车辆用的用于显示图像的显示装置和方法以及载体元件
技术领域
本发明基于根据独立权利要求的类型的车辆用的用于显示图像的显示装置和方法以及载体元件。
背景技术
DE 10 2007 007 162 A1描述了全息信息显示。
发明内容
在此背景下，利用这里所介绍的方案介绍根据独立权利要求的车辆用的用于显示图像的改进的显示装置和改进的方法以及改进的载体元件。通过在从属权利要求中举出的措施，在独立权利要求中所说明的设备的有利的改善和改进是可能的。
在自动化驾驶的环境中出现如下应用情况：在这些应用情况中例如车辆的窗板可以作为投影面被用作显示装置。通过这里介绍的方案实现一种显示装置，该显示装置实现光束的反射并且附加地或替代地实现光束的透射，以便能够为用户呈现图像内容。
介绍车辆用的用于显示图像的显示装置，其中该显示装置具有第一全息元件、第二全息元件和偏振元件。在此，偏振元件布置在第一全息元件与第二全息元件之间。
该显示装置例如可以布置在车辆中，该车辆被成形用于例如运输人员并且附加地或替代地运输物品。该显示装置例如可以布置在车辆的板（Scheibe）上、诸如车辆的挡风玻璃上。图像例如可以是存储在存储装置中的或所产生的图像，但也可以至少部分地是由例如摄像机采集的图像。第一全息元件以及还有第二全息元件例如可以根据偏振透射或反射光束。第一全息元件和第二全息元件例如可以具有关于光的相同偏振不同的反射特性或者透射特性。偏振元件例如可以吸收光或改变光的偏振方向，例如将光束圆偏振。透射当前可以被理解为让光在有关的全息元件处通过或让光穿过有关的全息元件。
这里所介绍的方案基于如下认识：通过偏振元件在第一全息元件和第二全息元件之间的夹心设计实现图像的输出的非常灵活的操控。例如，通过光以确定的偏振有针对性地入射，可以在第一全息元件处进行所述光的透射，其中该光被第二全息元件反射。而如果例如光以其他偏振在光路中入射到第一全息元件或第二全息元件上，则例如在第一全息元件上进行该光的反射并且在第二全息元件处进行透射。特别有利地，于是可以使用偏振元件，所述偏振元件在全息元件之一处的反射之后进行该光的偏振的改变，使得于是该光在第一全息元件或第二全息元件处的反射特性相对于最初入射到显示装置上的光是不同的。由此可以通过静态结构措施在选择入射到显示装置上的光的偏振时非常巧妙地限定：应朝哪个方向输出通过光表示的图像。
根据一种实施方式，第一全息元件可以被成形为反射全息板并且第二全息元件可以被成形为另一反射全息板或者被成形为透射全息板。有利地，光束例如可以被反射到车辆的内部空间中或朝背离内部空间的方向被透射，使得图像从车辆外部的区域可见。
根据一种实施方式，第一全息元件和第二全息元件可以被定向，使得由第一全息元件反射到第二全息元件上的光能够被透射穿过第二全息元件并且从第二全息元件反射到第一全息元件上的光能够被透射。有利地，由此可以根据光以哪种偏振入射到显示装置上针对内部投影和外部投影显示不同的图像内容。
显示装置具有偏振元件，所述偏振元件可以被成形为偏振滤光器并且附加地或替代地被成形为延迟元件、尤其λ/4延迟层。作为偏振滤光器，偏振元件例如可以吸收光或在穿透偏振元件时改变光的偏振。作为偏振滤光器，偏振元件可以被构成用于只让具有预定的偏振的光通过。作为延迟元件，偏振元件例如可以改变穿过的电磁波、诸如光波的偏振和/或相位。有利地，由此图像从显示装置的不同侧的可见性可以是可调节的。
根据一种实施方式，显示装置可以具有分束器，该分束器可以被成形用于将光束分开，尤其其中该分束器可以布置在第一全息元件与第二全息元件之间。分束器例如可以被实现为层，所述层根据一种实施方式可以布置在偏振元件与第二全息元件之间。有利地，分束器可以将光束分开，使得该光束在显示装置的不同侧处被输出。
该分束器根据一种实施方式可以被成形用于能够与偏振相关地透射该光束并且附加地或替代地能够反射该光束。通过图像的由此得到的显示可能性可以有利地保护用户例如在车辆之内的隐私，因为在反射该光束的情况下图像在车辆的内部空间中被显示。
根据一种实施方式，显示装置可以具有投影器单元，该投影器单元可以被成形用于可以使光束在至第一全息元件的光路中出射。投影器单元例如可以是激光输出单元或LED投影器单元和/或布置在车辆的顶棚元件处和/或与车辆电子设备连接。由此，可以为车辆的用户渐显例如安全相关信息。
根据一种实施方式，投影器单元可以被成形用于调节并且附加地或替代地切换光束的偏振方向，尤其其中投影器单元可以被构成用于能够在不同的时间以不同的可调节的偏振方向输出光束。这意味着，投影器单元例如可以具有相位延迟元件。有利地，通过调节偏振方向，针对内部视图或外部视图的透射以及反射显示可以是分别单独地可接通的，使得可以非常有效地通过调节要输出的光束的偏振来限定：在显示装置的哪一侧上图像应是可见的。
投影器单元根据一种实施方式可以相对于第一全息元件被定向，使得由投影器单元发出的光束可以被第一全息元件至少部分地透射。有利地，由此针对内部视图或外部视图的透视显示以及反射显示可以是分别单独地可接通的。
此外，介绍一种载体元件、尤其载体板，其具有先前提到的变型方案之一中的显示装置。根据一种实施方式，该显示装置可以布置在载体元件的两个板之间。以此方式可以将显示装置集成到车辆元件中，使得开创非常紧凑的结构形式以及图像的通过显示装置实现的可调节的输出的提供。
载体元件例如可以被实现为车辆的板，例如显示装置可以被嵌入到所述板中，例如可以布置在两个板之间。有利地，由此可以避免独立的显示单元，其例如可能限制车辆的驾驶员的视野。
此外，载体元件根据一种实施方式可以被成形为塑料板或玻璃板。有利地，驾驶员由此可以不受载体元件限制地查看。
此外，介绍一种用于在使用先前介绍的变型方案之一中的车辆用的显示装置的情况下显示图像的方法，所述方法包括入射的步骤、通过的步骤以及反射和附加地或替代地透射的步骤。在入射的步骤中，光束在预定的偏振方向上入射到第一全息元件上。在通过的步骤中，光束通过偏振元件。在反射和附加地或替代地透射的步骤中，光束在第二全息元件中与光束的偏振方向相关地被反射并且附加地或替代地被透射。
该方法例如可以在车辆中被执行，该车辆被成形用于运输人员和附加地或替代地运输物品。有利地，通过该方法可以保护车辆的用户的隐私，其方式是：要输出的图像内容通过选择输出图像内容所利用的光的偏振而出射到显示装置上。
该方法例如可以以软件或硬件或以由软件和硬件构成的混合形式例如在控制设备中实现。
附图说明
这里所介绍的方案的实施例在附图中示出并且在随后的描述中予以更详细地解释。
图1示出根据一个实施例的具有投影器单元的显示单元和载体元件的示意图；
图2示出根据一个实施例的显示装置的示意性横截面图；
图3示出根据一个实施例的显示装置的示意性横截面图；
图4示出根据一个实施例的具有投影器单元的显示装置的示意性横截面图；
图5示出根据一个实施例的具有投影器单元的显示装置的示意性横截面图；以及
图6示出根据一个实施例的用于显示图像的方法的流程图。
具体实施方式
在对本发明的有利实施例的随后描述中，针对在不同图中所示出的并且类似地起作用的元件使用相同或类似的附图标记，其中舍弃对这些元件的重复描述。
图1示出根据一个实施例的显示装置110的投影器单元105和载体元件100的示意图。载体元件100根据该实施例被实现为板，所述板特别是应用于车辆中。在此，例如涉及车辆的板。车辆例如可以被实现为载客汽车，但也可以被实现为商用车辆。投影器单元105被成形用于将图像传输到投影面上，所述投影面在下文中也被称为显示装置110。显示装置110根据该实施例被布置在载体元件100的两个板之间并且具有第一全息元件、偏振元件以及第二全息元件。根据该实施例，显示装置110因此被构成用于使光束115在至第一全息元件的光路中出射。在此，投影器单元100被成形用于调节和/或切换光束115的偏振方向。投影器单元100此外被构成用于在不同的时间以不同的可调节的偏振方向输出光束115。投影器单元100根据该实施例相对于第一全息元件被定向，使得由投影器单元发出的光束115被第一全息元件至少部分地透射。这意味着，由投影单元100输出的光以光束115的形式被反射和/或被透射，使得经由光束115传送的图像在车辆内部的区域120中和/或在车辆外部的区域125中可见。显示装置110与此相应地被构成用于显示图像。为了显示该图像，例如可以执行用于在使用显示装置110的情况下显示图像的方法，所述方法在后续的图之一中予以更详细描述。
换言之，这里所介绍的方案描述用于车辆的双向全息显示投影。所描述的方案的核心是将显示装置110的层结构嵌入到板中，这意味着将也被称为反射全息板（Reflektionshologramm）的第一全息元件、也被称为延迟膜或λ/4延迟层的偏振元件、可选地偏振相关分束器和同样可以被称为反射全息板、但是也可以被称为透射全息板的第二全息元件嵌入到板中。所述全息元件用作显示装置的投影面，所述显示装置也可以被称为显示系统。为此，投影器单元105将被投影的像点聚焦到全息元件的投影面上，由此所产生的图像内容的像点被全息元件散射地从所限定的立体角范围可见。以此方式，可以实现内部视图和外部视图，其可以经由投影器单元105的图像内容的生成以相应的偏振彼此独立地实现。来自投影器单元105的光的入射角在此被选择，使得遵守全息元件的接收角的条件。
图2示出根据一个实施例的显示装置110的示意性横截面图。显示装置110可以对应于在图1中所描述的显示装置110。显示装置110根据该实施例也被构成用于显示图像。显示装置110根据该实施例具有根据该实施例布置在第一板220与第二板225之间的第一全息元件200、偏振元件205、分束器210以及第二全息元件115。第一全息元件200在此被实现为反射全息板。第二全息元件215根据该实施例被成形为另一反射全息板或透射全息板。这意味着，根据该实施例不仅第一全息元件200而且第二全息元件215都反射光束115并且第二全息元件215附加地或替代地透射光束115。可选地，第一全息元件200根据该实施例同样可以透射光束115。根据一个实施例，全息元件200、215的反射或透射与光束115的入射角和光束115的偏振相关。如果例如光束115的入射角位于第一全息元件200和/或第二全息元件215的接收范围（即预定的角度范围）之外，则该第一全息元件和/或第二全息元件不作用于光束115并且光束115被透射。
偏振元件205根据该实施例被成形为λ/4延迟层。偏振元件205被构成用于将光束115偏振或改变偏振。根据该实施例，偏振元件205布置在第一全息元件200与第二全息元件215之间。光束115从偏振元件射中分束器210，该分束器与此对应地布置在第一全息元件200与第二全息元件215之间，更确切而言布置在偏振元件205与第二全息元件215之间。分束器210在此被成形用于将光束115分开并且根据该实施例与偏振相关地透射和/或反射。如果光束115例如在分束器210处被透射，则该光束在第二全息元件215处朝第一全息元件200的方向被反射。在此，光束115根据该实施例重新通过分束器210并且光束115分开，该光束不仅通过偏振元件205而且通过第一全息元件200并且在车辆内部的区域120中显示图像。
如果光束115根据偏振方向在分束器210处被反射，则该光束通过偏振元件205，直至光束115射到第一全息元件200上。在此，光束115被第一全息元件200朝第二全息元件215的方向反射，使得光束115在车辆外部的区域125中被透射。
换言之，投影器单元的光或光束115在穿过第一全息元件200和偏振元件205之后被分束器210根据其偏振划分成被反射的部分和被透射的部分。被反射的部分重新穿过偏振元件205并且在其重新穿过偏振元件205并在分束器210和第二全息元件215中被透射之前在第一全息元件200处以所限定的立体角被反向散射。在分束器210处首先被透射的部分在第二全息元件215处以所限定的立体角被反向散射并且分别以透射方式穿过分束器210、偏振元件205和第一全息元件200的层结构。由此，基于由投影器单元发送的图像的偏振实现用于内部投影和外部投影的不同的图像内容的显示。此外，根据该实施例，针对内部和外部视图的透射和/或反射显示可以分别单独地接通，其方式是：调节由投影器单元发送的光的偏振。此外，内部视图的显示根据该实施例从车辆之外不一定是可见的并且因此满足车辆之内的用户的隐私的标准。
图3示出根据一个实施例的显示装置110的示意性横截面图。显示装置110可以对应于在图2中所描述的显示装置110。根据该实施例，除了光束115'之外仅仅示出另一光束300。相对于图2中的光束115未偏振的图示，图3中的光束115是偏振的并且因此用附图标记115'标记。以此方式，可以可视化光束115'或另一个光束300的两个不同的偏振方向，由此反射和/或透射图像。也根据该实施例，光束115'在分束器210处被反射，因为根据箭头305所示出的偏振方向首先指着逆时针方向并且在通过偏振元件205之后转换成垂直的线性偏振。光束115'通过偏振元件205，直至其在分束器210处由于在通过偏振元件205之后的偏振方向而朝第一全息元件200的方向被反射。在第一全息元件200处，光束115'根据该实施例重新朝第二全息元件215的方向被反射并且在此改变偏振方向，使得偏振方向顺时针方向伸展。光束115'紧接着被透射直至到车辆外部的区域125中。
换言之，针对内部视图示出了具有偏振的描述的光束115'的变化。从投影器单元发出的圆偏振的光束115'首先穿过第一全息元件200。入射角在此位于第一全息元件200的接收范围之外，由此第一全息元件200对入射的光束115不起作用。紧接着，光束115'通过偏振元件205并且由此被线性偏振并且被定向，以便在偏振相关分束器210处被反射。在该反射之后，光束115'重新穿过偏振元件205并且又被圆偏振。光束115'现在在射中时处于由第一全息元件200处理的角度范围中并且因此由第一全息元件200反向散射到所限定的空间范围中。在第一全息元件200处散射之后，光束115'重新穿过偏振元件205，由此所述光束在至分束器210的通过方向上采取线性偏振。光束115'由于其在通过方向上的线性偏振而透射穿过分束器210并且以第二全息元件的接收角度之外的角度穿过第二全息元件215。因为光束115'在第二全息元件的接收角度之外穿过所述第二全息元件215，所以光束115'被透射。
根据该实施例，另一光束300通过第一全息元件200、偏振元件205和分束器210直至另一光束300在第二全息元件215处朝第一全息元件200的方向被反射，所述另一光束的偏振方向顺时针方向伸展。在此，另一光束300保持其偏振方向。另一光束300根据该实施例重新通过将另一光束300分开的分束器210并且此外不仅通过偏振元件205而且通过第一全息元件200，直至在车辆内部的区域120中显示图像。
换言之，另一光束300以与光束115'相反的转动方向被圆偏振。另一光束300在由所述第一全息元件处理的角度范围之外穿过第一全息元件200。紧接着，另一光束300穿过偏振元件205并且由此在分束器210的通过方向上被线性偏振。在透射穿过分束器210之后，另一光束300在由第二全息元件处理的角度范围之内射到第二全息元件215上并且通过第二全息元件215的光学功能被反向散射到所限定的立体角范围中。被反向散射的另一光束300于是重新穿过分束器210和偏振元件205并且由此被圆偏振。在射到第一全息元件200上时，由分束器210分开的另一光束300位于第一全息元件200的所处理的角度范围之外并且因此被透射，直至其在车辆内部的区域120中显示图像。
图4示出根据一个实施例的具有投影器单元105的显示装置110的示意性横截面图。显示装置110可以对应于在图1中所描述的显示装置110。该显示装置110根据该实施例具有根据该实施例布置在第一板220与第二板225之间的第一全息元件200、偏振元件205和第二全息元件215。根据该实施例，偏振元件205被实现为偏振滤光器。根据该实施例，投影器单元105也被构成用于在不同的时间朝第一全息元件200的方向输出光束115或115'，所述光束紧接着在第一全息元件200处被反射或被透射。
换言之，根据该实施例介绍具有第一全息元件200、偏振元件205和第二全息元件215的层结构，所述层结构布置在第一板220与第二板225之间，这意味着嵌入到载体元件100中。如果投影单元105的通过箭头305所示出的偏振方向与偏振元件205的通过方向一致，则不仅第一全息元件200而且第二全息元件215被记录（bespielt）并且显示不仅在车辆之内而且在车辆之外可见。第一全息元件200的衍射效率在此被调节，以便透射光束115或115'的确定的部分至第二全息元件215。由此，有利地例如也可以调节外部显示的亮度，其方式是：根据一个实施例，略微朝向偏振元件205的被透射的或被反射的偏振方向转动偏振方向。
根据该实施例，投影器单元105的偏振方向被调节到偏振元件205的通过方向上。由此，光束115或115'也到达第二全息元件215并且显示以透射方式可见。
图5示出根据一个实施例的具有投影器单元105的显示装置110的示意性横截面图。这里示出的显示装置110可以对应于在图1和图4中所描述的显示装置110。
换言之，投影器单元105的偏振方向被调节到偏振元件205的被吸收的偏振上。光束115由此在第一全息元件200之后被吸收，使得图像仅以反射方式可见。
然而，如果光束115的偏振方向不同于在图5中所示出的那样根据该实施例例如通过投影器单元105中的相位延迟元件朝截止方向之外的方向被转动，则光束115或115'在偏振元件205中不被吸收并且到达第二全息元件215。以此方式，显示从外部可见。
图6示出根据一个实施例的用于显示图像的方法600的流程图。该方法600根据该实施例可以应用于如在图1至图5中所描述的显示装置中。该方法600在此包括入射的步骤605、通过的步骤610和反射和/或透射的步骤615。在入射的步骤605中，光束在预定的偏振方向上辐射到第一全息元件上。在通过的步骤610中，光束通过偏振元件。在反射和/或透射的步骤615中，光束在第二全息元件中与光束的偏振方向相关地被反射或被透射。
如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关联，则这可以被理解为使得该实施例根据一种实施方式不仅具有第一特征而且具有第二特征并且根据另一实施方式或者仅具有第一特征或者仅具有第二特征。
