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DE3740557A1 - Holographische anzeigevorrichtung fuer automobile - Google Patents

Holographische anzeigevorrichtung fuer automobile

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DE3740557A1
DE3740557A1 DE19873740557 DE3740557A DE3740557A1 DE 3740557 A1 DE3740557 A1 DE 3740557A1 DE 19873740557 DE19873740557 DE 19873740557 DE 3740557 A DE3740557 A DE 3740557A DE 3740557 A1 DE3740557 A1 DE 3740557A1
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Kazuhiko Kimura
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Yazaki Corp
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine holographische Anzeigevorrichtung für ein Automobil und genauer eine holographische Anzeigevorrichtung, die gleichzeitig sowohl ein Abbild der Instrumententafel und ein Hologrammbild anzeigen kann, das von einer holographischen Platte, die vor der Instrumententafel angeordnet ist, mit Hilfe einer reproduzierenden Lichtquelle reproduziert wird.
Vor kurzem sind holographische Anzeigevorrichtungen, die in einem Automobil einsetzbar sind, als neue Anzeigevorrichtungen vorgeschlagen worden. In diesen Vorrichtungen wird eine holographische Platte vor einer Instrumententafel angeordnet, die an einem Instrumentenbrett eines Fahrzeugarmaturenbretts vorgesehen ist, und sie wird von einer Lichtquelle, die ein holographisches Abbild erzeugt, angestrahlt, die vor der holographischen Platte angeordnet ist, um sowohl ein holographisches Abbild, das von der holographischen Platte reproduziert wird, als auch ein Instrumentenabbild darzustellen, das durch die transparente holographische Platte in einem zueinander überlagerten Positionsverhältnis erzielt wird.
In der holographischen Anzeigevorrichtung, wie oben beschrieben, ist die Lichtquelle für die holographische Bildreproduktion normalerweise in einer Instrumententafelabdeckung oder in einer Lenksäule untergebracht.
Falls die Lichtquelle in der Instrumententafelabdeckung untergebracht ist, ist es notwendig, die Lichtquelle in der Nähe des sehr weit entfernten Endes (auf der Fahrerseite) der Instrumententafelabdeckung anzuordnen um zu vermeiden, daß ein Normalreflektionsabbild der Lichtquelle von der holographischen Platte zum Auge des Fahrers hin reflektiert wird. Demnach ist es notwendig, die Instrumententafelabdeckung oder das Armaturenbrett extrem weit zum Fahrer hin zu verlängern, so daß ein Problem darin besteht, daß der Raum im Fahrgastraum verkleinert wird. In der obigen Anordnung sind weiter sehr gute holographische Abbildungen nicht zu erzielen, da es unmöglich ist, einen ausreichenden Abstand zwischen der holographischen Platte und der Lichtquelle sicherzustellen, obwohl es möglich ist zu vermeiden, daß die Normalreflektionsabbildung der Lichtquelle von der holographischen Platte zum Auge des Fahrers reflektiert wird, durch Anordnung der Lichtquelle entfernt vom Instrumentenbrett. Falls die Lichtquelle auf der Lenksäule untergebracht ist, ist es weiterhin unmöglich, die Größe der Lichtquelle zu erhöhen, da der Fahrer die Instrumententafel durch den Zwischenraum zwischen den Speichen des Lenkrads sehen muß, obwohl es unnötig ist die Form des Instrumentenbretts zu verändern. Falls die Lenksäule für die Einstellung der Neigung beweglich ausgeführt ist, besteht weiter ein Problem darin, daß die Befestigungsvorrichtung der Lichtquelle kompliziert ist, da die Lichtquelle so justiert werden muß, daß sie stets auf die holographische Platte gerichtet ist.
Angesichts dieser Probleme ist es demnach eine vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine holographische Anzeigevorrichtung für ein Automobil zu schaffen, die gute holographische Abbildungen ohne Erhöhung der Größe der konventionellen Instrumententafel oder durch eine Vergrößerung der Kompliziertheit der Befestigungsvorrichtung der Lichtquelle erzeugen kann.
Um die oben gestellte Aufgabe zu lösen ist eine holographische Anzeigevorrichtung für ein Automobil gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Instrumententafel, die in einem Armaturenbrett eingebaut ist, mit einer holographischen Platte, die vor der Instrumententafel angeordnet ist, und mit einer Lichtquelle, die vor der holographischen Platte angeordnet ist, für die Aussendung von Licht zu der holographischen Platte, um ein holographisches Bild, das in der holographischen Platte aufgenommen ist, in überlagertem Positionsverhältnis zu dem Bild der Instrumententafel zu reproduzieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht, das von der Lichtquelle ausgesandt wird, zu der holographischen Platte durch eine lichtreflektierenden Vorrichtung reflektiert wird, die in einer Abdeckung der Instrumententafel angeordnet ist.
Die Lichtquelle ist unter einer Instrumententafelabdeckung und zwischen einer Lenksäule und einem unteren Teil der Instrumententafel und die lichtreflektierende Vorrichtung ist über der Lichtquelle angeordnet. Die lichtreflektierende Vorrichtung ist ein Spiegel.
In einer holographischen Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können die reproduzierende Lichtquelle, die reflektierende Vorrichtung und die holographische Platte frei relativ zur Instrumententafel unter vorzuziehenden Bedingungen angeordnet werden, wie folgt:
Der Einfallswinkel des Lichts zur Reproduktion des holographischen Bildes auf das holographische Licht ist im wesentlichen gleich zu dem des Referenzlichts festgelegt, das bei der holographischen Aufnahme eingesetzt wurde; das wechselseitige Positionsverhältnis zwischen der holographischen Tafel der reproduzierenden Lichtquelle und dem Auge des Fahrers kann in der Nähe des normalen Reflektionszustandes festgelegt werden ohne Reflektion des Lichtquellenabbildes von der holographischen Platte zum Auge des Fahrers; der auftretende Abstand zwischen der holographischen Platte und der Lichtquelle ist für die Erzeugung eines klaren holographischen Abbilds usw. vergrößert. Demnach ist es möglich, ein klares holographisches Bild zu reproduzieren, ohne deutliche Veränderung der Abmessungen der Instrumententafel oder des Armaturenbretts eines Automobils.
Die Eigenschaften und Vorteile der holographischen Anzeigevorrichtung für ein Automobil gemäß der vorliegenden Erfindung werden klarer und deutlicher hervorgehen aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die durchgeführt wird mit dazugehörigen Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen, gleiche oder ähnliche Elemente oder Bereiche in allen Figuren kennzeichnen und in denen zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt, der eine Ausführungsform der holographischen Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2A eine Darstellung für die Unterstützung der Erklärung des Verfahrens zur Aufzeichnung einer Lippmann-Holographischen Platte;
Fig. 2B eine Darstellung für die Unterstütung der Erklärung des Verfahrens zur Reproduktion eines holographischen Abbildes von der holographischen Platte;
Fig. 3A eine Darstellung zur Unterstützung der Erklärung der Selektivität der holographischen Lichtquellenwellenlänge während der Aufnahme;
Fig. 3B eine Darstellung zur Unterstützung der Erklärung der Selektivität der holographischen Lichtquellenwellenlänge während der Reproduktion,;
Fig. 4A eine Vorderansicht, die ein Beispiel eines Anzeigeabbildes zeigt, das durch die Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung reproduziert wird, und
Fig. 4B eine Seitenansicht, die das Beispiel des Anzeigebildes, dargestellt in Fig. 4A zeigt.
Eine Ausführungsform der holographischen Anzeigevorrichtung für Automobile wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
In Fig. 1 umfaßt im groben die Anzeigevorrichtung eine Instrumententafel 12, eine Lippmann-Holographische Platte 13, eine Instrumententafelabdeckung 14 und eine Lichtquelle 16 zur Reproduktion des holographischen Bildes.
Die Instrumententafel 12 besteht aus einer elektronischen Anzeigevorrichtung, die aus einer Vielzahl von Anzeigevorrichtungen 12 a, wie zum Beispiel einer Röhrenanzeigevorrichtung mit fluoreszierenden Buchstaben, einer Anzeigevorrichtung mit lichtemittierenden Dioden, einer Flüssigkeitskristallanzeigevorrichtung usw. und deren Ansteuerschaltkreise 12 b zusammengesetzt ist. Diese Anzeigevorrichtungen 12 a und die Ansteuerschaltkreise 12 b sind in einem Instrumententafelgehäuse 12 c angeordnet. Weiter ist es natürlich möglich, ohne auf die oben erwähnten elektronischen Anzeigevorrichtungen beschränkt zu sein, die Instrumententafel 12 mit Hilfe von mechanischen Anzeigevorrichtungen, die Zeiger oder ähnliches einsetzen, aufzubauen.
Die Lippmann-Holographische Platte 13 ist vor der Instrumententafel 12 angeordnet und ist zwischen einer vorderen Glasscheibe 12 d, deren Rand an dem Instrumentengehäuse 12 befestigt ist, und dem Vorderseitengehäuse 12 e der Instrumententafel eingeklemmt. Die vordere Glasscheibe 12 d ist mit einer Öffnung ausgerüstet, die der effektiven Anzeigefläche der holographischen Platte 13 entspricht, und die andere Fläche, mit Ausnahme der Öffnung, ist mit einer schwarzen Abdeckung überzogen. Zusätzlich ist die holographische Platte 13 mit einem Vielschicht-Interferenzfilm überzogen, der durch Vielfachbeschichtung mit zwei oder mehreren transparenten Substanzen bis zu einer bestimmten Dicke gebildet wird, die unterschiedliche Brechungsindizes besitzen, um zu vermeiden, daß das Gesicht des Fahrers von der holographischen Platte 13 reflektiert wird (reflektionsvermeidende Bearbeitung).
Die reproduzierenden Lichtquelleneinheit 16 besteht aus einer reproduzierenden Lichtquelle 16 a und einem Lichtquellengehäuse 16 b. Die Lichtquelleneinheit 16 ist durch eine Stütze 12 f fixiert, die aus dem unteren Ende der Instrumententafel 12 hervorragt und in einem Abstand S angeordnet, der zwischen der Instrumententafel 12 und der Lenksäule gebildet wird. Eine Öffnung 16 b′ ist im oberen Bereich des Lichtquellengehäuses 16 b ausgebildet und eine Öffnung 14 a befindet sich in dem unteren Bereich der Instrumentenabdeckung 14. Licht wird von der reproduzierenden Lichtquelle 16 a zu einem flachen Spiegel 20 durch diese Öffnungen 16 b′ und 14 a ausgesandt und dann zur holographischen Platte 13 hin reflektiert. Der flache Spiegel 20 ist durch eine Stütze 12 g fixiert, die von den beiden Seitenoberflächen der Instrumententafel 12 hervorstehen und die in einem Zwischenraum G angeordnet sind, der zwischen dem Armaturenbrett 11 und der Instrumententafelabdeckung 14 gebildet wird. Weiter ist eine Öffnung 14 b in dieser Instrumententafelabdeckung 14 ausgebildet, um die Öberfläche des flachen Spiegels 20 frei zugänglich zu halten.
Die holographische Reproduktionslichtquelle ist eine Pseudopunktlichtquelle, wie zum Beispiel eine weiß glühende Lampe, eine Halogenlampe usw. Darüber hinaus sind die Abmessungen und Formen der Öffnungen 16 b′ in dem Lichtquellengehäuse 16 b der Öffnung 14 a der Instrumententafelabdeckung 14 einer Maskenplatte 14 c, die an der Öffnung 14 a befestigt ist und des flachen Spiegels 20 so festgelegt, daß das Licht, das von der reproduzierenden Lichtquelle 16 a ausgeht, nur wirksam auf die effektive Anzeigefläche der holographischen Platte 13 gerichtet wird. Die Maskenplatte 14 c ist eine metallische Platte oder eine Acrylplatte. Die Öffnung wird gebildet durch Ätzen oder Stanzen im Fall einer metallischen Maskenplatte und durch Maskendruck im Fall einer Acrylmaskenplatte.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2A und 2B wird im folgenden das Verfahren zur Aufnahme und zur Reproduktion eines Bildes auf oder von einer Lippmann-Holographischen Platte beschrieben. In Fig. 2A trifft Laserlicht, angeordnet in einem Abstand L O entfernt von einer holographischen Phototrockenplatte 13′ auf die Trockenplatte 13′ als Referenzlicht L R einer kugelförmigen Welle. Zusätzlich trifft ein Gegenstandslicht L O , das von einem Gegenstand O reflektiert wird, auf die Trockenplatte 13′ auf der gegenüberliegenden Seite davon. Deshalb werden auf der holographischen Fototrockenplatte 13′ das Referenzlicht L R und das Gegenstandslicht L O überlagert, so daß Interferenzringe in der Dickerichtung der holographischen Emulsionsschicht darauf gebildet werden.
Bei der Aufnahme eines Gegenstandsbildes auf der Trockenplatte 13′ wird vorzugsweise der Einfallwinkel α des Referenzlichts L R auf die Trockenplatte 13′ so festgelegt, daß α ≧ 15° ist. Dies geschieht deshalb, falls α zu klein ist, andere Interferenzen in der holographischen Platte 13′ erzeugt werden, die durch Anwendung eines holographischen Emulsionswirkstoffs auf ein Glassubstrat erzielt werden, so daß ein reproduziertes holographisches Bild im Hinblick auf die Anzeigequalität verschlechtert wird.
Fig. 2B zeigt die Art der Reproduktion eines holographischen Bildes von einer holographischen Platte 13. Wenn Licht der reproduzierenden Lichtquelle 16 A, die in einem Abstand l entfernt von der holographischen Platte angeordnet ist, auf die holographische Platte 13 in derselben Richtung wie das Referenzlicht L R , das bei der Aufnahme des Hologramms eingesetzt wurde, trifft, wird davon nur Licht reflektiert, das eine Wellenlänge besitzt, die das Braggsche Brechungsgesetz erfüllt, so daß ein holographisches Bild O′ des Gegenstands O hinter der holographischen Platte 13 gesehen werden kann.
Bei der Beobachtung des holographischen Bildes kann der Fahrer ein sehr gutes reproduziertes holographisches Bild mit geringen Unschärfen erkennen, wenn der Fahrer die holographische Platte von einer normalen Reflektionsrichtung (α = β) wie dargestellt in Fig. 2B sieht. In der Praxis jedoch ist es nicht wünschenswert, daß der Fahrer ein Bild der reproduzierten Lichtquelle 16 a sehen kann, das von der holographischen Platte 13 reflektiert wird. Falls die holographische Platte vor einer Instrumententafel angeordnet ist, ist es wünschenswert, die Lage zwischen dem Auge 17 des Fahrers der holographischen Platte und der Lichtquelle 16 a so festzulegen, daß der Fahrer das Lichtquellenabbild nicht sehen kann, das von der holographischen Platte 13 reflektiert wird, da der Bereich, in dem der Fahrer die Instrumententafel 2 sieht, auf einen gewissen Bereich beschränkt ist, aber das normale Reflektionsverhältnis zwischen ihnen nicht stark von der korrekten Position verändert wird.
Weiter wird bevorzugt, den Abstand λ zwischen der holographischen Platte 13 und der reproduzierenden Lichtquelle 16 a so weit wie möglich zu vergrößern. Wenn zum Beispiel die holographische Platte eine Größe von 220 × 92 mm besitzt und der Abstand l₀ 800 mm in Fig. 2A beträgt, so ist der Abstand zwischen der holographischen Platte 13 und der Lichtquelle 16 a vorzugsweise 1 ≧ 250 mm. Je kürzer der Abstand 1 ist, desto größer wird die unebene Helligkeit, die Unschärfe und die Verzerrung des reproduzierten Hologrammbildes sein.
In der Lippmann-Holograpischen Platte 13, derart gebildet, wenn die holographische Platte 13 mit Licht einer reproduzierenden Lichtquelle 16 a angestrahlt wird, die wie in Fig. 2B dargestellt, plaziert ist, wird nur Licht reflektiert, das eine Wellenlänge besitzt, die das Braggsche Brechungsgesetz erfüllt, so daß ein holographisches Bild O′ gesehen werden kann.
Bei einer Lippmann-Holographischen Platte 13, wie oben beschrieben und in Fig. 3A gezeigt, werden eine Vielzahl von Interferenzmustern 13 b im wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Emulsionswirkstoffschicht 13 a aufgenommen in der holographischen Platte 13. Die Abstände x zwischen zwei Interferenzmustern 13 b kann dargestellt werden durch
wobei λ die Wellenlänge des Laserlichts, n den Brechungsindex der Emulsionsschichten und R einen Transversalwinkel zwischen dem Referenzlicht L R und dem Gegenstandslicht L O kennzeichnen.
In den Emulsionsschichten 13 a, auf denen die oben erwähnten Interferenzmuster 13 b aufgenommen werden, wie in Fig. 3B dargestellt, wenn Licht aus einem Einfallwinkel α von der reproduzierenden Lichtquelle 16 a darauf auftrifft, wird nur Licht von jedem Indifferenzmuster 13 b reflektiert, das eine spezifische Wellenlänge λ besitzt, aus dem Licht, das verschiedene Wellenlängen aufweist. Dieses Phänomen wird Braggsche Brechung genannt und dargestellt durch
Falls die holographische Platte 13, die mit den obenerwähnten Charakteristika ausgerüstet ist, vor einer Instrumententafel, wie in Fig. 1 dargestellt, angeordnet wird, ist es möglich, ein Bild der Instrumententafel 13 und ein holographisches Bild miteinander überlagert zu sehen.
Die Fig. 4A und 4B zeigen ein Beispiel von Anzeigebildern, die mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt werden, bei denen das Symbol A ein reproduziertes Hologrammbild und das Symbol B ein Instrumententafelbild kennzeichnet, die einander überlagert sind. Das holographische Abbild A ist ein dreidimensionales Bildrahmenabbild. Das Instrumententafelbild B umfaßt die Fahrzeuggeschwindigkeit B 1, die Motordrehzahl B 2, die Kraftstoffmenge B 3 und die Kühlmitteltemperatur B 4. Wie in Fig. 4B dargestellt, wird das Instrumententafelabbild B im Verhältnis zu einer stereographischen Abbildungsart dargestellt.
Das Licht, das von der Lichtquelle 16 a ausgeht, von dem Spiegel 20 und weiter von der obersten Position der holographischen Platte 13 reflektiert wird, wird zu einer horizontalen Linie Y. Mit anderen Worten, die Instrumententafel 12 ist unter einer horizontalen Linie Y befestigt. Der Einfallwinkel α des Lichts der reproduzierenden Lichtquelle 16 a auf die holographische Platte 13 beträgt 30,5°; der Beobachtungswinkel β des Fahrers auf die holographische Platte 13 beträgt 1,5°; der Beobachtungswinkel γ des Fahrers auf die horizontale Linie Y beträgt 20,5°. Weiter beträgt der Abstand l 1+l 2 zwischen der Lichtquelle 6 a und der holographischen Platte 13 298 mm.
Wie oben beschrieben ist es möglich, bei einer holographischen Anzeigevorrichtung für Automobile gemäß der vorliegende Erfindung, da das holographische Reproduktionslicht auf die holographische Platte über eine lichtreflektierende Vorrichtung gerichtet wird, ein gutes holographisches Bild unter gemäßigten holographischen Reproduktionsbedingungen zu erzielen, ohne die Größe oder die Abmessungen der Instrumententafel oder des Armaturenbretts eines Automobils zu verändern.

Claims (7)

1. Holographische Anzeigevorrichtung für ein Automobil mit einem Armaturenbrett (11) mit:
  • (a) einer Instrumententafel (12), die in dem Armaturenbrett angeordnet ist, zur Anzeige verschiedener Fahrzeuginformationen;
  • (b) einer transparenten holographischen Platte (13), die nahe an der Vorderseite der Instrumententafel angeordnet ist, für die Aufnahme eines festen holographischen Anzeigebildes in Beziehung zu den verschiedenen Fahrzeuginformationen auf der Instrumententafel;
  • (c) einer Lichtquelle (16 a) zur Reproduktion des holographischen Bildes, die vor der holographischen Platte angeordnet ist für die holographische Reproduktion des holographischen Anzeigebildes von der holographischen Platte, und
  • (d) einer lichtreflektierenden Vorrichtung (20), die in einer Abdeckung (14) der Instrumententafel (12) angeordnet ist für die Reflektion des Lichts von der Lichtquelle für die Reproduktion des holographischen Bildes zu der transparenten holographischen Platte.
2. Holographische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle unter der Instrumententafelabdeckung (14) angeordnet ist und zwischen einer Lenksäule (15) und einem unteren Teil der Instrumententafel (12) und daß die lichtreflektierende Vorrichtung (20) über der Lichtquelle (16 a) angeordnet ist.
3. Holographische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektierende Vorrichtung ein Spiegel ist.
4. Holographische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallwinkel α des Lichts, das von der Lichtquelle ausgesandt wird, auf die holographische Platte ungefähr 30° beträgt.
5. Holographische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallwinkel β der Fahrerbeobachtung auf die holographische Platte ungefähr 2° beträgt und der Einfallwinkel γ der Fahrerbeobachtung in Bezug auf eine horizontale Linie 20° beträgt.
6. Holographische Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (l 1+l 2) von der Lichtquelle über die reflektierende Vorrichtung zu der holographischen Platte ungefähr 250 bis 300 mm beträgt.
7. Holographische Anzeigevorrichtung für ein Automobil mit einer Instrumententafel (12), die in einem Armaturenbrett (11) eingebaut ist, mit einer holographischen Platte (13), die vor der Instrumententafel angeordnet ist und mit einer Lichtquelle (16 a), die vor der holographischen Platte angeordnet ist zur Aussendung von Licht zu der holographischen Platte, um ein holographisches Bild, das auf der holographischen Platte aufgenommen ist, überlagert zu dem Bild der Instrumententafel zu reproduzieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht, das von der Lichtquelle (16 a) ausgesandt wird, reflektiert wird zu der holographischen Platte (13) durch eine lichtreflektierende Vorrichtung (20), die in einer Abdeckung (14) der Instrumententafel (12) angeordnet ist.
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