DE68916028T2

DE68916028T2 - Anzeigesichtsystem.

Info

Publication number: DE68916028T2
Application number: DE68916028T
Authority: DE
Inventors: John Banbury
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: Qinetiq Ltd
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1989-09-25
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2009-09-26
Also published as: JPH04500869A; US5243448A; GB9109005D0; DE68916028D1; EP0436662B1; ATE107045T1; WO1990003590A1; GB8822731D0; EP0436662A1; JP3034889B2; GB2244821B; GB2244821A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge mit einem Head-up- Anzeigesystem, insbesondere auf Land- oder Wasserfahrzeuge oder Hubschrauber. Head-up-Anzeigen, die Hinweise oder Maßangaben einer beliebigen Aussicht eines Piloten überlagert anzeigen, wurden ursprünglich für Hochgeschwindigkeitsmilitärflugzeuge entwickelt und gehören nun zu deren normaler Ausstattung. Ihr Vorteil ist, daß sie einem Piloten wesentliche Information darbieten, ohne daß er seinen Blick umrichten oder (falls kollimiert) nachakkomodieren muß. Dies wäre auch ein Vorteil bei Land- und Wasserfahrzeugen und Hubschraubern, doch ist es bei solchen Anwendungen bevorzugt, weniger kostspielige Head-up-Anzeigesysteme zu entwickeln.
Ein wesentliches Problem bei allen Head-up- Anzeigen ist, ausreichenden Kontrast zwischen der Anzeige und dem Hintergrund sicherzustellen, und unerwünschte Reflexionen von Umgebungslicht von der Anzeigeeinheit zu minimieren, die den Kontrast und die Sichtbarkeit der Anzeigehinweise erheblich beeinträchtigen können. Bei vielen Konstruktionen für die Verwendung in Militärflugzeugen werden kostspielige leuchtstarke Anzeigeröhren benutzt, um einen ausreichenden Kontrast zu erhalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine vielfarbige Head-up-Anzeige anzugeben, bei der ein vergleichsweise einfaches und preiswertes System verwendet wird, und bei der der Anteil an Umgebungslicht, das von der Anzeige in das Blickfeld des Beobachters reflektiert werden kann, beträchtlich verringert wird.
Die britische Patentanmeldung GB-A-2197728A beschreibt ein Head-up-Anzeigesystem bei dem Licht von einer Anzeigeeinheit, die unterhalb einer nach außen gerichteten Blickrichtung eines Beobachters angeordnet ist, durch ein holographisches Bewegungselement vorwärts auf ein die Blickrichtung kreuzendes holographisches Reflexionselement geworfen wird. Dieses System wird gestört durch den Einfall von Licht, insbesondere von Sonnenlicht aus nahezu vertikalen Richtungen auf das Beugungselement, von wo das Licht zum Reflexionselement und somit in die Augen des Beobachters gebeugt wird.
Diese Erfindung umfaßt ein Fahrzeug mit einem Head-up- Anzeigesystem zum einer von einem Beobachter im Fahrzeug gesehenen, vorwärts gerichteten Aussicht überlagerten, Darstellen einer optischen Informationsanzeige, wobei das System Anzeigemittel zum Erzeugen einer Informationsanzeige, ein optisch durchlässiges Beugungselement, das so unterhalb der Blickrichtung des Beobachters auf die Aussicht angeordnet ist, daß Licht von dem Anzeigemittel, wenn es in Gebrauch ist, aus einer Richtung unterhalb und vor dem Beugungselement auf dieses einfällt und durch das Beugungselement auf eine teilreflektierende Oberfläche transmittiert und gebeugt wird, die in der Blickrichtung des Beobachters auf die Aussicht liegt, und dort zum Auge des Beobachters reflektiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Beugungselement gegen aus eine horizontale Position geneigt ist, daß der hintere Teil des Elements niedriger als der vordere Teil liegt.
Licht fällt auf das Beugungselement besser aus einer Richtung unterhalb und vor dem Beugungselement (d.h. näher am Fahrzeugvorderende), als von unterhalb und hinter dem Beugungselement, um eine größere Unterdrückung von unerwünschtem Umgebungslicht zu erreichen.
Die teilreflektierende Oberfläche kann die Windschutzscheibe des Fahrzeugs oder eine getrennte Zusammenführung sein. Eine solche Zusammenführung, die zwischen der Windschutzscheibe und dem Beobachter angeordnet würde, kann so anpaßbar sein, daß das von seiner Oberfläche abreflektierte Licht für Beobachter unterschiedlicher Größe sichtbar ist. Die Windschutzscheibe oder Zusammenführung kann eine Beschichtung mit einem Schmalbandfilter haben, die bei der Anzeigelichtwellenlänge reflektiert, ohne die Transmission der Aussicht wesentlich zu reduzieren und die die Verringerung unerwünschter Wirkungen von Umgebungsstreulicht unterstützt. Die Zusammenführung kann relativ dünn und eben sein, und sollte verwendet werden, wenn eine Krümmung der Windschutzscheibe das vom Beobachter gesehene Bild der Anzeige verzerren würde. Ferner kann sie in einem Winkel angeordnet werden, die für die Beobachtung und die Unterdrückung unerwünschter Reflexionen günstiger sein kann.
Bei den meisten Anordnungen liegt der optimale Wert des Neigungswinkels des Beugungselements gegen die Horizontale, φ, zwischen 5º und 30º. Diese Neigung des Beugungselements macht es leichter, unerwünschte Aufwärtsreflexionen zu maskieren oder vom Beobachter abzuschirmen, ohne dessen Blick auf die Anzeigeinformation einzuschränken.
Ein hoher Wert des Beugungswinkels θ des Beugungselements ist vorteilhaft hinsichtlich der Reflexion von Sonnenlicht. Bei den meisten Anordnungen liegt der optimale Wert von θ zwichen 5º und 45º. Vorzugsweise ist der Beugungswinkel θ so, daß der zentrale Strahl des Blickfelds des Head-up-Anzeigesystems in das Beugungselement unter einem zur Windschutzscheibe parallelen oder sich von dieser entfernenden Winkel eintritt. Unter solchen Bedingungen ist die Unterdrückung von externem Sonnenlicht weiter verbessert. Der Wert von θ und die Gesamtgeometrie des Head-up-Anzeigesystems sind vorzugsweise so, daß nur Beugung erster Ordnung die Augen des Beobachters erreicht, d.h., so daß nullte, zweite und höhere Ordnungen aus dem Blickfeld des Beobachters herausgebeugt werden. Diese Maßnahme trägt zur Unterdrückung unerwünschter Streureflexionen bei, da das Beugungselement passierendes Umgebungslicht Dispersion über einen Winkelbereich erfährt und nur ein Teil davon die Anzeigeeinheit erreicht, um anschließend ins Auge des Beobachters zurückreflektiert zu werden.
Das transmittierende Beugungselement kann die Form einer jeden der drei bekannten Arten von Hologrammen, nämlich Amplituden-, Phasen- oder Oberflächenprofilhologramm, annehmen. Ihre optischen Eigenschaften und Herstellungsverfahren sind in der Literatur gut beschrieben (s. z.B. H.M. Smith, "Principles of Holography", J. Wiley 1969). Amplitudenhologramme sind jedoch für diese Anwendung am wenigsten bevorzugt, aufgrund des Ausmaßes der von ihnen erzeugten Streuung und ihrer niedrigen Effizienz. Oberflächenprofilhologramme haben eine sehr große Winkelbandbreite, die die Unterdrückung von Scheinbildern schwieriger macht. Sie können jedoch einfach und mit geringen Kosten vervielfältigt werden. Transmissions- und Reflexionshologramme können mit dem bekannten Verfahren hergestellt werden, bei dem die Interferenz zwischen zwei aus einer gemeinsamen Laserquelle abgeleiteten kohärenten Lichtstrahlen benutzt wird, um Interferenz streifen auf einer mit Photolack beschichteten Scheibe zu bilden. Zur Erzeugung eines Transmissionshologramms werden die zwei Strahlen auf dieselbe Seite der Scheibe gerichtet, im Fall eines Reflexionshologramms auf gegenüberliegende Seiten der Scheibe. Um einen transmittierenden oder reflektierenden Hologramm Abbildungs- oder Brechkraft zu verleihen, kann das genaue Streifenmuster fixiert werden durch Verwendung von kohärenten Strahlen, die von einem beliebigen Paar konjugierter Positionen ausgehen, die entsprechend der Brennweite für diese Abbildungskraft angeordnet sind.
Alternativ kann das Beugungselement ein Beugungsgitter sein.
Es ist bevorzugt, daß die Anzeigeeinrichtung Licht in einem oder mehreren schmalen spektralen Bändern erzeugt. Die Anzeigeeinrichtung kann unterhalb des Armaturenbretts angeordnet sein. Obwohl eine geeignete beleuchtete Flüssigkristallanzeige verwendet werden könnte, ist bevorzugt, die Anzeige mit einer Flood-gun-Kathodenstrahlröhre zu erzeugen, wie z.B. in den Patenten GB-1236776, GB-1569973 und GB- 2131225 beschrieben erzeugt wird. Solche Flood-gun-Röhren sind relativ preiswert und können leuchtstarke vielfarbige Anzeigen erzeugen. Die für diese Anwendung geeignetsten Phosphore sind P43, p44 und P53 (grün) und P56 (rot), wegen ihres schmalbandigen Signals. Schmalbandige Anzeigen sind bevorzugt, damit die vom Beugungselement erzeugte Dispersion in tolerierbaren Grenzen gehalten wird. Geeignete Schmalbandfilter, die über die Anzeigephosphore plaziert werden können, verringern den Wellenlängenbereich, in dem Sonnenlicht vom Anzeigeschirm zurückgeworfen werden kann.
Eine Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Erzeugung einer vielfarbigen Anzeige durch Überlagern von Bildern von roten, grünen und (wenn nötig) blauen Phosphoren. Bei einfacheren Anlagen kann ein Phosphor allein verwendet werden, was eine einfarbige Anzeige ergibt.
Das Licht der Anzeige kann direkt auf das Beugungselement einfallen, oder es kann einem gefalteten Weg folgen, bei dem es von einem Reflexionselement reflektiert wird, bevor es das transmittierende Beugungselement erreicht. Ein gefalteter Weg kann bei manchen Anlagen günstiger sein, je nach Volumen und Form des unter dem Armaturenbrett des Fahrzeugs verfügbaren Raums. Außerdem ermöglicht die gefaltete Anordnung, daß das endgültige Bild dem Beobachter weiter entfernt erscheint. Dies kann natürlich auch erreicht werden, indem dem transmittierenden Beugungselement und/oder dem reflektierenden Element Abbildungskraft verliehen wird. In diesen Fällen wird die Brennweite vorzugsweise relativ lang gehalten, so daß die resultierenden Abbildungsfehler minimal gehalten werden. Im Fall einer Vielfarbanzeige, in der z.B. ein roter und einer grüner Phosphor verwendet werden, ermöglicht die Verwendung einer geringen zusätzlichen Abbildungskraft für das grüne Wellenlängenband relativ zum roten Wellenlängenband eine Anpassung der Brennweiten und Bildvergrößerungen dieser beiden Farben, d.h. die vom Beugungselement eingeführte Longitudinaldispersion wird kompensiert. Ein nach den oben angeführten bekannten Verfahren hergestelltes Reflexionshologramm kann diesem Zweck befriedigend dienen. Vom Beugungselement erzeugte laterale Dispersion (insbesondere bei großen Werten von θ) kann auch kompensiert werden, indem ein Gitter in eines der reflektierenden Elemente eingefügt wird. Auch dies kann durch bekannte holographische Verfahren erreicht werden. Indem die Gesamtdispersion in dem gesamten Head-up-Anzeigesystem kontrolliert wird, können die Bilder von den physikalisch getrennten roten und grünen Phosphoren im Blickfeld des Beobachters überlagert oder näher zusammengebracht werden. Daher kann eine Anordnung mit roten und grünen Phosphoren Bilder in rot, orange, gelb und grün erzeugen, und die oben erwähnten Dispersonskorrekturmaßnahmen bewahren die Schärfe des Bildes.
Die Anzeigeeinheit kann hergestellt werden, um bei Bedarf ausgewählte spezifische Anzeigen zu erzeugen, von denen manche Warnhinweise, vorzugsweise rot oder orange gefärbt, sein können und manche Messwerte, z.B. der Geschwindigkeit, der Motordrehzahl oder von Temperaturen, angeben können, die vorzugsweise grün gefärbt sind, möglicherweise aber gelb, orange oder schließlich rot werden können, wenn die Messung einen unerwünschten Zustand, z.B. Überschreiten eines Geschwindigkeitsgrenzwerts oder Überhitzung anzeigt.
Die Prinzipien der Dispersionskorrektur können weiter ausgedehnt werden auf einen dritten (blauen) Kanal, wobei die roten, grünen und blauen Phosphore physikalisch getrennt, in dem vom Beobachter gesehenen endgültigen Bild aber aufgrund der unterschiedlichen Dispersionseffekte bei den unterschiedlichen Wellenlängen überlagert sind. Das rote Element hat die größte Dispersion, verwendet aber einen Phosphor mit dem schmalsten Emissionsband.
(Korrektur von Abbildungsfehlern und Dispersion bei Vielelementhologrammen ist für transmittierende Elemente in Applied Optics Band 11, Nr. 8 (1972), Seiten 1686 - 1696 von L.N. Latta beschrieben worden).
Ein undurchsichtiger Schirm kann zwischen dem Beobachter und dem Beugungselement angeordnet werden, um Aufwärtsreflexionen von Umgebungslicht vom Beugungselement in Richtung der Augenposition des Beobachters zu verhindern. Der Schirm kann Teil des Armaturenbretts des Fahrzeugs sein. Andere Blenden und lichtabsorbierende Oberflächen können unterhalb des Armaturenbretts an Stellen angeordnet werden, an denen sie am wirksamsten sind, um die Eintrittswinkel von Sonnenlicht zu verringern, über die die Anzeigeoberfläche erreicht werden kann. Ein gewölbter Schmalbandfilter kann über dem Beugungselement angeordnet werden, so daß alle anderen Wellenlängen, die unerwünschtes Umgebungslicht bilden, absorbiert oder (je nach Art des verwendeten Filters) von den Augen des Beobachters fortreflektiert werden, daß aber schmalbandiges Licht von der Anzeige zum Beobachter transmittiert wird.
Als Beispiel werden nun einige Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, von denen:
Fig. 1 ein Schemadiagramm ist, das die Anordnung der wesentlichen Bestandteile eines Head-up-Anzeigesystems gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2, 3 und 4 jeweils Schemata alternativer einfarbiger Head-up-Anzeigesysteme gemäß der Erfindung sind;
Fig. 5 ein Schema eines Vielfarb-Head-up-Anzeigesystems gemäß der Erfindung ist;
Fig. 6 Verfahren zur Kompensation der seitlichen Dispersion zeigt, und
Fig. 7 eine Darstellung einer bevorzugten Anzeigeform ist.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt die Windschutzscheibe 1 eines Fahrzeugs, das ein Auto, ein LKW, ein Schiff oder ein Helikopter sein kann. Eine Anzeigeeinheit 2, die eine Floodgun- Kathodenstrahlröhre wie in Patent GB-2 131 225 beschrieben ist, ist unterhalb und vor einem transmittierenden Beugungselement 3 angeordnet, das seinerseits ein wenig unterhalb der Windschutzscheibe 1 angeordnet ist. Das Beugungselement 3 ist ein Oberflächenprofil-Transmissionshologramm, das als mechanische Kopie einer Vorlage erzeugt ist, die durch bekannte Verfahren gebildet ist, die die Belichtung von Photolackmaterial durch ein Muster von Interferenzstreifen umfassen. Es ist ausgelegt, um das schmalbandige Licht von der Anzeigeeinheit 2 um einen Winkel θ zu beugen, der im Bereich 5º ≤ θ ≤ 45º liegt. Wie gezeigt ist das Beugungselement von der Windschutzscheibe 1 in Richtung des Hinterendes des Fahrzeugs unter einem Winkel φ gegen die Horizontale geneigt, der im Bereich 5º ≤ φ ≤ 30º liegt. Ein undurchsichtiger Schirm 4 ist passend angeordnet, um an der Augenpositon 5 des Beobachters die direkte Beobachtung möglicher Spiegelreflexionen vom Beugungselement 3 zu verhindern. Ein Teil des Schirms 4a, der mit einer lichtabsorbierenden Oberfläche versehen ist, unterstützt auch die Verringerung unerwünschter Reflexionen am Auge des Beobachters.
Die Pfeile 6a, 6b, 6c stellen den optischen Weg des Lichts von der Anzeigeeinheit 3 durch das Beugungselement 3 über eine Reflexion in der Windschutzscheibe 1 zur Augenposition 5 des Beobachters dar. Pfeile 7a - 7d stellen Strahlen von Umgebungslicht dar, die unter verschiedenen Winkeln auf die Vorderseite der Windschutzscheibe 1 einfallen. Die bevorzugte Position des Beugungselements 3 etwas unterhalb des Unterendes der Windschutzscheibe 1 schirmt es gegen die flachsten Strahlen 7a ab. Etwas steilere Strahlen 7b und 7c können das Beugungselement 3 erreichen und Spiegelreflexionen hervorrufen, doch ist die undurchsichtige Abschirmung 4 angeordnet, um diese Reflexionen und die regenbogenmäßig gebeugten Reflexionen von der Oberfläche abzufangen, die anderenfalls das Auge des Beobachters erreichen würden.
Nahezu vertikales Umgebungslicht 7d, das die Windschutzscheibe abwärts durchquert, erreicht das Beugungselement 3 und etwas von ihm kann aufwärts reflektiert werden, doch die Neigung des Beugungselements lenkt viel von diesem Streulicht in Richtung des Fahrzeugdachs, und nur die Reflexionen innerhalb des relativ schmalen Winkelbereichs können in das Blickfeld des Beobachters eindringen. Das Beugungselement 3 ist für hohe Transmission ausgelegt und kann eine Antireflexbeschichtung an seiner Oberseite haben. Daher geht das meiste nahezu vertikale Umgebungslicht, das das Beugungselement 3 erreicht, durch dieses hindurch und wird durch den Beugungseffekt des Elements 3 spektral zerlegt; nur ein relativ schmaler Anteil dieses Lichts erreicht die Oberfläche der Anzeigeeinheit 2, wo es unerwünschte Reflexionen hervorrufen kann.
Die relativen Positionen der Windschutzscheibe 1, des Beugungselements 3 und des Schirms 4 sind so, daß die Strahlen 7a - 7c das Auge 5 des Beobachters nicht als Einfachreflexionen erreichen können. Dadurch kommt eine hohe Gesamtunterdrückung des Sonnenlichts in einem großen Winkelbereich zustande.
Die Anzeige kann vom unteren Teil der Windschutzscheibe abreflektiert beobachtet werden. Dieser untere Teil würde bei einem Auto sonst die Motorhaube abdecken und ist daher entfernt von Straßenmarkierungen und anderen Gegenständen, die ein Fahrer des Fahrzeugs klar sehen muß.
Fig. 2 zeigt ein alternatives Head-up-Anzeigesystem, bei dem Licht von der Anzeigeeinheit 2 einem gefalteten Weg folgt, bevor es auf das Beugungselement 3 einfällt. Allen Figuren gemeinsame Merkmale sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Bei dieser Ausgestaltung wird Licht von einer Flood-gun-Kathodenstrahlröhre 2 mit einem roten Y&sub2;O&sub3;:Eu - Phosphor (P56) durch einen geeigneten roten Filter 8 gefiltert, so daß auf das Beugungselement 3 einfallendes Anzeigelicht eine so geringe spektrale Bandbreite wie möglich hat. Der Filter kann auch verhindern, daß Umgebungslicht außerhalb des Anzeigespektralbands auf das Beugungselement 3 zurückreflektiert wird. Dieser Phosphor stellt in Verbindung mit dem roten Filter sicher, daß vom Beugungselement 3 verursachte Dispersion dem Beobachter weniger auffällt. Ein gefalteter Weg wird erreicht durch die Verwendung eines ebenen Spiegels 9 (dies könnte auch ein Schmalbandreflektor sein) . Ein Teil des Armaturenbretts 6 des Fahrzeugs, das eine Head-down-Anzeige 10 enthält, wirkt als Schirm gegen unerwünschtes Umgebungslicht. Die Pfeillinien in der Figur geben die Wege von Lichtstrahlen an, die durch das System verlaufen und das (nicht gezeigte) Auge des Beobachters nach einer abschließenden Reflexion an der Windschutzscheibe 1 erreichen. Das Schema zeigt auch, wie ein solches System eine Head-up-Anzeige erzeugen kann, die in einem Gesamtblickfeld von 40 in der Vertikalen sichtbar ist. Die mittellinie der Anzeige bildet einen Winkel von -7,5º zur durch das Fahrzeug definierten Horizontalen, d.h. der 0º - Linie.
Einer in Fig. 3 gezeigte alternative gefaltete Anordnung enthält eine Flood-gun-Kathodenstrahlröhre 2 mit einem grünen Phosphor (z.B. P43) . Zusätzliche Hilfen zur Verringerung unerwünschter Reflexionen umfassen geschwärzte Blenden 11a und 11b und einen gewölbten grünen Schmalbandfilter 12, der in der Nähe des Beugungselements 3 über diesen angeordnet ist. Das reflektierende Element 9 ist z.B. ein ebener Spiegel oder Schmalbandreflektor (wie im Beispiel von Fig. 2). Diese Ausgestaltung kann für manche Anlagen günstiger als die aus Fig. 2 sein. Diese Ausgestaltung würde mit einem roten Phosphor und einem gewölbten roten Filter genausogut funktionieren.
In Fig. 4 wird das endgültige Bild abreflektiert von einer von der Windschutzscheibe 1 getrennten Zusammenführung 13 beobachtet. Licht von einer einfarbigen Flood-gun-Kathodenstrahlröhre 2 wird auf das Beugungselement 3 durch ein Reflexionselement 14 reflektiert, das ein Gitter enthält. Diese Reflexionselement 14 beugt einen einfallenden Strahl um einen Winkel ψ, um die vom Beugungselement hervorgerufene Dispersion zu korrigieren, so daß ein scharfes (endgültiges) Bild vom Beobachter gesehen wird. Im Fall einer grünen Anzeige mit einem P43-Phosphor werden die drei zentralen Hauptemissionslinien bei ungefähr 543 nm, 545 nm und 548 nm im endgültigen Bild durch die Dispersionswirkung des Beugungselements 3 und des Reflexionselements 14 überlagert. Die schwächeren roten, orangen und blauen Seitenbänder können durch einen geeigneten, über dem Phosphor angeordneten grünen Filter unterdrückt werden.
Fig. 5 zeigt ein Head-up-Anzeigesystem, mit dem Vielfarbbilder in rot, grün, orange und gelb angezeigt werden können. Zwei Flood-gun-Kathodenstrahlröhren 2a und 2b werden in dieser Ausgestaltung verwendet, die rote bzw. grüne Phosphore haben und jeweils mit einem passenden Schmalbandfilter 8a und 8b ausgerüstet sind. Das vom Beobachter gesehene endgültige Bild wird von einer Windschutzscheibe 1 abreflektiert, die einen schmaleren Winkel zur Horizontalen bildet als die in den vorher beschriebenen Beispielen dargestellte Windschutzscheibe. Geschwärzte Blenden 11a und 11b helfen, unerwünschte Reflexionen abzuschneiden. Ein Reflexionselement 15 reflektiert Licht von beiden Anzeigen 2a und 2b auf das Beugungselement 3. Das Reflexionselement 15 ist ein holographisches Vielschichtelement, das folgende Eigenschaften hat. Erstens wirkt es als ebener Schmalbandreflektor für rotes Licht. Zweitens enthält es ein Gitter, das grünes Licht in einem für die Kompensation der vom Beugungselement 3 verursachten seitlichen Dispersion ausreichenden Ausmaß beugt. Drittens besitzt es eine geringe positive Abbildungskraft, die für grünes größer als für rotes Licht ist, so daß die vom Beugungselement 3 erzeugte Längsdispersion auch kompensiert wird. Der Abstand der zwei Anzeigen 2a und 2b und die vom Beugungselement 3 und dem Reflexionselement 15 erzeugte Dispersion sind so gewählt, daß das rote und das grüne Bild im Blickfeld des Beobachters überlagert werden. Durch Steuerung der relativen Helligkeit der roten und grünen Anzeige können auch die Zwischenfarben Orange und Gelb angezeigt werden.
Fig. 4 und 5 zeigen zwei Systeme, bei denen die vom Beugungselement 3 verursachte seitliche Dispersion kompensiert werden kann. Fig. 6a - 6c zeigen 3 weitere alternative Verfahren zum Kompensieren der Dispersion. Das System aus Fig. 6a erfordert ein zusätzliches Beugungselement 16, das in die dem Element 3 entgegengesetzte Richtung beugt. Dieser Fall entspricht dem im obengenannten Artikel von Latta beschriebenen Verfahren. In Fig. 6b transmittiert das Vielschichtelement 17 im Roten und reflektiert und beugt im Grünen. In Fig. 6c transmittiert und beugt das Vielschichtelement 18 im Grünen und reflektiert im Roten.
Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Form für Anzeigedarstellungen, bei denen Hinweise, Buchstaben oder Ziffern in Umrißform, als dunkle oder nicht leuchtende Flächen 19 auf einem leuchtenden Hintergrund 20 dargestellt werden. Diese Form der Darstellung wird als die wirksamste angesehen, da sie die Beleuchtung in jeder Anzeige maximiert, und da die Flood-gun- oder Flüssigkristallanzeige vorgegebene Anzeigen an festgelegten Stellen im Blickfeld darbietet und Anwender schnell lernen werden, farbiges Leuchten an einer jeden Stelle mit der zugehörigen Meldung in Verbindung zu bringen, und da Farbränder oder Doppelbildeffekte aufgrund von Dispersion als weniger störend angesehen werden, wenn diese Umrißform der Anzeige verwendet wird. Wenn ein schmalbandiger grüner Phosphor (z.B. P43) für die Anzeige in Verbindung mit dem niedrigeren Bereich des Winkels 8 (z.B. 5º -15º) verwendet wird, dann erzeugt dieses System eine akzeptable Anzeige von dunklen Buchstaben auf leuchtendem (grünem) Hintergrund. Für beste Ergebnisse sollten die vom P43-Phosphor emittierten schwachen roten und blauen Linien ausgefiltert werden, z.B. indem ein passender Zelluloidfilter über der Anzeigeoberfläche angeordnet wird.

Claims

1. Fahrzeug mit einem Head-up-Anzeigesystem zum einer von einem Beobachter (5) im Fahrzeug gesehenen, vorwärts gerichteten Aussicht überlagerten Darstellen einer optischen Informationsanzeige, mit Anzeigemitteln (2) zum Erzeugen einer Informationsanzeige, einem optisch transmittierenden Beugungselement (3), das unterhalb der Blickrichtung des Beobachters auf die Aussicht so angeordnet ist, daß Licht vom Anzeigemittel (2), wenn es in Gebrauch ist, auf das Beugungselement (3) aus einer Richtung unterhalb und vor dem Beugungselement (3) auf dieses einfällt und durch das Beugungselement (3) auf eine teilreflektierende Oberfläche (1) transmittiert und gebeugt wird, die in der Blickrichtung des Beobachters auf die Aussicht liegt, und dort zum Auge des Beobachters (5) reflektiert wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Beugungselement (3) gegen eine horizontale Position so geneigt ist, daß der hintere Teil des Elements niedriger als der vordere Teil liegt.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1 mit einem undurchsichtigen Schirm (4), der zwischen der Position des Beobachters und dem Beugungselement (3) angebracht ist, um Spiegelreflexionen von Umgebungslicht vom Beugungselement (3) in Richtung der Augenposition des Beobachters abzusperren.

3. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das transmittierende Beugungselement (3) Abbildungskraft besitzt.

4. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Reflexionselement (9), das zwischen dem Anzeigemittel (2) und dem Beugungselement (3) angeordnet ist.

5. Fahrzeug nach Anspruch 4, bei dem das Reflexionselement (9) Abbildungskraft besitzt.

6. Fahrzeug nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem das Reflexionselement (9) ein Gitter enthält, um Dispersion vom Anzeigemittel (2) einfallendem Licht hervorzurufen, um vom Beugungselement (3) hervorgerufene Dispersion zu kompensieren.

7. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem zweiten transmittierenden Beugungselement (16) zum Erzeugen von Dispersion von Licht vom Anzeigemittel (2), um vom Beugungselement (3) hervorgerufene Dispersion zu kompensieren.

8. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anzeigemittel (2) eine Flood-gun-Kathodenstrahlröhre enthält, die geeignet ist, Anzeigelicht in einem oder mehreren schmalen Spektralbändern zu erzeugen.

9. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anzeigemittel (2) geeignet ist, Information in Umrißform, als nichtleuchtendes Symbol, Ziffern oder Beschriftung auf einer leuchtenden Fläche (19) darzustellen.