DE3740557A1 - Holographische anzeigevorrichtung fuer automobile - Google Patents
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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.
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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Family Applications (1)
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Country | Link |
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DE (1) | DE3740557A1 (de) |
GB (1) | GB2212964B (de) |
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