DE3532120C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft ein holographisches Wiedergabesystem für ein Kraftfahrzeug zur Sichtbarmachung optischer Informationen, beispiels­ weise einer Instrumentenanzeige, innerhalb des Blickfeldes des Fah­ rers, mit einem für die sichtbare Strahlung teilweise durchlässigen, im Blickfeld des Fahrers in der Windschutzscheibe integrierten Reflexionshologramm, das einerseits die Durchsicht gestattet und ande­ rerseits ein virtuelles Bild der optischen Informationen in das Blick­ feld des Fahrers projiziert.
In der nicht vorveröffentlichten DE 35 23 032 A1 ist ein holographi­ sches Wiedergabesystem dieser Art beschrieben, bei dem eine visuelle Instrumentenanzeige durch zwei parallel zueinander angeordnete geome­ trisch gleiche Hologramme mit Hohlspiegelcharakter in das Sichtfeld des Fahrers eingespiegelt wird. Das eine der beiden Hologramme ist unterhalb der Instrumententafel angeordnet, das andere planparallel an der Windschutzscheibe angeordnet oder in der Windschutzscheibe inte­ griert. Durch die Anordnung zweier geometrisch gleicher Hologramme mit Hohlspiegelcharakter soll eine verbesserte holographische Dispersions­ korrektur erreicht werden. Damit dieses Ziel erreicht wird, müssen nicht nur die beiden Hologramme die gleiche Hologrammstruktur aufwei­ sen, sondern es müssen auch die Träger der beiden Hologramme eine ab­ solut identische geometrische Gestalt haben, was sich bei einem in der Windschutzscheibe ingerierten Hologramm nur erreichen läßt, wenn es sich um ebene Windschutzscheiben handelt. Außerdem sollen die Holo­ gramme breitbandige Reflexionseigenschaften aufweisen, was zur Folge hat, daß die Durchsicht durch das in der Windschutzscheibe integrierte Hologramm entsprechend verringert ist.
Aus der EP 01 04 115 A2 ist ein ebener holographischer Spiegel be­ kannt, bei dem die Reflexionsebene mit der Hologrammebene einen Winkel einschließt, so daß, bezogen auf die Normale zur Hologrammebene, der Refle­ xionswinkel unterschiedlich vom Einfallswinkel ist. Dieser bekannte holographische Spiegel soll in moderen Flugzeugen zum Einsatz kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein holographisches Wieder­ gabesystem der eingangs genannten Art mit einfacherem Aufbau bereitzu­ stellen, dessen Hologramm die Durchsicht nicht oder allenfalls nur unwesentlich beeinträchtigt und das bei Integrierung des Hologramms in die Windschutzscheibe keine geometrische Verzerrung der Abbildung hervorruft.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei gattungsgemäßen Einrichtungen durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:
  • a) die Windschutzscheibe ist gekrümmt,
  • b) das Reflexionshologramm hat bei der durch die Form der Windschutz­ scheibe vorgegebenen geometrischen Krümmung die Funktion eines ebe­ nen Spiegels, und
  • c) das Reflexionshologramm hat schmalbandig selektiv reflektierende Eigenschaften, die auf das monochromatische Licht schmaler Band­ breite der zu reflektierenden optischen Signale abgestimmt ist.
Infolge der schmalbandig reflektierenden Eigenschaften des Reflexions­ hologramms ist eine Dispersionskorrektur durch ein zweites Hologramm nicht erforderlich, so daß das Wiedergabesystem nur ein einziges Re­ flexionshologramm benötigt, das in der Windschutzscheibe integriert ist. Ferner ist infolge der schmalbandigen Reflexion die Lichttrans­ mission insgesamt so groß, daß die Durchsicht durch das Hologramm nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Außerdem erfolgt bei dem erfin­ dungsgemäßen System eine verzerrungsfreie Wiedergabe der abzubildenden Informationen, da die durch die Krümmung der Windschutzscheibe beding­ ten geometrischen Verzerrungen kompensiert werden, indem ein Hologramm zur Anwendung kommt, das trotz der Krümmung des Hologrammträgers die Funktion eines ebenen, das heißt verzerrungsfreien Spiegels hat. Ins­ gesamt wird durch diese verschiedenen Maßnahmen ein holographisches Wiedergabesystem geschaffen, das einfacher und wirkungsvoller ist als die für die Anwendung in einem Kraftfahrzeug bekannten holographischen Wiedergabesysteme.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden Reflexi­ onshologramme entwickelt und in der Windschutzscheibe verwendet, bei denen die Neigungsebene des ebenen holographischen Spiegels von der Neigungsebene der Windschutzscheibe verschieden ist. Auf diese Weise kann unabhängig von den geometrischen Bedingungen des Kraftfahrzeugs und von der vorgegebenen Neigung der Windschutzscheibe das Reflexi­ onshologramm so gestaltet werden, daß die spiegelnde Fläche ihre opti­ male Neigung aufweist. Außerdem lassen sich dadurch, daß der Reflexi­ onswinkel des Hologramms von dem Reflexionswinkel der Glasscheibe ver­ schieden ist, die Doppelbilder, die durch Reflexion an den Glasober­ flächen entstehen, auf einfache Weise ausschalten.
Es ist ferner möglich, das holographische Wiedergabesystem so auszu­ bilden, daß die in das Blickfeld des Fahrers eingespiegelten Signale und optischen Informationen in größerer Entfernung vor dem Fahrzeug scharf abgebildet werden, so daß für den Fahrer das Bild der vor ihm liegenden Straße kombiniert mit den optischen Signalen im Unendlichen erscheint und das Auge auf diese Weise sowohl das Verkehrsgeschehen als auch die optischen Signale gleichzeitig scharf sieht.
Bei der Abbildung spiegelnder Flächen in einem Hologramm entsteht der virtuelle Spiegel durch Ausbildung einer geordneten Gitterstruktur während des Entwicklungsprozesses nach einem geeigneten Belichtungs­ prozeß. Ein eine solche Gitterstruktur aufweisendes Hologramm wird auch als Volumenhologramm bezeichnet. Ein Volumenhologramm dieser Art weist im Gegensatz zu einem Oberflächenhologramm für jede abgebildete spiegelnde Fläche einen optimalen Reflexionswinkel mit einer optimalen Reflexionsfarbe auf. Sowohl der Reflexionswinkel als auch die Reflexionsfarbe lassen sich durch die Belichtung als auch durch den Entwicklungsprozeß steuern.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung eines Reflexionshologramms in der Windschutzscheibe müssen sowohl der Einstrahlungswinkel und der Be­ trachtungswinkel wie auch die Wellenlänge richtig gewählt werden. Erst wenn alle drei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind, werden die Sig­ nale oder Informationen für den Betrachter sichtbar.
In der nachfolgenden Beschreibung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Von den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine Windschutzscheibe in eingebautem Zustand mit einer Anordnung zum Einstrahlen optischer Signale auf die Wind­ schutzscheibe, als vertikaler Schnitt in schematischer Darstellung, und
Fig. 2 eine Windschutzscheibe aus Verbundsicher­ heitsglas mit einem zwischen den beiden Glasscheiben der Verbundglasscheibe angeordneten Reflexionshologramm.
Die in Fig. 1 dargestellte Windschutzscheibe 1 ist als monolithische Glasscheibe dargestellt, doch versteht es sich, daß sie grundsätzlich jeden beliebigen Aufbau haben kann und die erforderlichen Sicherheits­ glaseigenschaften aufweisen muß. Sie ist mit Hilfe eines umlaufenden Gummirahmens 2 in einer Karosserie 3 des Fahrzeugs befestigt. Unterhalb der Windschutzscheibe 1 befindet sich ein Armaturenbrett 4, in dem ein optischer Signalgeber so angeordnet ist, daß die von dem Signalgeber ausgehenden Lichtstrahlen L von einem Reflexionshologramm 6 so reflek­ tiert werden, daß die reflektierten Lichtstrahlen R von Augen 8 des Fahrers wahrgenommen werden. Die in dem Reflexionshologramm 6 ab­ gebildete Spiegelfläche hat eine andere Neigung im Raum als die Glas­ scheibe 1. Dadurch ist der Reflexionswinkel α des Reflexionsho­ logramms größer als der durch die Glasoberflächen bedingte Reflexi­ onswinkel β, und die von den Glasoberflächen reflektierten Licht­ strahlen R′ des Signals gelangen infolgedessen nicht in die Augen 8 des Fahrers, so daß dieser keine störenden Doppelbilder des Signals wahrnimmt.
Bei den optischen Informationssignalen, die in das Gesichtsfeld des Fahrers eingespiegelt werden, kann es sich um die unterschiedlichsten Signale oder Informationen handeln. Beispielsweise kann es sich um Warnsignale handeln, die in bestimmten Situationen aufleuchten. Diese Warnsignale können von Leuchtdioden oder von einem von einer Licht­ quelle durchstrahlten transparenten Informationsträger, wie z. B. einem Diapositiv gebildet werden. In gleicher Weise kann es sich bei den optischen Informationen um die optische Anzeige sich ändernder Größen handeln, wie z. B. um die Fahrzeuggeschwindigkeit, um den Abstand des Fahrzeugs zum vorausfahrenden Fahrzeug oder um beliebige Größen über den Betriebszustand des Fahrzeugs, die mittels einer Flüssigkristal­ lanzeige oder mittels einer Leuchtmatrixe angezeigt werden können.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel liegt das einzuspiegelnde Warnsignal als Diapositiv 9 vor, das von einer Lichtquelle 10 durch­ strahlt wird. Vor dem Diapositiv 9 ist eine Linse 11 mit großem Durch­ messer angeordnet, wobei das Diapositiv 9 in der Nähe des Brennpunktes der Linse 11 angeordnet ist. Anstelle des durchstrahlten Diapositivs 9 können bei der dargestellten Anordnung von oben beleuchtete Vorlagen dienen oder selbstleuchtende Anzeigen, die in Leuchtdioden- oder Flüs­ sigkristalltechnik digital oder analog ausgeführt werden können. Durch die Lupenwirkung der Linse 11 werden diese Informationen von dem Fah­ rer in entsprechender Vergrößerung gesehen. Vor der Linse 11 ist eine transparente Schutzscheibe 12 angeordnet. Je nach Justage der Linse 11 kann die optische Einrichtung so eingestellt werden, daß die Signale von dem Fahrer in einer gewünschten endlichen Entfernung oder aber im Unendlichen wahrgenommen werden.
Die das Reflexionshologramm 6 enthaltende Schicht ist, wie Fig. 2 zeigt, zwischen zwei thermoplastischen Kleberschichten 14, 15 angeord­ net, die zwei Silikatglasscheiben 16, 17 zu einer Verbundsicher­ heitsglasscheibe verbinden.
Zur Herstellung der Reflexionshologramme bedient man sich der hierfür bekannten Verfahren, wobei zweckmäßigerweise mit Ammoniumdichromat sensibilisierte Schichten als Träger des Hologramms verwendet werden.
Die gewünschten Eigenschaften des Reflexionshologramms lassen sich durch geeignete Anordnung bei der Hologrammaufnahme erreichen. So kann z. B. der Charakter einer spiegelnden Fläche dadurch erreicht werden, daß mit einer geeigneten Laseranordnung ein Oberflächenspiegel holo­ graphiert wird. Das in der Gelatineschicht entstehende Beugungsgitter verhält sich dann wie ein selektiver Spiegel, der bei Einstrahlung un­ ter einem bestimmten Einstrahlungswinkel eine gewünschte Wellenlänge des Lichts fast 100%ig reflektiert, während das Hologramm für unter einem anderen Winkel auftreffendes Licht der ausgewählten Wellenlänge hochtransparent ist.
Das Reflexionshologramm für eine gekrümmte Windschutzscheibe mit der Charakteristik eines planen Spiegels kann z. B. in der Weise herge­ stellt werden, daß während der holographischen Abbildung eines ebenen Spiegels das die lichtempfindliche Schicht tragende Substrat so ge­ wölbt wird, daß der Krümmungsradius der das Hologramm enthaltenden Schicht mit dem Krümmungsradius der Windschutzscheibe übereinstimmt.
Zu diesem Zweck wird beispielsweise eine mit der sensibilisierten Dichromat-Gelatine beschichtete transparente Folie zwischen zwei der Wölbung der Windschutzscheiben entsprechend gewölbte Glasscheiben gelegt, und die Glasscheiben werden zusammengepreßt. In diesem ver­ formten Zustand erfolgt die Abbildung des planen Spiegels mit Hilfe einer Laserbelichtungseinrichtung.

Claims (4)

1. Holographisches Wiedergabesystem für ein Kraftfahrzeug zur Sichtbarmachung optischer Informationen, bspw. einer Instrumentenanzeige, innerhalb des Blickfeldes des Fahrers, mit einem für die sichtbare Strahlung teilweise durchlässigen, im Blickfeld des Fahrers in der Windschutzscheibe integrierten Reflexionshologramm, das einerseits die Durchsicht gestattet und andererseits ein virtuelles Bild der optischen Informationen in das Blickfeld des Fahrers projiziert, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
  • a) die Windschutzscheibe ist gekrümmt,
  • b) das Reflexionshologramm hat bei der durch die Form der Wind­ schutzscheibe vorgegebenen geometrischen Krümmung die Funktion eines ebenen Spiegels, und
  • c) das Reflexionshologramm hat schmalbandig selektiv reflektieren­ de Eigenschaften, die auf das monochromatische Licht schmaler Bandbreite der zu reflektierenden optischen Signale abgestimmt sind.
2. Holographisches Wiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungsebene des ebenen holographischen Spiegels von der Neigungsebene der Windschutzscheibe verschieden ist.
3. Holographisches Wiedergabesystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einstrahlungsoptik (11), die die optischen Informationen so einstrahlt, daß das Reflexionshologramm (6) sie in der Nähe der Scheibenebene scharf abbildet.
4. Holographisches Wiedergabesystem nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine Einstrahlungsoptik (11), die die optischen In­ formationen so einstrahlt, daß das Reflexionshologramm (6) sie in großer Entfernung vor der Windschutzscheibe (1) scharf abbildet.
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