DE102012210445A1 - Head-Up Display - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-up-Display in einem Kraftfahrzeug, wobei das Head-up-Display eine erste Bildquelle aufweist, deren Lichtstrahlen von einen erstem Spiegel und einem Vergrößerungsspiegel auf einen Combiner reflektiert und von dort zu einem Beobachter reflektiert werden, so dass der Beobachter den Bildinhalt der Bildquelle in einer ersten Bildebene hinter dem Combiner wahrnehmen kann, wobei eine zweite Bildquelle vorhanden ist, deren Lichtstrahlen ebenfalls von dem Vergrößerungsspiegel auf den Combiner und von dort zu dem Beobachter reflektiert werden, wobei die Länge des Strahlengangs zwischen der zweiten Bildquelle und dem Vergrößerungsspiegel verschieden ist zu der Länge des Strahlenganges zwischen der ersten Bildquelle und dem Vergrößerungsspiegel, so dass der Beobachter den Bildinhalt der zweiten Bildquelle in einer zweiten Bildebene wahrnehmen kann.The invention relates to a head-up display in a motor vehicle, wherein the head-up display has a first image source whose light rays are reflected by a first mirror and a magnifying mirror on a combiner and reflected from there to an observer, so that the Observers can perceive the image content of the image source in a first image plane behind the combiner, with a second image source is present, the light rays are also reflected by the magnifying mirror on the combiner and from there to the observer, the length of the beam path between the second image source and the magnifying mirror is different from the length of the beam path between the first image source and the magnifying mirror, so that the observer can perceive the image content of the second image source in a second image plane.

Description

Die Erfindung betrifft ein Head-up-Display in einem Kraftfahrzeug, wobei das Head-up-Display eine erste Bildquelle aufweist, deren Lichtstrahlen von einem ersten Spiegel und einem Vergrößerungsspiegel auf einen Combiner reflektiert und von dort zu einem Beobachter reflektiert werden, so dass der Beobachter den Bildinhalt der Bildquelle in einer ersten Bildebene hinter dem Combiner wahrnehmen kann. Durch den Vergrößerungsspiegel wird erreicht, dass die Entfernung der ersten Bildebene von dem Combiner wesentlich größer ist als die Entfernung der Bildquelle zu dem Combiner. Bei derzeit in Kraftfahrzeugen vorhandenen Head-up-Displays ist beispielsweise der Strahlengang zwischen der Bildquelle und dem Combiner etwa 50 cm lang, während die wahrnehmbare Bildebene beispielsweise in einer Entfernung von 2,50 m hinter dem Combiner wahrnehmbar ist. The invention relates to a head-up display in a motor vehicle, wherein the head-up display has a first image source whose light beams are reflected by a first mirror and a magnifying mirror on a combiner and reflected from there to an observer, so that the Observers can perceive the image content of the image source in a first image plane behind the combiner. The magnifying mirror ensures that the distance of the first image plane from the combiner is substantially greater than the distance of the image source from the combiner. For example, in existing in-vehicle head-up displays, the beam path between the image source and the combiner is about 50 cm long, while the perceptible image plane is noticeable at a distance of 2.50 m behind the combiner, for example.

Nachteilig bei dem derzeit vorhandenen Head-up-Displays ist es, dass mit einfachen Mitteln eine räumliche Darstellung nicht realisiert werden kann. A disadvantage of the presently available head-up displays is that with simple means a spatial representation can not be realized.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfache Darstellung von einer Bilddarstellung in mehr als einer Ebene mittels eines Head-up-Displays zu realisieren. The object of the invention is therefore to realize a simple representation of an image representation in more than one plane by means of a head-up display.

Diese Aufgabe wird dadurch erreicht, dass in dem Head-up-Display eine zweite Bildquelle vorhanden ist, deren Lichtstrahlen ebenfalls von dem Vergrößerungsspiegel auf den Combiner und von dort zu dem Beobachter reflektiert werden, wobei die Länge des Strahlenganges zwischen der zweiten Bildquelle und dem Vergrößerungsspiegel verschieden ist zu der Länge des Strahlengangs zwischen der ersten Bildquelle und dem Vergrößerungsspiegel, so dass der Beobachter den Bildinhalt der zweiten Bildquelle in einer zweiten Bildebene wahrnehmen kann. Durch die gleichzeitige Benutzung des Vergrößerungsspiegels für Lichtstrahlen sowohl der ersten wie der zweiten Bildquelle wird ein kompakter Aufbau erreich. Weiterhin kann so beispielsweise eine für den Kraftfahrer relevante Information in einer zu dem Combiner näheren Bildebene dargestellt werden und für den Kraftfahrer weniger relevante Information in der Bildebene dargestellt werden, die entfernter von dem Combiner wahrnehmbar ist. This object is achieved in that in the head-up display, a second image source is present, the light beams are also reflected by the magnifying mirror on the combiner and from there to the observer, wherein the length of the beam path between the second image source and the magnifying mirror is different from the length of the beam path between the first image source and the magnifying mirror, so that the observer can perceive the image content of the second image source in a second image plane. By simultaneously using the magnifying mirror for light beams of both the first and second image sources, a compact structure is achieved. Furthermore, for example, information relevant to the driver can be displayed in an image plane closer to the combiner and less relevant information can be displayed in the image plane for the driver, which is more noticeable from the combiner.

Die Bildquelle kann als elektrooptische Anzeige, wie beispielsweise als durchleuchtbares Flüssigkristalldisplay, OLED oder Leuchtdiodenmatrix ausgestaltet sein.The image source can be designed as an electro-optical display, such as a transilluminable liquid crystal display, OLED or light-emitting diode matrix.

Der Aufbau lässt sich weiter vereinfachen, wenn der erste Spiegel halbdurchlässig ausgebildet ist und die Lichtstrahlen des zweiten Displays den ersten Spiegel von seiner Rückseite her durchdringen. Hierdurch wird erreicht, dass der Strahlengang zwischen dem ersten Spiegel und dem Combiner für die Lichtstrahlen der beiden Lichtquellen gleich ist. The structure can be further simplified if the first mirror is semipermeable and the light beams of the second display penetrate the first mirror from its rear side. This ensures that the beam path between the first mirror and the combiner for the light beams of the two light sources is the same.

Wenn die Länge des Strahlengangs der zweiten Bildquelle von der zweiten Bildquelle bis zum Vergrößerungsspiegel kleiner ist als die Länge des Strahlenganges der ersten Bildquelle von der ersten Bildquelle bis zum Vergrößerungsspiegel, kann ein besonders kompaktes Head-up-Display realisiert werden. So ist es zum Beispiel möglich, die zweite Bildquelle benachbart zu dem ersten Spiegel anzuordnen. Hierbei kann die zweite Bildquelle ihre Strahlen bei entsprechender Ausbildung des ersten Spiegels durch den ersten Spiegel hindurch zum Vergrößerungsspiegel senden, oder aber neben dem ersten Spiegel angeordnet sein und ihre Strahlen ebenfalls in den Vergrößerungsspiegel senden. If the length of the beam path of the second image source from the second image source to the magnifying mirror is smaller than the length of the beam path of the first image source from the first image source to the magnifying mirror, a particularly compact head-up display can be realized. For example, it is possible to arrange the second image source adjacent to the first mirror. In this case, the second image source can send its rays through the first mirror to the magnifying mirror with appropriate formation of the first mirror, or else be arranged next to the first mirror and also send its rays into the magnifying mirror.

Bei der erstgenannten Alternative können sich die Darstellungen der beiden Bildebenen überlagern, während bei der zweiten Alternative die Darstellung der Bildebenen benachbart ist. In the former alternative, the representations of the two image planes may overlap, while in the second alternative the representation of the image planes is adjacent.

Bei einer Überlagerung der beiden Bildebenen ist es sinnvoll, die sich überdeckenden Bereiche der Bildebenen jeweils so anzusteuern, dass pro wahrnehmbaren Punkt maximal entweder ein Punkt der ersten Bildquelle oder der zweiten Bildquelle wahrnehmbar ist. When the two image planes are superimposed, it makes sense to control the overlapping regions of the image planes in such a way that per perceptible point a maximum of either one point of the first image source or of the second image source is perceptible.

Wenn das Head-up-Display neben dem ersten Spiegel und dem Vergrößerungsspiegel einen zweiten Spiegel aufweist, kann der Strahlengang zusätzlich gefaltet werden, so dass das Head-up-Display noch kompakter aufgebaut werden kann. Besonders einfach und dauerhaft ist das Head-up-Display aufgebaut, wenn die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges als Combiner ausgebildet ist, oder die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges den Combiner enthält. If the head-up display next to the first mirror and the magnifying mirror has a second mirror, the beam path can be folded in addition, so that the head-up display can be made even more compact. Particularly simple and durable, the head-up display is constructed when the windshield of the motor vehicle is designed as a combiner, or contains the windshield of the motor vehicle, the combiner.

Der erste, und sofern vorhanden, der zweite Spiegel sind vorzugsweise plan ausgestaltet.The first, and if present, the second mirror are preferably designed plan.

Besonders einfach sind die auf dem Head-up-Display dargestellten Informationen für den Kraftfahrer wahrnehmbar, wenn in den unterschiedlichen Bildebenen unterschiedliche Hinweiskategorien darstellbar sind. Hierbei ist es bevorzugt, Warnhinweise und/oder zu Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges in der Bildebene darzustellen, die dem Combiner am nächsten liegt. Navigationshinweise sind in der Bildebene, die dem Combiner am entferntesten liegt, besonders gut darstellbar, da dann beispielsweise ein Abbiegepfeil so darstellbar ist, dass er auf der zu benutzenden Fahrbahn wahrnehmbar ist. The information displayed on the head-up display is particularly easy for the driver to perceive if different indicator categories can be displayed in the different image planes. In this case, it is preferable to display warnings and / or operating parameters of the motor vehicle in the image plane which is closest to the combiner. Navigation instructions are particularly easy to visualize in the image plane which is the furthest away from the combiner, since then, for example, a turn-off arrow can be displayed in such a way that it can be perceived on the roadway to be used.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to FIGS. Show it:

1 eine skizzenhafte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Head-up-Displays mit einer teilweisen Darstellung des Kraftfahrzeuges, in die das Head-up-Display eingebaut ist und ein Auge eines Beobachters, 1 a sketchy representation of a first embodiment of the head-up display according to the invention with a partial representation of the motor vehicle, in which the head-up display is installed and an eye of an observer,

2 eine skizzenhafte Darstellung des Innenraumes eines Kraftfahrzeuges mit Ausblick durch die Windschutzscheibe, wobei für den Kraftfahrer in einer ersten Stellungsebene ein Hinweis von Betriebsparametern und in der zweiten Bildebene ein Abbiegepfeil eines Navigationssystems dargestellt wird. 2 a sketch-like representation of the interior of a motor vehicle with a view through the windshield, wherein for the motorist in a first position level an indication of operating parameters and in the second image plane a turn-off arrow of a navigation system is shown.

Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Head-up-Displays weist eine erste Bildquelle 1, einen ersten Spiegel 2, einen Vergrößerungsspiegel 3, einen Combiner 4 in Form eines Teils der Windschutzscheibe WS und ein zweites Display 5 auf. Die Lichtstrahlen LS der ersten Bildquelle 1 werden von dem ersten Spiegel 2 zu dem Spiegel 3 reflektiert, der wiederum den Strahlengang weitet und die ihn treffenden Lichtstrahlen LS zum Combiner 4 reflektiert. Vom Combiner 4 werden die Lichtstrahlen LS zum Auge E eines ansonsten nicht dargestellten Beobachters gesandt. Die Lichtstrahlen LS der Lichtquelle 5 durchdringen ungehindert den ersten Spiegel 2 und werden von dem Vergrößerungsspiegel 3 ebenfalls wieder zum Combiner 4 reflektiert und von dort ebenfalls in das Auge E des ansonsten nicht dargestellten Beobachters. So kann der Beobachter in einer ersten Bildebene P1 einen Pfeil A und in einer zweiten Bildebene P2 einen Warnhinweis in Form eines Verkehrszeichens S wahrnehmen. Hierbei wird die Darstellung des in der ersten Bildebene wahrnehmbaren Pfeiles A durch die erste Bildquelle 1 generiert und die Darstellung des Warnzeichens S in der zweiten Bildebene P2 durch die zweite Bildquelle 5. The embodiment of the head-up display according to the invention has a first image source 1 , a first mirror 2 , a magnifying mirror 3 , a combiner 4 in the form of a part of the windshield WS and a second display 5 on. The light beams LS of the first image source 1 be from the first mirror 2 to the mirror 3 reflected, which in turn widens the beam path and the light rays LS striking him to the combiner 4 reflected. From the combiner 4 the light beams LS are sent to the eye E of an observer, not otherwise shown. The light beams LS of the light source 5 penetrate unhindered the first mirror 2 and are from the magnifying mirror 3 also back to the combiner 4 reflected and from there also in the eye E of the observer, otherwise not shown. Thus, the observer can perceive an arrow A in a first image plane P1 and a warning in the form of a traffic sign S in a second image plane P2. Here, the representation of the perceivable in the first image plane arrow A by the first image source 1 generated and the representation of the warning sign S in the second image plane P2 by the second image source 5 ,

Die Abstände der ersten Bildebene P1 und der zweiten Bildebene P2 zum Combiner 4 sind nicht maßstabsgerecht dargestellt, beispielsweise kann der Abstand der zweiten Bildebene P2 von der Windschutzscheibe etwa 2 m betragen und der Abstand der ersten Bildebene P1 von der Windschutzscheibe etwa 7 bis 8 m.The distances of the first image plane P1 and the second image plane P2 to the combiner 4 are not drawn to scale, for example, the distance of the second image plane P2 of the windshield can be about 2 m and the distance of the first image plane P1 of the windshield about 7 to 8 m.

In 2 erkennt man neben einem Lenkrad LR und der Windschutzscheibe WS und dem dazugehörigen Rahmen R in der Windschutzscheibe WS, die zweite Bildebene P2, die näher zur Windschutzscheibe hin zu sein scheint und im Beispiel eine Geschwindigkeit anzeigt, und die erste Bildebene P1, in der ein Abbiegepfeil dargestellt wird. Weiterhin erkennt man in 2 auch noch die Umgebung der durch die Windschutzscheibe wahrnehmbaren Umgebung des Kraftfahrzeuges. In 2 can be seen next to a steering wheel LR and the windshield WS and the associated frame R in the windshield WS, the second image plane P2, which seems closer to the windshield and in the example indicates a speed, and the first image plane P1, in which a turn arrow is pictured. Furthermore one recognizes in 2 even the environment of perceptible by the windshield environment of the motor vehicle.

Claims (9)

Head-up-Display in einem Kraftfahrzeug, wobei das Head-up-Display eine erste Bildquelle (1) aufweist, deren Lichtstrahlen (LS) von einen erstem Spiegel (2) und einem Vergrößerungsspiegel (3) auf einen Combiner (4) reflektiert und von dort zu einem Beobachter (E) reflektiert werden, so dass der Beobachter (E) den Bildinhalt der Bildquelle (1) in einer ersten Bildebene (P1) hinter dem Combiner (4) wahrnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Bildquelle (5) vorhanden ist, deren Lichtstrahlen (LS) ebenfalls von dem Vergrößerungsspiegel (3) auf den Combiner (4) und von dort zu dem Beobachter (E) reflektiert werden, wobei die Länge des Strahlengangs zwischen der zweiten Bildquelle (5) und dem Vergrößerungsspiegel (3) verschieden ist zu der Länge des Strahlenganges zwischen der ersten Bildquelle (1) und dem Vergrößerungsspiegel (3), so dass der Beobachter (E) den Bildinhalt der zweiten Bildquelle (5) in einer zweiten Bildebene (P2) wahrnehmen kann. Head-up display in a motor vehicle, wherein the head-up display a first image source ( 1 ), whose light beams (LS) from a first mirror ( 2 ) and a magnifying mirror ( 3 ) on a combiner ( 4 ) are reflected and reflected from there to an observer (E), so that the observer (E) the image content of the image source ( 1 ) in a first image plane (P1) behind the combiner ( 4 ), characterized in that a second image source ( 5 ) whose light beams (LS) are also from the magnifying mirror ( 3 ) on the combiner ( 4 ) and from there to the observer (E) are reflected, wherein the length of the beam path between the second image source ( 5 ) and the magnifying mirror ( 3 ) is different from the length of the beam path between the first image source ( 1 ) and the magnifying mirror ( 3 ), so that the observer (E) the image content of the second image source ( 5 ) in a second image plane (P2). Head-up-Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spiegel (2) halbdurchlässig ausgebildet ist, und die Lichtstrahlen der zweiten Bildquelle (5) den ersten Spiegel (2) von seiner Rückseite her durchdringen.Head-up display according to claim 1, characterized in that the first mirror ( 2 ) is semipermeable, and the light beams of the second image source ( 5 ) the first mirror ( 2 ) penetrate from its back. Head-up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Strahlengangs der zweiten Bildquelle (5) von der zweiten Bildquelle (5) bis zum Vergrößerungsspiegel (3) kleiner ist als die Länge des Strahlengangs der ersten Bildquelle (1) von der ersten Bildquelle (1) bis zum Vergrößerungsspiegel (3). Head-up display according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the beam path of the second image source ( 5 ) from the second image source ( 5 ) to the magnifying mirror ( 3 ) is smaller than the length of the beam path of the first image source ( 1 ) from the first image source ( 1 ) to the magnifying mirror ( 3 ). Head-up-Display nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bildquelle (5) benachbart zu dem ersten Spiegel (2) angeordnet ist.Head-up display according to claim 3, characterized in that the second image source ( 5 ) adjacent to the first mirror ( 2 ) is arranged. Head-up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen zweiten Spiegel aufweist. Head-up display according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a second mirror. Head-up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windschutzscheibe (WS) des Kraftfahrzeuges als Combiner ($) ausgebildet ist oder den Combiner ($) enthält. Head-up display according to one of the preceding claims, characterized in that the windshield (WS) of the motor vehicle is designed as a combiner ($) or contains the combiner ($). Head-up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den unterschiedlichen Bildebenen (P1, P2) unterschiedliche Hinweiskategorien darstellbar sind. Head-up display according to one of the preceding claims, characterized in that different reference categories can be displayed in the different image planes (P1, P2). Head-up-Display nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bildebene (P2), die dem Combiner (4) am nächsten liegt, Warnhinweise und/oder Hinweise zu Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges darstellbar sind.Head-up display according to claim 7, characterized in that in the image plane (P2), the Combiner ( 4 ) is closest, warnings and / or instructions on operating parameters of the motor vehicle can be displayed. Head-up-Display nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bildebene (P1), die dem Combiner (4) am entferntesten liegt, Navigationshinweise darstellbar sind.Head-up display according to claim 7 or 8, characterized in that in the image plane (P1) that the combiner ( 4 ) is the furthest, navigation instructions are displayed.
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