground glass to an eye of an observer.
  • the projector may be configured to project based on a wavelength in the red region, a wavelength in the green region, and a wavelength in the blue region (RGB projector).
  • the at least one further optical component may comprise a holographic element, wherein the holographic element is arranged to generate a virtual image for viewing by the eye.
  • the at least one further optical component may comprise a component arranged in a window of a vehicle.
  • the device can be designed as a head-up display or as an image projector.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a device for data projection, in particular data reflection, according to an embodiment
  • FIG. 3 shows a device for data reflection according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a device for data reflection according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a device for data reflection according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a device for data reflection according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a device for data reflection according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a device for data reflection according to a further exemplary embodiment
  • Fig. 5 is an illustration for illustrating the manufacture of a holographic focusing screen for use in embodiments.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for data projection, for example for data reflection in a vehicle.
  • the device of FIG. 1 comprises a projector 10, which projects data to be displayed on a ground glass pane 1 1 for generating an intermediate image.
  • the projector 10 may be in particular a projector, which for generating color images two or more different
  • Wavelengths in particular three wavelengths, connects.
  • the three wavelengths preferably comprise a red, a green and a blue wavelength (RGB projection).
  • the ground glass 1 1 can be scanned with three lasers of appropriate colors.
  • the intermediate image is then imaged by the ground glass 1 1 via further components 12 to one or both eyes 13 of a user.
  • the elements 12 may comprise, for example, imaging optical components such as lenses or holographic elements.
  • the elements 12 include a head-up display, which may be formed by, for example, a holographic element provided in or on a windshield of a vehicle.
  • the ground glass 1 1 is illuminated by the projector 10 at an angle (different from the illustrated vertical illumination), so that a zeroth order (substantially unscattered light) from the ground glass 1 1 does not or not significantly to the eye 13 passes ,
  • the ground glass pane 1 1 is a holographic ground glass, which holograms, such as volume holograms or
  • holographic focusing screen which is a
  • Fig. 2 shows a head-up display according to an embodiment, which is an example of the above-mentioned first aspect.
  • a projector 20 is provided which may be configured as illustrated for the projector 10 of FIG. 1, for example emitting red, green and blue light, or may project desired data in some other manner, for example by techniques conventionally known for projectors, such as by means of a micromirror arrangement (DMD, Digital
  • the projector 20 projects an image on a ground glass 21, which in the case of Figure 2 is a conventional screen, for example
  • the ground glass 21 is inclined to an axis which is defined by the projector 20, or, in other words, the projector 20 illuminates the ground glass 21 at an angle 22 (in Fig. 2, as usual in optics, drawn to the vertical ).
  • the intermediate image corresponding to the light scattered by the ground glass 21 reaches a windshield 24, which is at least in one
  • Partial area for example, in a region 25, a deflection optics integrated as a head-up display.
  • an optic may be arranged in the region 25, as described, for example, in the cited prior art or - as a holographic element - in German Patent Application 10 2015 101 687.7.
  • the optical element 25 images the image projected onto the ground glass 21 onto a virtual image 26 which can be viewed by a viewer (represented by an eye 27) within an eyebox.
  • an imaging hologram can be arranged in the region 25.
  • Such a hologram in area 25 may also have corresponding holograms or holographic functions for different wavelengths used, for example red, green and blue.
  • a device such as that shown in FIG. 2 can be used for example as a head-up display for a motor vehicle with the windshield 24.
  • a zeroth order ie, a beam passing through the ground glass 21, denoted by 23 in FIG. 2, does not enter the area 25, and thus is ultimately not detected by the eye 27.
  • the unscattered zeroth order can be suppressed or at least reduced.
  • a disadvantage of the device of FIG. 2 is that only a relatively small fraction of the
  • Light intensity for the head-up display can be used.
  • FIG. 3 shows a head-up display according to an exemplary embodiment, in which a holographic ground glass 30 is used.
  • the holographic focusing screen 30 is illuminated by a projector 20 in reflection, wherein the backscattered light from the ground glass 30 is in turn directed into a region 25 with a corresponding deflection optics, such as a holographic element on a windshield.
  • a corresponding deflection optics such as a holographic element on a windshield.
  • the embodiment of FIG. 3 corresponds to the embodiment of FIG. 2.
  • the projector 20 may scan the ground glass 30 with a variety of different colors, such as red, green, and blue laser beams.
  • the holographic focusing screen can then have surface and / or volume holograms for the corresponding colors.
  • three discrete holographic scattering functions for the three different colors can be realized.
  • These three discrete holographic scattering functions can be realized in one layer, but also in three separate layers. For such layers, for example, a
  • volume holographic layer can be used.
  • a scattering direction (scattering lobe) of the ground glass 30 may be set so that most of the light is scattered toward the area 25.
  • the geometric arrangement may be selected such that a theoretically occurring zeroth order does not reach the region 25.
  • this may be the
  • Diffraction direction of the focusing screen 30 by at least 10 °, preferably by at least 20 ° or at least 30 °, different from a direction of zero order.
  • the preparation of the described holographic focusing screen can be carried out by analogous means, i. by a holographic exposure of a photosensitive material (production of a master) or by optical replication of such a master.
  • holographic focusing screen in transmission (e.g., 40 in Fig. 4) with a desired one
  • Preferred direction of the scattering lobe can be such. in Fig. 5 described manufacture.
  • a holographic layer (photosensitive material) 50 falls a spherical wave 52 of a coherent laser at 51.
  • this layer 50 is hit by a diffuse scattered wave 53 with a specific preferred direction, by means of which the desired preferred direction of the scattering lobe can be determined.
  • Such exposure of the layer 50 may be done separately for any desired wavelength.
  • the scattered wave 53 can be scattered on a conventional ground glass (or any scattering body) or by means of an optoelectronic device Leos, DMD, phase modulator or the like. produce.
  • the preparation of the holographic ground glass in reflection (e.g., 30 in Fig. 3) may accordingly - except that in this case the two shafts 52, 53 fall from different sides onto the holographic layer 50.
  • FIG. 4 shows a modification of the exemplary embodiment of FIG. 3 with a holographic ground glass 40 which is operated in transmission. Apart from this
  • the ground glass 40 may be configured in terms of their properties with respect to color fringes and / or direction of a scattering lobe as explained above for the ground glass 30.
  • the angle arrangements shown in Figs. 2 to 4 are only the
  • the angles shown be different, and / or the arrangement can also be realized mirrored represented on a horizontal line.
  • Projection systems with scattering matt glass-produced intermediate images applicable, for example, Despeckgru with lenses, such as rotating or otherwise moving lenses, or projection screens, for example, for cinema applications.

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Abstract

Es werden Vorrichtungen und Verfahren zur Datenprojektion beschrieben, bei welchen Farbsäume vermieden werden können, beispielsweise durch Verwendung einer holografischen Mattscheibe, und/oder Bildbeeinträchtigungen durch eine nullte Ordnung einer Streuung vermieden werden können, beispielsweise durch eine schräge Anordnung der Mattscheibe oder durch Verwendung einer holografischen Mattscheibe.

Description

Beschreibung Vorrichtung zur Datenprojektion
Die vorliegende Anmeldung betrifft Vorrichtungen zur Datenprojektion, insbesondere zur Dateneinspiegelung, insbesondere für sogenannte Head-up-Displays (HUDs). Beispielsweise betrifft die vorliegende Anmeldung solche Verfahren und Vorrichtungen, welche in Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, einsetzbar sind.
Gattungsgemäße Vorrichtungen zur Daten projektion, insbesondere zur Dateneinspiegelung werden zunehmend verwendet, um einem Benutzer Daten auf einfache Weise bereitzustellen. Der Begriff„Daten" ist dabei allgemein zu verstehen, eingespiegelte Daten können
beispielsweise Bilder, Videos, Symbole, Zeichen und/oder Zahlen umfassen.
Ein Anwendungsgebiet derartiger Vorrichtungen zur Dateneinspiegelung ist der
Fahrzeugbereich, um z.B. einem Führer eines Fahrzeugs, beispielsweise einem Fahrer eines Automobils, während der Fahrt Daten bereitzustellen. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Elemente, z.B. in Form eines sogenannten Head-up-Displays, in einer
Windschutzscheibe eines Fahrzeugs erfolgen, wodurch der Fahrer seinen Blick nicht extra auf eine Anzeige beispielsweise eines Kombiinstruments richten muss, um Daten zu erhalten, sondern diese Daten im Wesentlichen wahrnehmen kann, ohne seinen Blick wesentlich von der Straße abzuwenden.
Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise in allgemeiner Weise aus der DE 10 2008 039 737 A1 bekannt. Hier wird ein holografisches optisches Element in einer Windschutzscheibe zum Bereitstellen einer Reflexion für das menschliche Auge vorgeschlagen, wobei die Konzepte insbesondere für schräge Windschutzscheiben von Personenkraftwagen erläutert werden.
Weitere Beispiele für Dateneinspiegelung, welche beispielsweise auch für
Automobilanwendungen verwendbar sind, sind aus der WO 2014/1 15095 A2 bekannt. Dabei wird ein holografischer Bildschirm verwendet, und je nach Abstand dieses Bildschirms von einem menschlichen Auge ist eine spezielle Kontaktlinse nötig, um auf einfache Weise auf diesen Bildschirm fokussieren zu können. Bei manchen derartigen Vorrichtungen wird eine Mattscheibe für die Erzeugung eines streuenden Zwischenbildes verwendet. Eine derartige Mattscheibe kann in Transmission oder in Reflexion eingesetzt werden. Die Streuung an einer Mikrostruktur einer herkömmlichen
Mattscheibe beruht auf dem physikalischen Effekt der Beugung und ist somit
wellenlängenabhängig. Die Verwendung einer konventionellen Mattscheibe, beispielsweise aus sandgestrahltem Glas, führt daher zu einem Farbsaum des Zwischenbildes.
Bei holografischen optischen Elementen in einer Windschutzscheibe, auch als holografische Head-up-Displays bezeichnet, gilt, dass sie das von der Mattscheibe erzeugte Zwischenbild holografisch als virtuelles Bild hinter der Windschutzscheibe abbilden können. Hierfür verwendete wellenlängenselektive Volumenhologramme beugen das Licht einer oder mehrerer spezifischer diskreter Wellenlängen in einen gewünschten Raumwinkel, wo sich das Auge des Betrachters befinden kann. Dieser Raumwinkel wird auch als Eyebox bezeichnet. Wird das von einem Projektor erzeugte Zwischenbild von der Mattscheibe nicht effizient genug gestreut, so bleibt eine ungestreute nullte Ordnung übrig, welche direkt transmittiertem bzw. reflektiertem Licht vom Projektor entspricht. Bei herkömmlichen Aufbauten wird diese unerwünschte nullte Ordnung ebenfalls von dem Head-up-Display akzeptiert und kann zu deutlichen Qualitätseinbußen des virtuellen Bildes führen, da sie dieses überlagert.
Es ist daher eine Aufgabe, Vorrichtungen und Mattscheiben bereitzustellen, bei welchen Farbsäume vermieden werden und/oder bei welchen Qualitätseinbußen durch die nullte Ordnung einer Zwischenbildprojektion verringert werden. Diese Aufgabe wird mit einer
Mattscheibe gemäß Anspruch 1 , einer Mattscheibe gemäß Anspruch 3, einer Vorrichtung mit einer derartigen Mattscheibe gemäß Anspruch 8 sowie einer Vorrichtung gemäß Anspruch 9 gelöst. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Datenprojektion bereitgestellt, umfassend: eine streuende Mattscheibe, einen Projektor zum Projizieren von Daten auf die streuende Mattscheibe, und mindestens eine weitere optische Komponente zum Abbilden eines durch die streuende Mattscheibe erzeugten Zwischenbildes zu einem Auge eines Betrachters hin, wobei die streuende Mattscheibe relativ zu dem Projektor derart angeordnet ist, dass der Projektor die streuende Mattscheibe schräg unter einem Winkel ungleich 90° beleuchtet, sodass ungestreutes Licht von der Mattscheibe nicht zu dem Auge des Betrachters gelangt.
Durch eine derartige Anordnung einer Mattscheibe kann ein Einfluss einer nullten Ordnung unterdrückt werden.
Bei dem ersten Aspekt ist die Mattscheibe also beispielsweise derart schräg zu einem
Einfallsstrahl von einem Projektor angeordnet, dass ein Strahl nullter Ordnung nicht oder nicht wesentlich zu einem Head-up-Display, beispielsweise einem holografischen Head-up-Display, gelangt.
Die streuende Mattscheibe kann eine aufgeraute Glasmattscheibe umfassen.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Mattscheibe für eine Vorrichtung zur Daten projektion bereitgestellt, umfassend: eine holografische Struktur, wobei die holografische Struktur eingerichtet ist, mindestens zwei verschiedene Wellenlängen zu streuen, wobei die holografische Struktur weiter eingerichtet ist, gleiche Streuwinkel für jede der mindestens zwei Wellenlängen unabhängig von der
Wellenlänge zu erzeugen.
Durch die Verwendung einer derartigen Mattscheibe können Farbsäume verringert werden.
Bei dem zweiten Aspekt wird also z.B. eine holografische Mattscheibe mit Hologrammen für verschiedene Wellenlängen, bevorzugt eine rote, eine grüne und eine blaue Wellenlänge, verwendet. Die Hologramme sind derart aufeinander abgestimmt, dass Streuwinkel im
Wesentlichen gleich sind, wodurch die Bildung von Farbsäumen vermieden werden kann.
Die holografische Struktur kann dabei eingerichtet sein, die mindestens zwei verschiedenen Wellenlängen in eine Richtung zu streuen, welche sich von einer Richtung ungestreuten Lichtes unterscheidet, z.B. um mindestens 10°, mindestens 20° oder mindestens 30°. Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Mattscheibe für eine Vorrichtung zur Daten projektion bereitgestellt, umfassend: eine holografische Struktur, wobei die holografische Struktur eingerichtet ist, Licht mit mindestens zwei unterschiedlichen Wellenlängen zu streuen, wobei die holografische Struktur eingerichtet ist, die mindestens zwei Wellenlängen in eine Richtung zu streuen, welche sich von einer Richtung ungestreuten Lichtes unterscheidet, z.B. um mindestens 10°, mindestens 20° oder mindestens 30°, also gleichsam eine gerichtete„Streukeule" bereitzustellen.
Durch die Verwendung einer derartigen gerichteten Streukeule ist es möglich, das erwähnte Problem hinsichtlich Strahlen nullter Ordnung zu vermeiden oder zumindest abzumildern.
Die obigen Mattscheiben können für Wellenlängen außerhalb der mindestens zwei
Wellenlängen transparent sein.
Die Mattscheiben können für jede der mindestens zwei Wellenlängen eine jeweilige
holografische Schicht aufweisen.
Die Mattscheiben können ein Volumenhologramm und/oder ein Oberflächenhologramm umfassen. Die mindestens zwei Wellenlängen können eine Wellenlänge im roten Bereich, eine
Wellenlänge im grünen Bereich und eine Wellenlänge im blauen Bereich umfassen, sodass die Mattscheibe für die Projektion farbiger Bilder mit einem RGB-Projektor verwendbar ist.
Zudem wird eine Vorrichtung zur Datenprojektion bereitgestellt, umfassend: eine Mattscheibe wie oben beschrieben, einen Projektor zum Projizieren von Daten auf die Mattscheibe, und mindestens eine weitere optische Komponente zum Lenken eines bei der Mattscheibe erzeugten Zwischenbildes zu einem Auge eines Betrachters.
Der Projektor kann dabei eingerichtet sein, auf Basis einer Wellenlänge im roten Bereich, einer Wellenlänge im grünen Bereich und einer Wellenlänge im blauen Bereich zu projizieren (RGB- Projektor). Die mindestens eine weitere optische Komponente kann ein holografisches Element umfassen, wobei das holografische Element eingerichtet ist, ein virtuelles Bild zur Betrachtung durch das Auge zu erzeugen. Die mindestens eine weitere optische Komponente kann eine in einer Scheibe eines Fahrzeugs angeordnete Komponente umfassen.
Die Vorrichtung kann als Head-up-Display oder als Bildprojektor ausgestaltet sein. Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Datenprojektion, insbesondere Dateneinspiegelung, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Vorrichtung zur Dateneinspiegelung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Dateneinspiegelung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, Fig. 4 eine Vorrichtung zur Dateneinspiegelung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
Fig. 5 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Herstellung einer holografischen Mattscheibe zur Verwendung in Ausführungsbeispielen.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele detailliert erläutert. Diese
Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise werden Ausführungsbeispiele mit einer Vielzahl von Merkmalen, Elementen und Details beschrieben, was nicht dahingehend auszulegen ist, dass alle diese Merkmale, Elemente oder Details zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können bei anderen Ausführungsbeispielen manche der Elemente, Merkmale und Details weggelassen sein und/oder durch alternative Merkmale, Elemente und Details ersetzt sein. Elemente, Merkmale und Details verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden. In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Datenprojektion, beispielsweise zur Dateneinspiegelung in einem Fahrzeug, dargestellt. Die Vorrichtung der Fig. 1 umfasst einen Projektor 10, welcher darzustellende Daten auf eine Mattscheibe 1 1 zur Erzeugung eines Zwischenbildes projiziert. Der Projektor 10 kann dabei insbesondere ein Projektor sein, welcher zur Erzeugung von Farbbildern zwei oder mehr verschiedene
Wellenlängen, insbesondere drei Wellenlängen, verbindet. Die drei Wellenlängen umfassen bevorzugt eine rote, eine grüne und eine blaue Wellenlänge (RGB-Projektion). Hierzu kann beispielsweise die Mattscheibe 1 1 mit drei Lasern entsprechender Farben abgerastert werden. Das Zwischenbild wird dann von der Mattscheibe 1 1 über weitere Komponenten 12 zu einem oder beiden Augen 13 eines Benutzers hin abgebildet. Die Elemente 12 können beispielsweise abbildende optische Komponenten wie Linsen oder holografische Elemente umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfassen die Elemente 12 ein Head-up-Display, welches beispielsweise durch ein in oder auf einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs bereitgestelltes holografisches Element gebildet sein kann.
Die Anordnung der Komponenten in Fig.1 zueinander ist lediglich schematisch und nicht einschränkend. Während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 die Mattscheibe 1 1 in
Transmission arbeitet, kann bei anderen Ausführungsbeispielen eine Mattscheibe 1 1 in
Reflexion benutzt werden.
Bei einem ersten Aspekt wird die Mattscheibe 1 1 von dem Projektor 10 unter einem Winkel beleuchtet (abweichend von der dargestellten senkrechten Beleuchtung), sodass eine nullte Ordnung (im Wesentlichen ungestreutes Licht) von der Mattscheibe 1 1 nicht oder nicht wesentlich zu dem Auge 13 gelangt. Gemäß einem zweiten Aspekt ist die Mattscheibe 1 1 eine holografische Mattscheibe, welche Hologramme, beispielsweise Volumenhologramme oder
Oberflächenhologramme, für verschiedene Farben (beispielsweise rot, grün, blau) aufweist. Das Design der Hologramme kann dann so gewählt sein, dass die Streuung für die verschiedenen Farben gleich ist, sodass sich keine Farbsäume bilden. Bei einem dritten Aspekt wird eine holografische Mattscheibe verwendet, welche eine
„Streukeule" in Richtung der weiteren optischen Elemente 12 aufweist, die so ausgelegt ist, dass eine möglicherweise auftretende nullte Ordnung nicht zum Auge 13 gelangt. In anderen Worten werden Streuwinkel der Hologramme entsprechend optimiert, dass die Streuung zumindest zu einem sehr großen Teil in eine gewünschte Richtung erfolgt. Die verschiedenen Aspekte werden nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 anhand konkreter Beispiele noch genauer erläutert. Zur Vermeidung von Wiederholungen tragen in den Fig. 2 bis 4 einander entsprechende Elemente die gleichen Bezugszeichen und werden nicht mehrmals detailliert erläutert. Fig. 2 zeigt ein Head-up-Display gemäß einem Ausführungsbeispiel, welches ein Beispiel für den oben genannten ersten Aspekt darstellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist ein Projektor 20 bereitgestellt, welcher wie für den Projektor 10 der Fig. 1 erläutert ausgestaltet sein kann, beispielsweise rotes, grünes und blaues Licht emittieren kann, oder auch auf eine andere Weise gewünschte Daten projizieren kann, beispielsweise durch herkömmlicherweise für Projektoren bekannte Techniken wie mittels einer Mikrospiegelanordnung (DMD, Digital
Micromirror Device) oder dergleichen. Der Projektor 20 projiziert ein Bild auf eine Mattscheibe 21 , welche im Falle der Figur 2 eine herkömmliche Mattscheibe, beispielsweise aus
sandgestrahltem Glas, sein kann. Dabei steht die Mattscheibe 21 schräg zu einer Achse, welche durch den Projektor 20 definiert wird, oder, in anderen Worten, der Projektor 20 beleuchtet die Mattscheibe 21 unter einem Winkel 22 (in Fig. 2, wie in der Optik üblich, zur Senkrechten eingezeichnet). Das Zwischenbild entsprechend dem von der Mattscheibe 21 gestreuten Licht gelangt zu einer Windschutzscheibe 24, welche zumindest in einem
Teilbereich, beispielsweise in einem Bereich 25, eine Umlenkoptik als Head-up-Display integriert hat. Beispielsweise kann in dem Bereich 25 eine Optik angeordnet sein, wie es beispielsweise im eingangs zitierten Stand der Technik oder auch - als holografisches Element - in der deutschen Patentanmeldung 10 2015 101 687.7 beschreiben ist. Durch das optische Element 25 wird das auf die Mattscheibe 21 projizierte Bild auf ein virtuelles Bild 26 abgebildet, welches von einem Betrachter (repräsentiert durch ein Auge 27) innerhalb einer Eyebox betrachtet werden kann. In dem Bereich 25 kann insbesondere ein abbildendes Hologramm angeordnet sein. Ein derartiges Hologramm im Bereich 25 kann ebenso für verschiedene verwendete Wellenlängen, beispielsweise rot, grün und blau, entsprechende Hologramme oder holografische Funktionen aufweisen. Eine Vorrichtung wie die in Fig. 2 dargestellte kann beispielsweise als Head-up-Display für ein Kraftfahrzeug mit der Windschutzscheibe 24 verwendet werden.
Eine nullte Ordnung, d.h. ein durch die Mattscheibe 21 hindurch gehender Strahl, in Fig. 2 mit 23 bezeichnet, gelangt hingegen nicht in den Bereich 25 und wird somit letztlich nicht von dem Auge 27 erfasst. Somit kann die ungestreute nullte Ordnung unterdrückt oder zumindest vermindert werden. Ein Nachteil der Vorrichtung der Fig. 2 ist es, dass nur ein relativ geringer Bruchteil der
Lichtintensität für das Head-up-Display verwendet werden kann.
Eine Möglichkeit, diesen Nachteil zu beheben, wäre es, eine speziell angepasste hocheffiziente Mattscheibe praktisch ohne nullte Ordnung zu verwenden. Herkömmliche klassische
Streuscheiben mit solchen Eigenschaften streuen jedoch vergleichsweise stark
wellenlängenabhängig, insbesondere blaues Licht stärker als rotes Licht, was wiederum zu vergleichsweise starken Farbsäumen führen würde. Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 werden nunmehr Anordnungen diskutiert, mit welchen derartige Nachteile vermieden werden können.
In Fig. 3 ist ein Head-up-Display gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem eine holografische Mattscheibe 30 verwendet wird. Die holografische Mattscheibe 30 wird dabei von einem Projektor 20 in Reflexion beleuchtet, wobei von der Mattscheibe 30 zurückgestreutes Licht wiederum in einen Bereich 25 mit einer entsprechenden Umlenkoptik, beispielsweise einem holografischen Element auf einer Windschutzscheibe gelenkt wird. Abgesehen von der Verwendung der holografischen Mattscheibe 30 und der Verwendung der Mattscheibe in Reflexion entspricht das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2.
Der Projektor 20 kann bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 beispielsweise die Mattscheibe 30 mit einer Vielzahl verschiedener Farben abrastern, beispielsweise mit einem roten, einem grünen und einem blauen Laserstrahl. Die holografische Mattscheibe kann dann Oberflächen- und/oder Volumenhologramme für die entsprechenden Farben aufweisen. Damit können drei diskrete holografische Streufunktionen für die drei verschiedenen Farben realisiert werden. Diese drei diskreten holografischen Streufunktionen können in einer Schicht, aber auch in drei getrennten Schichten realisiert werden. Für derartige Schichten kann beispielsweise ein
Fotopolymer in einer Folie, welches entsprechend belichtet wird, oder eine andere
volumenholografische Schicht verwendet werden.
Bei einer derartigen Auslegung für mehrere diskrete Wellenlängen, beispielsweise drei diskrete Wellenlängen, lassen sich identische Streuwinkel für die verschiedenen Wellenlängen realisieren, sodass im Wesentlichen keine Farbsäume (oder sogar keine Farbsäume bei exakter Fertigung) auftreten. Zudem kann eine Streurichtung (Streukeule) der Mattscheibe 30 so eingestellt sein, dass der größte Teil des Lichtes in Richtung des Bereichs 25 gestreut wird. Somit kann eine
vergleichsweise hohe Effizienz erreicht werden. Dabei kann die geometrische Anordnung so gewählt sein, dass eine theoretisch auftretende nullte Ordnung nicht zu dem Bereich 25 gelangt. Beispielsweise kann sich hierbei die
Streurichtung der Mattscheibe 30 um mindestens 10°, bevorzugt um mindestens 20° oder mindestens 30°, von einer Richtung der nullten Ordnung unterscheiden. Die Herstellung der beschriebenen holographischen Mattscheibe kann auf analogem Wege, d.h. durch eine holographische Belichtung eines lichtempfindlichen Materials (Herstellung eines Masters) oder durch optische Replikation eines derartigen Masters erfolgen. Eine
holographische Mattscheibe in Transmission (z.B. 40 in Fig. 4) mit einer gewünschten
Vorzugsrichtung der Streukeule lässt sich wie z.B. in Fig. 5 beschrieben herstellen. Auf eine holographische Schicht (lichtempfindliches Material) 50 fällt eine sphärische Welle 52 eines kohärenten Lasers bei 51 . Zusätzlich trifft auf diese Schicht 50 eine diffuse gestreute Welle 53 mit einer bestimmten Vorzugsrichtung, über welche die gewünschte Vorzugsrichtung der Streukeule festgelegt werden kann. Eine derartige Belichtung der Schicht 50 kann getrennt für jede gewünschte Wellenlänge erfolgen.
Die gestreute Welle 53 lässt sich mittels Streuung an einer konventionellen Mattscheibe (oder eines beliebigen Streukörpers) oder mittels eines optoelektronischen Hilfsmittels Leos, DMD, Phasenmodulator o.ä. erzeugen. Die Herstellung der holographischen Mattscheibe in Reflexion (z.B. 30 in Fig. 3) kann entsprechend - nur dass hierbei die beiden Wellen 52, 53 von unterschiedlichen Seiten auf die holographische Schicht 50 fallen.
In Fig. 4 ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 mit einer holografischen Mattscheibe 40, welche in Transmission betrieben wird, dargestellt. Abgesehen von diesem
Unterschied entspricht das Ausführungsbeispiel der Figur 4 dem Ausführungsbeispiel der Fig.3, und die Mattscheibe 40 kann hinsichtlich ihrer Eigenschaften hinsichtlich Farbsäume und/oder Richtung einer Streukeule wie oben für die Mattscheibe 30 erläutert eingerichtet sein. Die in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Winkelanordnungen dienen lediglich der
Veranschaulichung und können auch variieren. Beispielsweise können die dargestellten Winkel anders sein, und/oder die Anordnung kann auch an einer horizontalen Linie gespiegelt dargestellt realisiert werden.
Während in den Fig. 2 bis 4 Head-up-Displays in Windschutzscheiben als Beispiel verwendet wurden, sind die dargestellten Techniken, insbesondere die Mattscheiben der Fig. 3 und 4 und/oder die schräge Beleuchtung der Mattscheibe 21 der Fig. 2, auch in anderen
Projektionssystemen mit anstreuenden mattscheibenerzeugten Zwischenbildern anwendbar, beispielsweise bei Despecklern mit Streuscheiben, beispielsweise rotierenden oder anders bewegten Streuscheiben, oder Projektionsschirmen beispielsweise für Kinoanwendungen.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele sind somit nicht als einschränkend auszulegen.

Claims

Patentansprüche
1 . Mattscheibe (1 1 ; 30; 40) für eine Vorrichtung zur Datenprojektion, umfassend:
eine holografische Struktur, wobei die holografische Struktur eingerichtet ist, mindestens zwei verschiedene Wellenlängen zu streuen, wobei die holografische Struktur weiter eingerichtet ist, gleiche Streuwinkel für jede der mindestens zwei Wellenlängen unabhängig von der
Wellenlänge zu erzeugen.
2. Mattscheibe (1 1 ; 30; 40) nach Anspruch 1 , wobei die holografische Struktur eingerichtet ist, die mindestens zwei verschiedenen Wellenlängen in eine Richtung zu streuen, welche sich von einer Richtung ungestreuten Lichtes unterscheidet.
3. Mattscheibe (1 1 ; 30; 40) für eine Vorrichtung zur Datenprojektion, umfassend:
eine holografische Struktur, wobei die holografische Struktur eingerichtet ist, Licht mit mindestens zwei unterschiedlichen Wellenlängen zu streuen, wobei die holografische Struktur eingerichtet ist, die mindestens zwei Wellenlängen in eine Richtung zu streuen, welche sich von einer Richtung ungestreuten Lichtes unterscheidet.
4. Mattscheibe (1 1 ; 30; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mattscheibe (1 1 ; 30; 40) für Wellenlängen außerhalb der mindestens zwei Wellenlängen transparent ist.
5. Mattscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mattscheibe für jede der mindestens zwei Wellenlängen eine jeweilige holografische Schicht aufweist.
6. Mattscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mattscheibe ein
Volumenhologramm und/oder ein Oberflächenhologramm umfasst.
7. Mattscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mindestens zwei Wellenlängen eine Wellenlänge im roten Bereich, eine Wellenlänge im grünen Bereich und eine Wellenlänge im blauen Bereich umfassen.
8. Vorrichtung zur Daten projektion, umfassend:
eine Mattscheibe (1 1 ; 30; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, einen Projektor (10; 20) zum Projizieren von Daten auf die Mattscheibe (1 1 ; 30; 40), und mindestens eine weitere optische Komponente (12; 25) zum Lenken eines bei der Mattscheibe (1 1 ; 30; 40) erzeugten Zwischenbildes zu einem Auge (13; 27) eines Betrachters.
9. Vorrichtung zur Datenprojektion, umfassend:
eine streuende Mattscheibe (1 1 ; 21 ),
einen Projektor (10; 20) zum Projizieren von Daten auf die streuende Mattscheibe (1 1 ; 21 ), und mindestens eine weitere optische Komponente (12; 25) zum Abbilden eines durch die streuende Mattscheibe (1 1 ; 21 ) erzeugten Zwischenbildes zu einem Auge (13; 27) eines Betrachters hin,
wobei die streuende Mattscheibe (1 1 ; 21 ) relativ zu dem Projektor (10; 20) derart angeordnet ist, dass der Projektor (10; 20) die streuende Mattscheibe (1 1 ; 21 ) schräg unter einem Winkel (22) ungleich 90° beleuchtet, sodass ungestreutes Licht (23) von der Mattscheibe nicht zu dem Auge (27) des Betrachters gelangt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die streuende Mattscheibe (1 1 ; 21 ) eine aufgeraute Glasmattscheibe umfasst.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Projektor (10; 20) eingerichtet ist, auf Basis einer Wellenlänge im roten Bereich, einer Wellenlänge im grünen Bereich und einer Wellenlänge im blauen Bereich zu projizieren.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , wobei die mindestens eine weitere optische Komponente ein holografisches Element (12; 25) umfasst, wobei das holografische Element (12; 25) eingerichtet ist, ein virtuelles Bild (26) zur Betrachtung durch das Auge (27) zu erzeugen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die mindestens eine weitere optische Komponente (12; 25) eine in einer Scheibe (24) eines Fahrzeugs angeordnete Komponente (25) umfasst.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Vorrichtung als Head-up- Display oder als Bildprojektor ausgestaltet ist.
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