DE102014116664A1

DE102014116664A1 - Vorrichtung für eine digitale Projektion unter Verwendung von holografischen Techniken

Info

Publication number: DE102014116664A1
Application number: DE102014116664.7A
Authority: DE
Inventors: Fred W. Huntzicker; James N. Nickolaou
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2015-05-28
Also published as: CN104678688B; CN104678688A; US9684168B2; US20150146270A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Erzeugen und Anzeigen eines projizierten digitalen Bilds umfasst einen Aktor, ein holografisches codiertes Medium mit einem holografischen Muster, eine Lichtquelle und einen Controller. Das holografische codierte Medium ist in funktionaler Verbindung mit dem Aktor angeordnet. Die Lichtquelle ist ausgestaltet, um ein kohärentes Licht zu erzeugen und ist in optischer Verbindung mit dem holografischen codierten Medium angeordnet. Der Controller dient dazu, eine Synchronisation des kohärenten Lichts von der Lichtquelle mit einer Position des holografischen codierten Mediums wie durch den Aktor getrieben zu steuern, um das projizierte digitale Bild an einer Projektionsfläche auf der Grundlage des Lenkens des kohärenten Lichts zu verschiedenen Abschnitten des holografischen Musters zu verschiedenen Zeitpunkten zu erzeugen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen und Anzeigen einer digitalen Projektion und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Erzeugen und Anzeigen einer digitalen Projektion unter Verwendung von holografischen Techniken.
HINTERGRUND
Die Erzeugung und Anzeige von sichtbarem Licht an einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs steht an Fahrzeugen, die mit einem verbesserten Sichtsystem, wie beispielsweise einem Head-Up-Anzeigesystem (HUD-System von head-up display system), ausgestattet sind, das einem Bediener eines Fahrzeugs eine Information, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder navigationsbezogene Signale, liefert, oder an Fahrzeugen zur Verfügung, die mit einer reflektierten LED-(Leuchtdioden-)Alarmanzeige (RLAD von Reflected LED Alert Display) ausgestattet sind, welche beispielsweise Licht von einer LED-Quelle auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs projiziert, wenn ein Fahrzeugsensor erfasst, dass sich das Fahrzeug zu nahe an einem Objekt vor ihm befindet. Während existierende verbesserte Sichtsysteme für Fahrzeuge für ihre beabsichtigten Zwecke geeignet sein können, können die/das in Verbindung stehende Komplexität, Größe und Gewicht solcher Systeme eine eher unerwünschte Auswirkung auf die Gesamterscheinung des Fahrzeugs haben und stellen sie möglicherweise immer noch nicht eine gewünschte Funktionalität bereit. Dementsprechend ist es erwünscht, eine Vorrichtung zum Erzeugen und Anzeigen eines projizierten digitalen Bilds bereitzustellen, die diese Nachteile beseitigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Erzeugen und Anzeigen eines projizierten digitalen Bilds einen Aktor, ein holografisches codiertes Medium mit einem holografischen Muster, eine Lichtquelle und einen Controller. Das holografische codierte Medium ist in funktionaler Verbindung mit dem Aktor angeordnet. Die Lichtquelle ist ausgestaltet, um ein kohärentes Licht zu erzeugen und ist in optischer Verbindung mit dem holografischen codierten Medium angeordnet. Der Controller dient dazu, eine Synchronisation des kohärenten Lichts von der Lichtquelle mit einer Position des holografischen codierten Mediums wie durch den Aktor getrieben zu steuern, um das projizierte digitale Bild an einer Projektionsfläche auf der Grundlage des Lenkens des kohärenten Lichts zu verschiedenen Abschnitten des holografischen Musters zu verschiedenen Zeitpunkten zu erzeugen.
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen und Anzeigen eines projizierten digitalen Bilds von einer Vorrichtung. Ein Aktor wird aktiviert, um ein holografisches codiertes Medium zu bewegen, das ein holografisches Muster umfasst. Das holografische codierte Medium ist in funktionaler Verbindung mit dem Aktor angeordnet. Kohärentes Licht wird von einer Lichtquelle zu einem ersten Zeitpunkt für eine Synchronisation mit einem ersten Abschnitt des holografischen codierten Mediums wie durch den Aktor getrieben gelenkt. Das kohärente Licht wird von der Lichtquelle zu einem zweiten Zeitpunkt für eine Synchronisation mit einem zweiten Abschnitt des holografischen codierten Mediums wie durch den Aktor getrieben gelenkt. Das projizierte digitale Bild wird an einer Projektionsfläche auf der Grundlage des Lenkens des kohärenten Lichts zu verschiedenen Abschnitten des holografischen Musters zu verschiedenen Zeitpunkten erzeugt.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen lediglich beispielhaft, wobei sich die detaillierte Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, in denen:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs, das mit einer Vorrichtung ausgestattet ist, die ausgestaltet ist, um ein projiziertes digitales Bild an einer Projektionsfläche zu erzeugen und anzuzeigen, welches für einen Bediener des Fahrzeugs sichtbar ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 einen Abschnitt des Fahrzeugs von 1, der verschiedene Projektionsflächen darstellt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 und 4 mehrere projizierte digitale Bilder gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen;
5 ein Beispiel eines holografischen codierten Mediums und eines Aktors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 ein anderes Beispiel eines holografischen codierten Mediums und eines Aktors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 ein schematisches Diagramm eines Abschnitts des Fahrzeugs von 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
8 ein schematisches Diagramm des Fahrzeugs von 1, das verschiedene Komponenten des Fahrzeugs darstellt, welches gemäß einer Ausführungsform der Erfindung betrieben wird, zeigt; und
9 ein Prozessflussdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen und Anzeigen eines projizierten digitalen Bilds von einer in einem Fahrzeug angeordneten Vorrichtung darstellt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu beschränken. Es sei angemerkt, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen ähnliche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem holografischen codierten Medium ausgestattet, das ein holografisches Muster umfasst. Das holografische codierte Medium wird durch einen Aktor getrieben, um eine Bewegung des holografischen Musters relativ zu einer Lichtquelle hervorzurufen, die dazu dient, kohärentes Licht zu dem holografischen Muster zu lenken. Kohärentes Licht bezieht sich auf elektromagnetische Strahlung, die eine gemeinsame Frequenz und Phase aufweist, und kann jeden Abschnitt des elektromagnetischen Spektrums, wie beispielsweise sichtbares oder unsichtbares Licht, sowie andere bekannte Formen von elektromagnetischer Strahlung umfassen. Die Steuerung der Lichtquelle ist mit einer Bewegung des holografischen codierten Mediums synchronisiert, um kohärentes Licht zu Zielabschnitten des holografischen codierten Mediums zu vorbestimmten Zeitpunkten zu lenken, so dass die Beleuchtung des holografischen Musters gesteuert wird, um ein projiziertes digitales Bild an einer Projektionsfläche zu erzeugen. Das holografische Muster kann zwischen mehreren holografischen Elementen an dem holografischen codierten Medium verteilt sein, wobei eine Synchronisation des kohärenten Lichts von der Lichtquelle auf einer Pro-holografisches Element-Basis gesteuert wird. Die holografischen Elemente können eine nicht einheitliche Größe mit unregelmäßigen Formen aufweisen, die ausgestaltet sind, um mit einer oder mehreren Konturen der Projektionsfläche zusammenzupassen.
1 zeigt in Form eines Blockdiagrammschemas ein Fahrzeug 100, das mit einer Vorrichtung 200 ausgestattet ist, die ausgestaltet ist, um ein projiziertes digitales Bild an einer Projektionsfläche 202, 202' zu erzeugen und anzuzeigen, das für einen Bediener des Fahrzeugs 100 sichtbar sein kann. Die Projektionsfläche 202 stellt eine Fläche dar, die Teil des Fahrzeugs 100 ist, während die Projektionsfläche 202' eine Fläche darstellt, die sich außerhalb des Fahrzeugs 100 befindet und nicht Teil dieses ist, was nachstehend ausführlicher erläutert wird. Während die beispielhafte Beschreibung der Vorrichtung 200 in Bezug auf das Fahrzeug 100 erfolgt, ist zu verstehen, dass die Vorrichtung 200 in anderen Umgebungen, die sich nicht auf Fahrzeuge beziehen, verwendet werden kann.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 200 einen Controller 204, einen Aktor 205, eine Lichtquelle 206, die kohärentes Licht 211 erzeugt und in funktionaler Verbindung mit dem Aktor 205 angeordnet ist, und ein holografisches codiertes Medium 208, das in optischer Verbindung mit der Lichtquelle 206 angeordnet ist, wobei das holografische codierte Medium 208 ein holografisches Muster 209 umfasst. Der Aktor 205 kann einen beliebigen Typ von Einrichtung umfassen, der dazu dient, die Bewegung des holografischen codierten Mediums 208 zu steuern und eine auf einem Motor basierende oder eine nicht auf einem Motor basierende Einrichtung, wie beispielsweise eine Formgedächtnismetalleinrichtung, eine piezoelektrische Einrichtung und dergleichen umfasst. Der Controller 204 dient dazu, die Synchronisation des kohärenten Lichts 211 von der Lichtquelle 206 mit einer Position des holografischen codierten Mediums 208 wie durch den Aktor 205 getrieben zu steuern, um ein projiziertes digitales Bild 210, 210' an einer Projektionsfläche 202, 202' auf der Grundlage des Lenkens des kohärenten Lichts 211 zu verschiedenen Abschnitten des holografischen Musters 209 zu verschiedenen Zeitpunkten zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform treibt der Controller 204 ein Impulssteuersignal 207 für die Lichtquelle 206 zum Steuern der Synchronisation des kohärenten Lichts 211 mit dem holografischen codierten Medium 208. Der Controller 204 stellt dem Aktor 205 zumindest ein Steuersignal 212 bereit, um eine Bewegung des holografischen codierten Mediums 208 zu aktivieren und zu steuern, welches an einer Kopplung 214 funktional mit dem Aktor 205 verbunden ist. Der Controller 204 kann auch ein Rückkopplungssignal 213 von dem Aktor 205 empfangen, um eine Rückkopplungsschleife zu unterstützen. Das Rückkopplungssignal 213 kann eine Position oder Geschwindigkeit bereitstellen, die mit dem Aktor 205 und/oder dem holografischen codierten Medium 208 in Verbindung steht.
Zu Erläuterungszwecken wird hierin auf ein projiziertes digitales Bild 210 an einer Projektionsfläche 202 Bezug genommen, wenn sich die momentane Erläuterung auf eine Projektionsfläche richtet, die Teil des Fahrzeugs 100 ist, wird hierin auf ein projiziertes digitales Bild 210' an einer Projektionsfläche 202' Bezug genommen, wenn sich die momentane Erläuterung auf eine Projektionsfläche richtet, die sich außerhalb des Fahrzeugs 100 befindet und nicht Teil dieses ist, und wird hierin auf ein projiziertes digitales Bild 210, 210' an einer Projektionsfläche 202, 202' Bezug genommen, wenn die momentane Erläuterung auf entweder eine Projektionsfläche, die Teil des Fahrzeugs 100 ist, oder eine Projektionsfläche, die sich außerhalb des Fahrzeugs 100 befindet und nicht Teil dieses ist, zutreffen könnte. Bei einer Ausführungsform ist die Lichtquelle 206, die kohärentes Licht erzeugt, ein Laser. Es sei jedoch angemerkt, dass kohärentes Licht durch andere Lichtquellen erzeugt werden kann. Alle derartigen Lichtquellen, die kohärentes Licht erzeugen, werden als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung wie hierin offenbart liegend betrachtet.
Bei einer Ausführungsform kann das projizierte digitale Bild 210, 210' ein nicht homogenes Lichtmuster, eine Kontur einer geometrischen Form, ein Logo, ein oder mehrere alphanumerische Zeichen, ein Bild jeder Art, eine Form jeder Art oder eine Kombination der vorstehenden Lichtmuster umfassen und kann es stationär oder nicht stationär und animiert sein, wie es nachstehend weiter erläutert wird. Ferner kann das projizierte digitale Bild 210, 210' zweidimensional (2D), dreidimensional (3D), zweidimensional und über die Zeit beweglich (pseudo-3D) oder dreidimensional und über die Zeit beweglich (4D) sein, wie es aus der nachfolgenden Beschreibung erkannt werden wird. Hier bezieht sich die Animation auf Aktualisierungen von Instanzen oder Frames des projizierten digitalen Bilds 210, 210', die es als sich über eine Zeitdauer ändernd erscheinen lassen, wobei die Animation selbst an einer festen Position bleiben kann oder sich hinsichtlich der Position bewegen kann.
Bei einer Ausführungsform und mit Bezug auf 1 und 2 kann die Projektionsfläche 202 eine Innenfläche einer Windschutzscheibe 202.1 des Fahrzeugs 100, ein Rückspiegel 202.2 des Fahrzeugs 100, ein linker Außenspiegel 202.3 des Fahrzeugs 100, ein rechter Außenspiegel 202.4 des Fahrzeugs 100 oder eine Innenfläche 202.5 des Fahrzeugs 100 sein. Bei einer Ausführungsform kann die Innenfläche 202.5 ein Armaturenbrett oder eine Heckscheibe des Fahrzeugs 100 sein, könnte sie jedoch auch jede andere Fläche des Fahrzeugs 100 sein, die für einen hierin offenbarten Zweck nützlich ist, wie beispielsweise ein Instrumentenbrett 238. Die Projektionsfläche 202, 202' ist relativ zu der Lichtquelle 206 und dem holografischen codierten Medium 208 angeordnet, so dass Licht, das von der Lichtquelle 206 stammt, an der Projektionsfläche 202, 202' reflektiert wird und für einen Bediener des Fahrzeugs 100 sichtbar sein kann. Bei einer Ausführungsform ist die Projektionsfläche 202' der Boden 240 außerhalb des Fahrzeugs 100, beispielsweise, um einen erwarteten Bahnverlauf des Fahrzeugs 100 während eines Parkmanövers zu beleuchten.
Wie oben erläutert kann das projizierte digitale Bild 210, 210' verschiedene Formen einnehmen, kann es jedoch auch zwischen verschiedenen Formen wechseln und kann es die gleiche Form intermittierend, gleichzeitig oder nacheinander anzeigen oder Formen in verschiedenen Zeitintervallen wechseln lassen. Beispielsweise und nun mit Bezugnahme auf 1 und 3 kann das projizierte digitale Bild 210, 210', wenn die Vorrichtung 200 für eine Navigations- oder Fahrunterstützung verwendet wird, ein Linksabbiegerpfeil 210.1, ein gerader Pfeil 210.2 oder ein Rechtsabbiegerpfeil 210.3 sein, wobei eine Anzeige eines bestimmten Pfeils 210.1–210.3 auf der Grundlage der Fahrzeugzustandsinformation 203 (z. B. Navigationssystemdaten oder Einparkhilfedaten) ermittelt werden kann, die an dem Controller 204 empfangen wird. Das projizierte digitale Bild 210, 210' kann auch eine Informationsregion 210.4 umfassen, um geschätzte Distanzen, Straßennamen, Orientierungspunkte, hervorgehobene Merkmale oder andere Informationen anzugeben. Bei einer Ausführungsform dient die Vorrichtung 200 dazu, jeden der Pfeile 210.1–210.3 einzeln, entweder fest, animiert oder blinkend, zu erzeugen. Bei einer anderen Ausführungsform kann das projizierte digitale Bild 210, 210' über der Zeit von einem großen Muster zu einem kleinen Muster oder umgekehrt variieren, wobei eine beliebige Anzahl von Mustern mit Zwischengrößen zwischen einer Folge von Bildern von der ersten Größe bis zur zweiten Größe angezeigt werden.
Während sich die hierin offenbarten Ausführungsformen auf eine bestimmte geometrische Form für das projizierte digitale Bild 210, 210', wie beispielsweise die, die in 3 beispielsweise als Pfeile 210.1–210.3 dargestellt ist, beziehen, sei angemerkt, dass eine derartige Bezugnahme lediglich einem Erläuterungszweck dient und dass der Schutzumfang der Erfindung nicht nur auf die bestimmte erwähnte Form beschränkt ist. Formen und Größen, die alternativ zu den hierin erläuterten sind, werden in Betracht gezogen und als innerhalb des Schutzumfangs der offenbarten Erfindung liegend betrachtet. Während sich die hierin offenbarten Ausführungsformen auf nur drei Pfeile 210.1–210.3 beziehen, sei angemerkt, dass eine derartige Bezugnahme nur Erläuterungszwecken dient und dass der Schutzumfang der Erfindung nicht auf nur drei projizierte digitale Bilder beschränkt ist, sondern eine beliebige Anzahl von Lichtmustern, die für einen hierin offenbarten Zweck geeignet sind, umfasst.
Als weiteres Beispiel des projizierten digitalen Bilds 210 zeigt 4 eine projizierte Anzeige 210.5 an dem Instrumentenbrett 238 (2). Die Vorrichtung 200 kann verwendet werden, um die projizierte Anzeige 210.5 für eine einzelne Anzeige oder mehrere Anzeigen an dem Instrumentenbrett 238 bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform ist die projizierte Anzeige 210.5 ein Geschwindigkeitsmesser. Bei einer anderen Ausführungsform ist die projizierte Anzeige 210.5 eine Fahrzeugbetriebsfähigkeits-/-statusanzeige. Obwohl die projizierte Anzeige 210.5 als kreisförmige Anzeige gezeigt ist, ist zu verstehen, dass jede Form oder jedes Muster angewendet werden kann, die oder das in den dem Instrumentenbrett 238 zugeteilten Raum passt.
Bei einer Ausführungsform wird in Betracht gezogen, dass ein definiertes konstruktives Merkmal, das mit der Windschutzscheibe 202.1 (2) in Verbindung steht, verwendet werden kann, um das projizierte digitale Bild 210 zu erzeugen, indem bekannte Indizes hinsichtlich Brechung und Reflexion, die mit dem definierten konstruktiven Merkmal in Verbindung stehen, genutzt werden. Beispielhafte konstruktive Merkmale, die mit der Windschutzscheibe 202.1 in Verbindung stehen, umfassen für einen hierin offenbarten Zweck ohne Einschränkung: den Typ, die Menge, die Ausrichtung und/oder die Beabstandung von Fasern, die in einer Glasversion der Windschutzscheibe 202.1 eingebettet sind; den Typ, die Menge, die Ausrichtung und/oder die Beabstandung von Nanopartikeln, die in die Windschutzscheibe 202.1 eingebettet sind; den Typ, die Menge, die Ausrichtung und/oder die Beabstandung einer reflektierenden Schicht, die in die Windschutzscheibe 202.1 eingebettet ist oder an einer äußeren Fläche dieser angeordnet ist; oder eine oder mehrere Konturen der Windschutzscheibe 202.1.
Bei einer Ausführungsform steht der Controller 204 (1) in Signalverbindung mit dem Aktor 205, der Lichtquelle 206 und einem oder mehreren anderen Systemen, die die Fahrzeugzustandsinformation 203 bereitstellen. Bei einer Ausführungsform dient ein durch den Controller 204 ausgeführter Steueralgorithmus dazu, das projizierte digitale Bild 210, 210' in Ansprechen auf eine detektierte Zustandsänderung des Fahrzeugs 100, wie sie durch die Fahrzeugzustandsinformation 203 angegeben werden kann, und gemäß anderen hierin offenbarten Ausführungsformen zu erzeugen.
Ferner wird durch Verwenden des Controllers 204 zum Ändern der Position des holografischen codierten Mediums 208 relativ zu der Lichtquelle 206, gekoppelt mit einem der zuvor erwähnten definierten konstruktiven Merkmale der Windschutzscheibe 202.1, in Betracht gezogen, dass das projizierte digitale Bild 210 erzeugt werden kann. Es wird ferner in Betracht gezogen, dass Farben und Intensitäten des projizierten digitalen Bilds 210, 210' durch Hinzufügen oder Entfernen von Lichtquellen 206 in Kombination mit entsprechenden Instanzen des holografischen codierten Mediums 208 als separate holografische Kanäle für jede Lichtquelle 206 gesteuert werden können.
5 zeigt ein Beispiel eines holografischen codierten Mediums 208.1 und eines Aktors 205.1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei der Ausführungsform von 5 ist das holografische codierte Medium 208.1 eine optische Platte und ist der Aktor 205.1 ein Motor, der dazu dient, die optische Platte zu drehen. Der Aktor 205.1 kann ein Gleichstrommotor (DC-Motor von direct current motor), wie beispielsweise ein Festplattenmotor, sein, der durch den Controller 204 von 1 gesteuert wird. Das holografische codierte Medium 208.1 umfasst ein holografisches Muster 209.1, das dazu dient, in Kombination mit der Lichtquelle 206 und dem Controller 204 von 1 ein projiziertes digitales Bild 210, 210' zu erzeugen. Das holografische Muster 209.1 kann unter Verwendung von bekannten Techniken zur Erzeugung eines holografischen Musters auf das holografische codierte Medium 208.1 codiert werden.
Bei dem Beispiel von 5 umfasst das holografische codierte Medium 208.1 mehrere holografische Elemente 220. Die holografischen Elemente 220 sind an vorbestimmten Positionen und mit einer vorbestimmten Form basierend auf Eigenschaften des projizierten digitalen Bilds 210, 210' und der Projektionsfläche 202, 202' definiert. Das holografische Muster 209.1 ist über die holografischen Elemente 220 verteilt, so dass jedes der holografischen Elemente 220 einen vollständigen Bild-Frame oder einen Abschnitt des projizierten digitalen Bilds 210, 210' bilden kann. Wie es in 5 zu sehen ist, kann jedes der holografischen Elemente 220 eine nicht einheitliche Größe mit unregelmäßigen Formen aufweisen, die ausgestaltet sind, um mit einer oder mehreren Konturen der Projektionsfläche 202, 202' zusammenzupassen. Es sei angemerkt, dass die holografischen Elemente 220 in 5 nicht maßstabsgetreu dargestellt sind und eine übertriebene Größe und Form aufweisen können, um hervorzuheben, dass sie keine einheitliche Größe und Form haben müssen.
Eine Timing-Pulsation der Lichtquelle 206 über das Impulssteuersignal 207 von 1 ermöglicht eine Synchronisation des kohärenten Lichts 211 mit einem oder mehreren gewünschten der holografischen Elemente 220, um zusammen das projizierte digitale Bild 210, 210' zu erzeugen. Beispielsweise kann das kohärente Licht 211 von der Lichtquelle 206 durch den Controller 204 von 1 zu einem ersten Zeitpunkt synchronisiert werden, um einen ersten Abschnitt 222 des holografischen codierten Mediums 208.1 zu beleuchten, wobei das holografische codierte Medium 208.1 wie durch den Controller 204 gesteuert durch den Aktor 205.1 getrieben wird. Das kohärente Licht 211 von der Lichtquelle 206 kann auch zu einem zweiten Zeitpunkt durch den Controller 204 von 1 synchronisiert werden, um einen zweiten Abschnitt 224 des holografischen codierten Mediums 208.1 zu beleuchten. Auf jedes der holografischen Elemente 220 kann auf einer einzelnen oder einer Gruppenbasis abgezielt werden. Wenn mehrere holografische Elemente 220 in einer vorbestimmten Folge beleuchtet werden, wird das projizierte digitale Bild 210, 210' an der Projektionsfläche 202, 202' reflektiert/gebrochen. Die Pulsation der Lichtquelle 206 von 1 und die Positionssteuerung des holografischen codierten Mediums 208.1 sind dazu in der Lage, schneller zu sein als eine das projizierte digitale Bild 210, 210' bildende Gesamtanzahl an Elementen oder holografischen Elementen 220 pro menschliche Bildpersistenzzeit, d. h. größer als etwa 1/25 einer Sekunde pro Bild-Frame für eine Animation.
6 zeigt ein anderes Beispiel eines holografischen codierten Mediums 208.2 und eines Aktors 205.2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Beispiel von 6 ist der Aktor 205.2 eine piezoelektrische Einrichtung, die dazu dient, das holografische codierte Medium 208.2 schwingen zu lassen. Die Schwingung des holografischen codierten Mediums 208.2 kann durch zumindest ein Steuersignal 212 gesteuert werden, das durch den Controller 204 von 1 erzeugt wird, um eine gesteuerte oszillierende Bewegung hervorzurufen. Ähnlich wie das holografische codierte Medium 208.1 von 5 umfasst das holografische codierte Medium 208.2 ein holografisches Muster 209.2, das über holografische Elemente 220.1 verteilt ist, so dass jedes der holografischen Elemente 220.1 einen vollständigen Bild-Frame oder einen Abschnitt des projizierten digitalen Bilds 210, 210' bilden kann. Wie es in 6 zu sehen ist, kann jedes der holografischen Elemente 220.1 eine nicht einheitliche Größe mit unregelmäßigen Formen aufweisen, die ausgestaltet sind, um mit einer oder mehreren Konturen der Projektionsfläche 202, 202' zusammenzupassen. Es sei angemerkt, dass die holografischen Elemente 220.1 in 6 nicht maßstabsgetreu dargestellt sind und hinsichtlich Größe und Form übertrieben sein können, um hervorzuheben, dass sie keine einheitliche Größe und Form aufweisen müssen.
Eine Timing-Pulsation der Lichtquelle 206 über das Impulssteuersignal 207 von 1 ermöglicht eine Synchronisation des kohärenten Lichts 211 mit einem oder mehreren gewünschten der holografischen Elemente 220.1, um zusammen das projizierte digitale Bild 210, 210' zu erzeugen. Beispielsweise kann das kohärente Licht 211 von der Lichtquelle 206 durch den Controller 204 von 1 zu einem ersten Zeitpunkt synchronisiert werden, um einen ersten Abschnitt 222.1 des holografischen codierten Mediums 208.2 zu beleuchten, wobei das holografische codierte Medium 208.2 wie durch den Controller 204 gesteuert durch den Aktor 205.2 getrieben wird. Das kohärente Licht 211 von der Lichtquelle 206 kann auch zu einem zweiten Zeitpunkt durch den Controller 204 von 1 synchronisiert werden, um einen zweiten Abschnitt 224.1 des holografischen codierten Mediums 208.2 zu beleuchten. Auf jedes der holografischen Elemente 220.1 kann auf einer einzelnen oder einer Gruppenbasis abgezielt werden. Wenn mehrere holografische Elemente 220.1 in einer vorbestimmten Folge beleuchtet werden, wird das projizierte digitale Bild 210, 210' an der Projektionsfläche 202, 202' reflektiert/gebrochen.
Nun wieder auf 1 Bezug nehmend umfasst eine Ausführungsform der Erfindung eine reflektierende Fläche 232, wie beispielsweise einen Spiegel, die zwischen der Lichtquelle 206 und dem holografischen codierten Medium 208 angeordnet ist, so dass Licht von der Lichtquelle 206 von der reflektierenden Fläche 232 reflektiert wird und für eine Projektion auf die Projektionsfläche 202, 202' zu dem holografischen codierten Medium 208 gelenkt wird. Durch Verwenden einer reflektierenden Fläche 232 kann die Lichtquelle 206 geeignet in dem Fahrzeug 100, wie beispielsweise hinter dem Instrumentenbrett 238 des Fahrzeugs 100, angeordnet werden, wie es am besten in Bezug auf 7 zu sehen ist. Die reflektierende Fläche 232 könnte auch hinter dem Instrumentenbrett 238 angeordnet sein, so dass Licht von der Lichtquelle 206 hinter dem Instrumentenbrett 238 entstehen würde, über die reflektierende Fläche 232 umgelenkt werden würde und in ein projiziertes Bild transformiert werden würde, wenn es durch das holografische codierte Medium 208 und durch das Instrumentenbrett 238 herausgelangt, und zwar für eine Anzeige auf der gewünschten Projektionsfläche 202, 202', wie beispielsweise der Windschutzscheibe, der Fritte (verdunkelter Bereich um den Umfang der Windschutzscheibe herum) oder beispielsweise Flächen in der Nähe der Windschutzscheibe 202.1.
Aus den vorstehenden Erläuterungen, die sich auf eine Projektionsfläche 202' richten, die eine Fläche darstellt, welche sich außerhalb des Fahrzeugs 100 befindet und nicht Teil dieses ist, und nun mit Bezugnahme auf 8 in Kombination mit 1 und 2 sei angemerkt, dass ein vordefiniertes Lichtmuster 210' auf den Boden 240 projiziert werden kann, auf dem sich das Fahrzeug 100 zu dem Zeitpunkt befindet. Bei dieser Ausgestaltung könnte die Vorrichtung 200 darauf reagieren, dass eine Tür 242 des Fahrzeugs 100 geöffnet ist, und zwar beispielsweise basierend auf einem Türschalter. Das projizierte digitale Bild 210' könnte ein nicht kohärentes Licht sein, das den Boden 240 in der Nähe der offenen Tür 242 beleuchtet, um ein bestimmtes Bild außerhalb des Fahrzeugs 100 anzuzeigen, wie beispielsweise ein Herstellerlogo, einen Hinweis oder ein Warnsymbol eines beliebigen Typs. Die Vorrichtung 200 kann dazu dienen, in Ansprechen darauf, dass die Tür 242 des Fahrzeugs 100 als detektierte Zustandsänderung des Fahrzeugs 100 geöffnet ist, wie es z. B. durch die Fahrzeugzustandsinformation 203 angegeben wird, das projizierte digitale Bild 210' an der Projektionsfläche 202' zu erzeugen.
Bei einer Ausführungsform kann die Vorrichtung 200 über eine Benutzerschnittstelle 244 des Fahrzeugs 100, wie beispielsweise eine Infotainment-Einheit, konfigurierbar sein, welche einem Benutzer ermöglichen kann, ein oder mehrere projizierte digitale Bilder 210, 210' für eine Anzeige und Bedingungen, wann das eine oder die mehreren projizierten digitalen Bilder 210, 210' angezeigt werden sollen, auszuwählen. Die Benutzerschnittstelle 244 kann sich zur Vereinfachung der Jonfiguration und Anpassung in naher Nähe zu einem Fahrersitz 246 befinden. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Benutzerschnittstelle 244 als Ganzes oder teilweise in einem Lenkrad 248 des Fahrzeugs 100 integriert.
Während die Ausführungsformen hierin in Bezug auf eine Lichtquelle 206 und ein holografisches codiertes Medium 208 beschrieben wurden, sei angemerkt, dass mehrere Lichtquellen 206 und/oder holografische codierte Medien 208 zusammen in einem einzelnen Fahrzeug 100 eingesetzt werden können, und dass eine oder mehrere der zuvor genannten reflektierenden Flächen 232 verwendet werden können, um Licht von einer jeweiligen Lichtquelle 206 zu einem jeweiligen holografischen codierten Medium 208 zu lenken oder umzulenken, um eine Vielzahl von projizierten digitalen Bildern 210, 210' gemäß der hierin bereitgestellten Offenbarung an jeweiligen Projektionsflächen 202, 202' zu erzeugen.
Während die Ausführungsformen hierin in Bezug auf eine Vorrichtung 200 beschrieben wurden, die ein projiziertes digitales Bild 210, 210' für Navigations- und Einparkhilfezwecke in einem Fahrzeug 100 erzeugt, sei angemerkt, dass die gleiche Vorrichtung 200 für andere Zwecke verwendet werden kann, wie beispielsweise für eine Informationsnachrichtenübermittlung oder eine Unterhaltung. Bei einer Ausführungsform kann die Vorrichtung 200 in Verbindung mit einem Audiosystem des Fahrzeugs 100 eingesetzt werden, um zusätzlich zu einem projizierten digitalen Bild 210, 210' Audioinhalt zu erzeugen, der von Werkseinstellungsnachrichten bis hin zu personalisierten/programmierbaren Nachrichten reicht, die auf angepasste Darstellungen abzielen. Beispielsweise können Informationen oder Alarme sowohl visuell als auch akustisch an einer inneren oder äußeren Fläche des Fahrzeugs 100 oder dem äußeren Boden dargestellt werden oder kann Unterhaltung sowohl visuell als auch akustisch in Form von Musik mit einer sich wiederholenden Anzeige von Logos oder Symbolen an einer inneren oder äußeren Fläche des Fahrzeugs 100 oder dem äußeren Boden bereitgestellt werden. Die Nutzung der Vorrichtung 200 für derartige Zwecke wird als innerhalb des Schutzumfangs der hierin offenbarten Erfindung liegend betrachtet.
9 ist ein Prozessflussdiagramm, das ein Verfahren 300 zum Erzeugen und Anzeigen eines projizierten digitalen Bilds 210, 210' von einer Vorrichtung 200, die in einem Fahrzeug 100 angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Dementsprechend wird das Verfahren 300 in Bezug auf 1–9 beschrieben. Angesichts der Offenbarung sei angemerkt, dass die Reihenfolge der Operationen in dem Verfahren 300 nicht auf die sequentielle Ausführung wie in 9 dargestellt beschränkt ist, sondern dass sie je nach Bedarf und gemäß der vorliegenden Offenbarung in einer oder mehreren abweichenden Reihenfolgen durchgeführt werden können. Es sei ferner angemerkt, dass ein oder mehrere Schritte hinzugefügt oder entfernt werden können, ohne den Gedanken des Verfahrens zu ändern.
Das Verfahren 300 beginnt in Kasten 302 und kann periodisch, wenn die Vorrichtung 200 aktiviert ist, oder in Ansprechen auf eine detektierte Zustandsänderung des Fahrzeugs 100 durchgeführt werden, um ein projiziertes digitales Bild 210, 210' an einer Projektionsfläche 202, 202' zu erzeugen.
In Kasten 304 wird ein Aktor 205, der in dem Fahrzeug 100 angeordnet ist, aktiviert, um ein holografisches codiertes Medium 208 zu bewegen, das ein holografisches Muster 209 umfasst. Das holografische codierte Medium 208 ist in funktionaler Verbindung mit dem Aktor 205 angeordnet. Das holografische codierte Medium 208 kann eine optische Platte, z. B. das holografische codierte Medium 208.1, sein, und der Aktor 205 kann ein Motor sein, der dazu dient, die optische Platte zu drehen, z. B. der Aktor 205.1. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Aktor 205 eine piezoelektrische Einrichtung, z. B. der Aktor 205.2, der dazu dient, das holografische codierte Medium 208.2 schwingen zu lassen.
In Kasten 306 wird kohärentes Licht 211 von einer Lichtquelle 206 zu einem ersten Zeitpunkt für eine Synchronisation mit einem ersten Abschnitt 222, 222.1 des holografischen codierten Mediums 208 wie durch den Aktor 205 getrieben gelenkt. Wenn die Lichtquelle 206 ein Laser ist, kann eine Impulssteuerung des Lasers 206 durchgeführt werden, um die Synchronisation des kohärenten Lichts 211 mit dem holografischen codierten Medium 208 zu steuern.
In Kasten 308 wird das kohärente Licht 211 von der Lichtquelle 206 zu einem zweiten Zeitpunkt für eine Synchronisation mit einem zweiten Abschnitt 224, 224.1 des holografischen codierten Mediums 208 wie durch den Aktor 205 getrieben gelenkt. Der erste Abschnitt 222, 222.1 und der zweite Abschnitt 224, 224.1 des holografischen codierten Mediums 208 können verschiedenen holografischen Elementen 220, 220.1 entsprechen, wobei das holografische Muster 209 zwischen mehreren holografischen Elementen 220, 220.1 an dem holografischen codierten Medium 208 verteilt ist und das Steuern der Synchronisation des kohärenten Lichts 211 von der Lichtquelle 206 auf einer Pro-holografisches Element-Basis durchgeführt wird. Wie zuvor in Bezug auf 5 und 6 beschrieben können die holografischen Elemente 220, 220.1 eine nicht einheitliche Größe mit unregelmäßigen Formen aufweisen, die ausgestaltet sind, um mit einer oder mehreren Konturen der Projektionsfläche 202, 202' zusammenzupassen.
In Kasten 310 wird das projizierte digitale Bild 210, 210' an einer Projektionsfläche 202, 202' auf der Grundlage des Lenkens des kohärenten Lichts 211 zu unterschiedlichen Abschnitten des holografischen Musters 209 zu verschiedenen Zeitpunkten erzeugt. Das projizierte digitale Bild 210, 210' kann ein nicht homogenes Lichtmuster, eine Kontur einer geometrischen Form, ein Logo, ein alphanumerisches Zeichen oder eine beliebige Kombination der vorstehenden Lichtmuster sein. Ferner kann das projizierte digitale Bild 210, 210' als animiertes Bild projiziert werden, das Lichtmuster umfasst, die sich über eine Zeitdauer ändern. Die Projektionsfläche 202, 202' kann eine Windschutzscheibe 202.1 des Fahrzeugs 100 und/oder ein Rückspiegel 202.2 des Fahrzeugs 100 und/oder ein Außenspiegel 202.3, 202.4 des Fahrzeugs 100 und/oder eine innere Fläche 202.5 des Fahrzeugs 100 und/oder eine Fläche außerhalb des Fahrzeugs 100, wie beispielsweise der Boden 240, sein. Das Verfahren 300 endet in Kasten 312.
Während die Erfindung in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird Fachleuten deutlich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und Elemente durch Äquivalente von diesen ersetzt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Abwandlungen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang dieser abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die bestimmten offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern die Erfindung umfasst alle Ausführungsformen, die in den Schutzumfang der Anmeldung fallen.

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen und Anzeigen eines projizierten digitalen Bilds, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Aktor; ein holografisches codiertes Medium, das ein holografisches Muster umfasst, wobei das holografische codierte Medium in funktionaler Verbindung mit dem Aktor angeordnet ist; eine Lichtquelle, die ausgestaltet ist, um ein kohärentes Licht zu erzeugen und in optischer Verbindung mit dem holografischen codierten Medium angeordnet ist; und einen Controller, der dazu dient, eine Synchronisation des kohärenten Lichts von der Lichtquelle mit einer Position des holografischen codierten Mediums wie durch den Aktor getrieben zu steuern, um das projizierte digitale Bild basierend auf einem Lenken des kohärenten Lichts zu verschiedenen Abschnitten des holografischen Musters zu verschiedenen Zeitpunkten an einer Projektionsfläche zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das holografische Muster zwischen mehreren holografischen Elementen an dem holografischen codierten Medium verteilt ist, und der Controller dazu dient, eine Synchronisation des kohärenten Lichts von der Lichtquelle auf einer Pro-holografisches Element-Basis zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die holografischen Elemente eine nicht einheitliche Größe mit unregelmäßigen Formen aufweisen, die ausgestaltet sind, um mit einer oder mehreren Konturen der Projektionsfläche zusammenzupassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle einen Laser umfasst und der Controller dazu dient, den Laser impulszusteuern, um eine Synchronisation des kohärenten Lichts mit dem holografischen codierten Medium zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Aktor und der Controller in Ansprechen auf eine detektierte Zustandsänderung eines Fahrzeugs arbeiten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das holografische codierte Medium eine optische Platte ist und der Aktor ein Motor ist, der dazu dient, die optische Platte zu drehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Aktor eine piezoelektrische Einrichtung ist, die dazu dient, das holografische codierte Medium schwingen zu lassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das projizierte digitale Bild ein nicht homogenes Lichtmuster, eine Kontur einer geometrischen Form, ein Logo, ein alphanumerisches Zeichen oder eine beliebige Kombination der vorstehenden Lichtmuster umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das holografische Muster und der Controller ausgestaltet sind, um das projizierte digitale Bild als animiertes Bild, das Lichtmuster umfasst, die sich über eine Zeitdauer ändern, zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung in einem Fahrzeug angeordnet ist und die Projektionsfläche eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs und/oder einen Rückspiegel des Fahrzeugs und/oder einen Außenspiegel des Fahrzeugs und/oder eine innere Fläche des Fahrzeugs und/oder eine Fläche außerhalb des Fahrzeugs umfasst.