DE102021214549B3

DE102021214549B3 - Head-up display imaging unit with folding mirror

Info

Publication number: DE102021214549B3
Application number: DE102021214549.3A
Authority: DE
Inventors: Wolff von Spiegel; Daniel Krüger; Christian Junge
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2041-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-Up-Display für ein Fortbewegungsmittel, mit einer bildgebenden Einheit (1) zum Erzeugen eines Bildes, und einer Optikeinheit (2) zum Projizieren des Bildes durch eine Spiegeleinheit (3). Dabei weist die bildgebende Einheit (1) einen Faltspiegel (15) auf, der zwischen einer Lichtquelle (12) und einem von dieser durchleuchteten Anzeigeelement (11) in einem Anstellwinkel (β) zur Ausbreitungsrichtung (ABR1) des von der Lichtquelle (11) auf ihn einfallenden Lichts (L1)angeordnet ist. Der Faltspiegel weist (15) Mikrostrukturen (16) auf, wobei die Mikrostrukturen (16) erste Spiegelflächen (161,161') aufweisen, die in einem vom Anstellwinkel (β) des Faltspiegels (15) abweichenden ersten Winkel angeordnet sind, und Lücken (163) bildend voneinander beabstandet sind, wobei in den Lücken (163) zweite Flächen (162,162') in einem zweiten Winkel angeordnet sind. Ein Polarisator (17,172) leitet Licht einer ersten Polarisation zum Anzeigeelement (11), und Licht einer zweiten Polarisation in die Lücken (163). Ein Retarder (18) wandelt die Polarisation des in die Lücken (163) geleiteten Lichts (L2p,L4p) in die erste Polarisation um. Das in die Lücken (163) geleitete Licht wird nach Passieren der Lücken (163) Richtung Anzeigeelement (11) geleitet.The invention relates to a head-up display for a means of transport, having an imaging unit (1) for generating an image, and an optical unit (2) for projecting the image through a mirror unit (3). The imaging unit (1) has a folding mirror (15) which is positioned between a light source (12) and a display element (11) illuminated by it at an angle of incidence (β) to the propagation direction (ABR1) of the light source (11). light (L1) incident on it. The folding mirror has (15) microstructures (16), the microstructures (16) having first mirror surfaces (161,161') which are arranged at a first angle deviating from the angle of incidence (β) of the folding mirror (15), and gaps (163) forming spaced apart from each other, the gaps (163) having second surfaces (162,162') disposed at a second angle. A polarizer (17,172) directs light of a first polarization to the display element (11), and light of a second polarization into the gaps (163). A retarder (18) converts the polarization of the light (L2p, L4p) guided into the gaps (163) into the first polarization. The light guided into the gaps (163) is guided in the direction of the display element (11) after passing through the gaps (163).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Head-Up-Display, welches eine Bilderzeugungseinheit mit Faltspiegel aufweist.The present invention relates to a head-up display which has an image generation unit with a folding mirror.

Unter einem Head-Up-Display, auch als HUD bezeichnet, wird ein Anzeigesystem verstanden, bei dem der Betrachter seine Blickrichtung beibehalten kann, da die darzustellenden Inhalte in sein Sichtfeld eingeblendet werden. Während derartige Systeme aufgrund ihrer Komplexität und Kosten ursprünglich vorwiegend im Bereich der Luftfahrt Verwendung fanden, werden sie inzwischen auch im Automobilbereich in Großserie verbaut.A head-up display, also referred to as a HUD, is understood to mean a display system in which the viewer can maintain his line of sight, since the content to be displayed is displayed in his field of vision. While such systems were originally used mainly in the aviation sector due to their complexity and costs, they are now also being installed in large series in the automotive sector.

Head-Up-Displays bestehen im Allgemeinen aus einer bildgebenden Einheit oder PGU (Picture Generating Unit), einer Optikeinheit und einer Spiegeleinheit. Die bildgebende Einheit erzeugt das Bild und nutzt dazu zumindest ein Anzeigeelement. Die meisten heutigen Head-Up-Displays verwenden zur Bildgenerierung LCD-basierte Displays (LCD: Liquid Crystal Display; Flüssigkristallanzeige). Die Optikeinheit leitet das Bild auf die Spiegeleinheit. Die Spiegeleinheit ist eine teilweise spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe. Der Betrachter sieht also die von der bildgebenden Einheit dargestellten Inhalte als virtuelles Bild und gleichzeitig die reale Welt hinter der Scheibe. Als Spiegeleinheit dient im Automobilbereich oftmals die Windschutzscheibe, deren gekrümmte Form bei der Darstellung berücksichtigt werden muss. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit und Spiegeleinheit ist das virtuelle Bild eine vergrößerte Darstellung des von der bildgebenden Einheit erzeugten Bildes.Head-up displays generally consist of an imaging unit or PGU (Picture Generating Unit), an optics unit and a mirror unit. The imaging unit generates the image and uses at least one display element for this purpose. Most of today's head-up displays use LCD-based displays (LCD: Liquid Crystal Display; liquid crystal display) for image generation. The optics unit directs the image to the mirror unit. The mirror unit is a partially reflective, translucent disc. The viewer thus sees the content displayed by the imaging unit as a virtual image and at the same time the real world behind the pane. In the automotive sector, the windshield is often used as a mirror unit, and its curved shape must be taken into account in the display. Due to the interaction of the optics unit and the mirror unit, the virtual image is an enlarged representation of the image generated by the imaging unit.

Aus der DE 41 02 678 A1 ist ein Head-Up-Display für ein Fortbewegungsmittel bekannt, mit einer bildgebenden Einheit zum Erzeugen eines Bildes, einer Optikeinheit zum Projizieren des Bildes durch eine Spiegeleinheit auf eine virtuelle Bildebene, und einem Faltspiegel, dessen Einfallswinkel und Ausfallswinkel ungleich sind. Diese Eigenschaft wird beispielsweise mittels holographischer Bauteile erzielt, mittels Beugungsgitter, oder mittels Fresnel-Spiegel.From the DE 41 02 678 A1 a head-up display for a means of transport is known, with an imaging unit for generating an image, an optics unit for projecting the image through a mirror unit onto a virtual image plane, and a folding mirror whose angle of incidence and angle of reflection are unequal. This property is achieved, for example, using holographic components, using diffraction gratings, or using Fresnel mirrors.

Auch die US 5,313,326 A , die WO 2014/041689 A1 , die US 2015/0036221 A1 und die US 2018/0252917 A1 zeigen Head-Up-Displays bei denen ein Faltspiegel zum Einsatz kommt, dessen Einfallswinkel und Ausfallswinkel ungleich sind.Also the US 5,313,326A , the WO 2014/041689 A1 , the US 2015/0036221 A1 and the U.S. 2018/0252917 A1 show head-up displays that use a folding mirror with unequal angles of incidence and reflection.

Bei diesen bekannten Head-Up-Displays ist der Faltspiegel, dessen Einfallswinkel und Ausfallswinkel ungleich sind, im Abbildungspfad angeordnet. Dort kann der diese Eigenschaft aufweisende Faltspiegel einen ungünstigen Einfluß auf die Bildqualität und/ oder die Störlichtempfindlichkeit haben.In these known head-up displays, the folding mirror, whose angle of incidence and angle of reflection are unequal, is arranged in the imaging path. There, the folding mirror exhibiting this property can have an unfavorable influence on the image quality and/or the sensitivity to stray light.

Aus der US 2010/0195022 A1 ist eine Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeige bekannt, bei dem eine Kante eines Lichtleiters mit einer Vielzahl von reflektierenden Flächen versehen ist, die einen eng gebündelten Laserstrahl in ein breites Lichtbündel aufweiten. Die Verwendung einer Laserlichtquelle ist bei Head-Up-Displays allerdings hauptsächlich bei Anwendung von Mikro-Spiegel-Einheiten (sog. DMD, englisch: Digital Micro Mirror Device) bekannt, die einen Lichtstrahl sehr geringen Querschnitts mit geringem Öffnungswinkel erfordern.From the U.S. 2010/0195022 A1 a backlight for a liquid crystal display is known, in which an edge of a light guide is provided with a multiplicity of reflecting surfaces which expand a tightly bundled laser beam into a broad light beam. However, the use of a laser light source in head-up displays is mainly known when using micro-mirror units (so-called DMD, English: Digital Micro Mirror Device), which require a light beam with a very small cross-section and a small opening angle.

Aus der DE 10 2014 017 862 A1 ist ein Head-Up-Display mit einem optischen Element bekannt, das zwischen Lichtquelle und Bildschirm mit Mikrostrukturen ausgebildet ist.From the DE 10 2014 017 862 A1 a head-up display with an optical element is known, which is formed between the light source and the screen with microstructures.

Aus der US 2019/0212560 A1 ist ein Head-Up-Display bekannt, bei dem ein optisches Element einen Spiegel mit Mikrostrukturen aufweist, die Licht auf eine Anzeigeelement werfen. Als nachteilig ist anzusehen, daß die Beleuchtung des Anzeigeelements ungleichmäßig ist, sie weist dunkle Streifen auf.From the U.S. 2019/0212560 A1 a head-up display is known in which an optical element has a mirror with microstructures that throw light onto a display element. The disadvantage is that the illumination of the display element is uneven and has dark stripes.

Aus der US 2011/0116010 A1 ist eine Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeige bekannt mit einem Faltspiegel, wobei Mikrostrukturen auf einem Lichtleiter in unmittelbarer Nähe zum Faltspiegel angebracht sind.From the U.S. 2011/0116010 A1 Background lighting for a liquid crystal display is known with a folding mirror, with microstructures being attached to a light guide in the immediate vicinity of the folding mirror.

Aus der US 2020/0033600 A1 ist ein Head-Up-Display bekannt, bei dem ein Flüssigkristallanzeigeelement mittels eines Polarisationskonverters möglichst viel des von einer Lichtquelle erzeugten unpolarisierten Lichts verwenden soll.From the U.S. 2020/0033600 A1 a head-up display is known in which a liquid crystal display element is intended to use as much as possible of the unpolarized light generated by a light source by means of a polarization converter.

Ein gegenüber den bekannten Head-Up-Displays verbessertes Head-Up-Display ist erwünscht.A head-up display that is improved over the known heads-up displays is desired.

Ein erfindungsgemäßes Head-Up-Display ist in Anspruch 1 angegeben. Das Head-Up-Display weist eine bildgebende Einheit zum Erzeugen eines Bildes und eine Optikeinheit zum Projizieren des Bildes durch eine Spiegeleinheit auf. Die bildgebende Einheit weist einen Faltspiegel auf. Der Faltspiegel ist zwischen einer Lichtquelle und einem von dieser durchleuchteten Anzeigeelement angeordnet in einem Anstellwinkel zur Ausbreitungsrichtung des von der Lichtquelle auf ihn einfallenden Lichts. Der Anstellwinkel ist vorzugsweise kleiner als 45°, was einen flacheren Bauraum ermöglicht. Der Faltspiegel weist Mikrostrukturen auf. Die Mikrostrukturen weisen erste Spiegelflächen auf, die in einem vom Anstellwinkel des Faltspiegels abweichenden ersten Winkel angeordnet sind, und Lücken bildend voneinander beabstandet sind. In den Lücken sind zweite Flächen in einem zweiten Winkel angeordnet. Ein Polarisator leitet Licht einer ersten Polarisation zum Anzeigeelement und Licht einer zweiten Polarisation in die Lücken. Ein Retarder wandelt die Polarisation des in die Lücken geleiteten Lichts in die erste Polarisation um. Das in die Lücken geleitete Licht wird nach Passieren der Lücken Richtung Anzeigeelement geleitet. Dies hat den Vorteil, dass ein Polarisationsrecycling erzielt wird, und dass auch von den Lücken aus Licht zum Anzeigeelement gelangt. Im Normalfall wird nur eine der von der Lichtquelle erzeugten Polarisationsrichtungen verwendet, wenn das Anzeigeelement ein linear polarisiertes Licht modulierendes Anzeigeelement ist. Dies ist beispielsweise bei Flüssigkristallanzeigen (LCD - Liquid Crystal Display) der Fall. Erfindungsgemäß wird die normalerweise nicht verwendete Polarisation mittels Polarisator und Retarder die Lücken des Faltspiegels ausnutzend in die vom Anzeigeelement benötigte Polarisation umgewandelt und diesem zugeleitet. Das in die Lücken geleitete und diese passierende Licht hat die gleiche Polarisation wie das von den Spiegelflächen polarisierte Licht. Das Anzeigeelement wird somit lückenlos mit Licht einer einzigen Polarisation beleuchtet. Dies erspart im Idealfall auch zusätzliche Homogenisierungsmaßnahmen. Ein solcher Idealfall liegt beispielsweise für bestimmte Tastverhältnisse vor. Bei einem realen System wird die Streifenstruktur beispielsweise noch mit Streuern verwischt. Eine solche Streuung dient dann auch dazu, die Eyebox auszuleuchten.A head-up display according to the invention is specified in claim 1. The head-up display has an imaging unit for generating an image and an optics unit for projecting the image through a mirror unit. The imaging unit has a folding mirror. The folding mirror is arranged between a light source and a display element that is transilluminated by it, at an angle of inclination to the propagation direction of the light incident on it from the light source. The angle of attack is preferably less than 45°, which allows for a flatter installation space. The folding mirror has microstructures. The microstructures have first mirror surfaces, which are arranged at a first angle that deviates from the angle of incidence of the folding mirror, and are spaced apart from one another to form gaps. Second surfaces are arranged in the gaps at a second angle. A polarizer directs light of a first polarization to the display element and light of a second polarization into the gaps. A retarder converts the polarization of the light guided into the gaps into the first polarization. The light guided into the gaps is guided in the direction of the display element after passing through the gaps. This has the advantage that polarization recycling is achieved and that light also reaches the display element from the gaps. Normally only one of the polarization directions generated by the light source is used when the display element is a linearly polarized light modulating display element. This is the case, for example, with liquid crystal displays (LCD). According to the invention, the polarization that is normally not used is converted by means of a polarizer and retarder, utilizing the gaps in the folding mirror, into the polarization required by the display element and fed to the latter. The light guided into the gaps and passing through them has the same polarization as the light polarized by the mirror surfaces. The display element is thus continuously illuminated with light of a single polarization. Ideally, this also saves additional homogenization measures. Such an ideal case exists, for example, for specific pulse duty factors. In a real system, the stripe structure is blurred with scatterers, for example. Such a scattering then also serves to illuminate the eyebox.

Vorteilhafterweise sind die ersten Spiegelflächen als reflektierender Polarisator ausgebildet, und die Lücken als die Polarisationsrichtung um 90° drehende Retarder. Ein solcher Retarder wird auch als λ/2-Plättchen oder Halbwellenlängenplatte bezeichnet. Diese erfindungsgemäße Variante hat den Vorteil die Funktionen von Reflexion von Licht an den Spiegelflächen und von Auffüllen der Lücken zwischen den Spiegelflächen mit Licht in einem einzigen Bauteil, das separat vorgefertigt und getestet werden kann, zu vereinen. Dies erleichtert zudem die Montage.Advantageously, the first mirror surfaces are designed as a reflecting polarizer, and the gaps as a retarder that rotates the direction of polarization by 90°. Such a retarder is also referred to as a λ/2 plate or half-wavelength plate. This variant according to the invention has the advantage of combining the functions of reflecting light on the mirror surfaces and filling the gaps between the mirror surfaces with light in a single component that can be prefabricated and tested separately. This also makes assembly easier.

Erfindungsgemäß weist der Faltspiegel zwei zueinander parallele Grenzflächen auf, die beide die gleichen, zueinander versetzt angeordneten Mikrostrukturen aufweisen. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Lücken und Spiegelflächen in Projektion auf die Ausbreitungsrichtung des Lichts gleiche Ausdehnung haben. Der Versatz ist dann sinnvollerweise so groß wie diese Ausdehnung oder ein ganzzahliges Vielfaches davon. Vorteilhaft ist auch hier, dass die Herstellung des Faltspiegels in einem Vorgang möglich ist, und ein Justieren der Makrostrukturen zueinander dann entfällt.According to the invention, the folding mirror has two boundary surfaces that are parallel to one another and that both have the same microstructures that are offset from one another. This configuration is particularly advantageous when gaps and mirror surfaces have the same extent in projection onto the propagation direction of the light. The offset is then usefully as large as this extent or an integral multiple thereof. Here, too, it is advantageous that the folding mirror can be produced in one operation, and there is then no need to adjust the macrostructures to one another.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist der Polarisator als reflektierender Polarisator ausgelegt und zwischen Faltspiegel und Anzeigeelement angeordnet. Der Retarder ist gemäß dieser Variante ein Retarder, der lineare in zirkulare Polarisation umwandelt und wird vom Licht zweimal durchlaufen. Ein solcher Retarder wird auch als λ/4-Plättchen oder Viertelwellenplatte bezeichnet. Hier wird also die Wirkung eines Lambda/2-Retarders aufgeteilt und die Verzögerung auf zwei Durchgänge verteilt. Der Retarder dieser Variante ist zwischen Faltspiegel und Polarisator angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Bauteile flächig auslegbar sind, wodurch kostengünstige Bauteile aus Massenproduktion verwendbar sind.According to a variant of the invention, the polarizer is designed as a reflecting polarizer and is arranged between the folding mirror and the display element. According to this variant, the retarder is a retarder that converts linear polarization into circular polarization and the light passes through it twice. Such a retarder is also referred to as a λ/4 plate or quarter-wave plate. Here the effect of a lambda/2 retarder is divided and the deceleration is distributed over two passes. The retarder of this variant is arranged between the folding mirror and the polarizer. This has the advantage that the components can be laid out over a large area, which means that inexpensive components from mass production can be used.

Vorteilhaft wird als Polarisator der eingangsseitige Polarisator eines Anzeigeelements genutzt, welches polarisiertes Eingangslicht erfordert, beispielsweise ein Flüssigkristallanzeigeelement. Dies spart Bauteile ein und geht durch die geringere Anzahl vom Licht zu passierender Grenzflächen auch mit geringeren Lichtleistungsverlusten und weniger Störungen einher.The polarizer on the input side of a display element that requires polarized input light, for example a liquid crystal display element, is advantageously used as the polarizer. This saves on components and, due to the smaller number of interfaces to be passed by the light, is also associated with lower light output losses and fewer disturbances.

Vorteilhaft sind Polarisator und Retarder gemäß dieser Variante auch einstückig als reflektierender zirkularer Polarisator ausgelegt.According to this variant, the polarizer and retarder are advantageously also designed in one piece as a reflective circular polarizer.

Vorteilhaft ist der reflektierende Polarisator in einem von 90° abweichenden Winkel zur Ausbreitungsrichtung des vom Faltspiegel kommend auf ihn auftreffenden Lichts geneigt, und die spiegelnden zweiten Flächen sind parallel zum reflektierenden Polarisator angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß vom reflektierenden Polarisator reflektiertes Licht, welches nicht oder kaum divergent ist, nicht auf die ersten Spiegelflächen zurückreflektiert wird, sondern, bei geeigneter Wahl von Winkel und Abständen, auf eine der zweiten spiegelnden Flächen in den Lücken. Von diesen wird es parallel zum von den ersten Spiegelflächen reflektierten Licht Richtung Polarisator reflektiert, von dem es, nach Anpassung der Polarisationsrichtung mittels des Retarders, transmittiert wird. Somit wird ein sehr großer Teil des Lichts beider Polarisationen genutzt, und durch die Lücken nahezu keine dunklen Bereiche hervorgerufen. Das Anzeigeelement wird sehr homogen beleuchtet.The reflecting polarizer is advantageously inclined at an angle deviating from 90° to the propagation direction of the light impinging on it coming from the folding mirror, and the reflecting second surfaces are arranged parallel to the reflecting polarizer. This has the advantage that light reflected by the reflecting polarizer, which is not divergent or hardly divergent, is not reflected back onto the first mirror surfaces, but, with a suitable choice of angles and distances, onto one of the second reflecting surfaces in the gaps. From these, it is reflected parallel to the light reflected by the first mirror surfaces in the direction of the polarizer, from which it is transmitted after adjustment of the polarization direction by means of the retarder. Thus, a very large part of the light of both polarizations is used and almost no dark areas are caused by the gaps. The display element is illuminated very homogeneously.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist der Faltspiegel Teil eines transparenten Körpers mit keilförmigem Querschnitt, bei dem die Keilgrundfläche die der Lichtquelle zugewandte Lichteintrittsfläche ist, die Mikrostrukturen auf einer der großen Seitenflächen des Keils angeordnet sind. und die andere große Seitenfläche des Keils die dem Anzeigeelement zugewandte Lichtaustrittsfläche ist. Dies hat den Vorteil, dass der transparente Körper ein großvolumiges Bauteil ist, das weniger anfällig ist als sehr dünne Bauteile, was die Handhabung bei der Herstellung vereinfacht. Der transparente Körper wird beispielsweise in großer Form gegossen und anschließend auf der Lichtaustrittsfläche mit Polarisatorfunktionalität und Retarderfunktionalität versehen, beispielsweise mir entsprechender Beschichtung versehen. Dies sind bewährte Herstellungsverfahren, die zuverlässige Resultate liefern.According to a variant of the invention, the folding mirror is part of a transparent body with a wedge-shaped cross section, in which the wedge base is the light entry surface facing the light source, the microstructures are arranged on one of the large side surfaces of the wedge. and the other large side surface of the wedge is the light exit surface facing the display element. This has the advantage that the transparent body is a large-volume component that is less susceptible than very thin components, which simplifies handling during manufacture. For example, the transparent body is cast in a large mold and then polari is applied to the light-emitting surface sator functionality and retarder functionality provided, for example provided with an appropriate coating. These are proven manufacturing processes that deliver reliable results.

Vorteilhaft sind spiegelnden zweiten Flächen vorgesehen, die jeweils paarweise einen Retroreflektor bilden. Eine solche Anordnung ist robust gegenüber einer Winkelverkippung. Auch bei nicht exakt zum einfallenden Licht ausgerichtetem Faltspiegel reflektiert dieser so, dass das ausfallende Licht parallel zum einfallenden Licht verläuft.Advantageously, reflecting second surfaces are provided, each of which forms a retroreflector in pairs. Such an arrangement is robust against angular tilting. Even if the folding mirror is not exactly aligned with the incident light, it reflects in such a way that the incident light runs parallel to the incident light.

Ebenfalls vorteilhaft sind Faltspiegel und Anzeigeelement parallel zueinander ausgerichtet. Lichtstrahlen, die vom Faltspiegel kommend auf das Anzeigeelement treffen habe daher eine gleichlange Wegstrecke hinter sich. Eine gleichförmige Beleuchtung des Anzeigeelements wird somit erzielt, da durch Wegstreckenunterschiede hervorgerufene Abweichungen in dieser Konstellation nicht auftreten.Folding mirror and display element are also advantageously aligned parallel to one another. Rays of light coming from the folding mirror and hitting the display element therefore have to travel the same distance. A uniform illumination of the display element is thus achieved since deviations caused by differences in distance do not occur in this constellation.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.Further features of the present invention will become apparent from the following description and the appended claims in conjunction with the figures.

Figurenlistecharacter list

1 shows schematically a head-up display according to the prior art for a motor vehicle;
2 shows schematically the imaging unit of a head-up display;
3 shows schematically the imaging unit of a head-up display according to the invention;
4 shows schematically a folding mirror of a head-up display;
5 shows schematically a part of a first embodiment
6 shows schematically part of a second embodiment
7 shows schematically part of a third embodiment
8th shows a variant of the first embodiment
9 shows another embodiment.

Figurenbeschreibungcharacter description

Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.For a better understanding of the principles of the present invention, embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. The same reference symbols are used in the figures for the same or equivalent elements and are not necessarily described again for each figure. It goes without saying that the invention is not limited to the illustrated embodiments and that the features described can also be combined or modified without going beyond the protective scope of the invention as defined in the appended claims.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines Head-Up-Displays für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Stand der Technik. Das Head-Up-Display weist eine bildgebende Einheit 1, eine Optikeinheit 2 und eine Spiegeleinheit 3 auf. Von einem Anzeigeelement 11 geht ein Strahlenbündel SB1 aus, welches von einem ersten Spiegel 21 auf einen gekrümmten Spiegel 22 reflektiert wird, der es Richtung Spiegeleinheit 3 reflektiert. Die Spiegeleinheit 3 ist hier als Windschutzscheibe 31 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Von dort gelangt das Strahlenbündel SB2 in Richtung eines Auges 61 eines Betrachters. 1 shows a basic sketch of a head-up display for a motor vehicle according to the prior art. The head-up display has an imaging unit 1 , an optical unit 2 and a mirror unit 3 . A beam of rays SB1 emanates from a display element 11 and is reflected by a first mirror 21 onto a curved mirror 22 which reflects it in the direction of the mirror unit 3 . The mirror unit 3 is shown here as a windshield 31 of a motor vehicle. From there, the bundle of rays SB2 arrives in the direction of an eye 61 of an observer.

Der Betrachter sieht ein virtuelles Bild VB, welches sich außerhalb des Kraftfahrzeugs oberhalb der Motorhaube oder sogar vor dem Kraftfahrzeug befindet. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit 2 und Spiegeleinheit 3 ist das virtuelle Bild VB eine vergrößerte Darstellung des vom Anzeigeelement 11 angezeigten Bildes. Hier sind symbolisch eine Geschwindigkeitsbegrenzung, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Navigationsanweisungen dargestellt. So lange sich das Auge 61 innerhalb der durch ein Rechteck angedeuteten Eyebox 62 befindet, sind alle Elemente des virtuellen Bildes für das Auge 61 sichtbar. Befindet sich das Auge 61 außerhalb der Eyebox 62, so ist das virtuelle Bild VB für den Betrachter nur noch teilweise oder gar nicht sichtbar. Je größer die Eyebox 62 ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter bei der Wahl seiner Sitzposition.The viewer sees a virtual image VB, which is located outside the motor vehicle above the hood or even in front of the motor vehicle. The virtual image VB is an enlarged representation of the image displayed by the display element 11 due to the interaction of the optics unit 2 and the mirror unit 3 . A speed limit, the current vehicle speed and navigation instructions are shown here symbolically. As long as the eye 61 is within the eye box 62 indicated by a rectangle, all elements of the virtual image are visible to the eye 61 . If the eye 61 is located outside the eye box 62, then the virtual image VB is only partially or not at all visible to the viewer. The larger the eyebox 62 is, the less restricted the viewer is in choosing his seating position.

Die Krümmung des gekrümmten Spiegels 22 ist an die Krümmung der Windschutzscheibe 31 angepaßt und sorgt dafür, dass die Bildverzeichnung über die gesamte Eyebox 62 stabil ist. Der gekrümmte Spiegel 22 ist mittels einer Lagerung 221 drehbar gelagert. Die dadurch ermöglichte Drehung des gekrümmten Spiegels 22 ermöglicht ein Verschieben der Eyebox 62 und somit eine Anpassung der Position der Eyebox 62 an die Position des Auges 61. Der erste Spiegel 21 dient dazu, dass der vom Strahlenbündel SB1 zurückgelegte Weg zwischen Anzeigeelement 11 und gekrümmtem Spiegel 22 lang ist, und gleichzeitig die Optikeinheit 2 dennoch kompakt ausfällt. Die Optikeinheit 2 wird durch eine transparente Abdeckung 23 gegen die Umgebung abgegrenzt. Die optischen Elemente der Optikeinheit 2 sind somit beispielsweise gegen im Innenraum des Fahrzeugs befindlichen Staub geschützt. Ein Blendschutz 24 dient dazu, das über die Grenzfläche der Abdeckung 23 reflektierte Licht sicher zu absorbieren, sodass keine Blendung des Betrachters hervorgerufen wird. Außer dem Sonnenlicht SL kann auch das Licht einer anderen Störlichtquelle 64 auf das Anzeigeelement 11 gelangen.The curvature of the curved mirror 22 matches the curvature of the windshield 31 and ensures that the image distortion across the entire eyebox 62 is stable. The curved mirror 22 is rotatably supported by a bearing 221 . The rotation of the curved mirror 22 made possible by this enables the eyebox 62 to be displaced and thus the position of the eyebox 62 to be adjusted to the position of the eye 61. The first mirror 21 serves to ensure that the path covered by the beam of rays SB1 between the display element 11 and the curved mirror 22 is long, and at the same time the optics unit 2 is still compact. The optics unit 2 is delimited from the environment by a transparent cover 23 . The optical elements of the optical unit 2 are thus, for example, protected against dust located in the interior of the vehicle protected. A glare shield 24 serves to surely absorb the light reflected through the interface of the cover 23 so as not to cause glare to the viewer. In addition to the sunlight SL, the light from another interfering light source 64 can also reach the display element 11 .

2 zeigt schematisch die bildgebende Einheit 1 eines Head-Up-Displays. Man erkennt die Lichtquelle 12, deren Licht von einem Kollimator 13 kollimiert wird. Das kollimierte Lichtbündel weist in der Bildebene eine Höhe h in senkrecht zu seiner Ausbreitungsrichtung ABR1 auf. Es wird von einem im Winkel von α=45° zur Ausbreitungsrichtung ABR1 angeordneten Spiegel 14 reflektiert und durchleuchtet in seiner im Winkel von 90° zur Ausbreitungsrichtung ABR1 ausgerichteten Ausbreitungsrichtung ABR2 das Anzeigeelement 11, von wo aus es als Strahlenbündel SB1 in die hier nicht dargestellte Optikeinheit 2 eintritt. Das Anzeigeelement 11 ist nicht rechtwinklig zur Ausbreitungsrichtung ABR2 angeordnet, sondern in einem von 90° abweichenden Winkel, der hier besonders stark von 90° abweichend dargestellt ist. 2 shows schematically the imaging unit 1 of a head-up display. One recognizes the light source 12 whose light is collimated by a collimator 13 . The collimated light beam has a height h in the image plane perpendicular to its direction of propagation ABR1. It is reflected by a mirror 14 arranged at an angle of α=45° to the direction of propagation ABR1 and illuminates the display element 11 in its direction of propagation ABR2, which is aligned at an angle of 90° to the direction of propagation ABR1, from where it enters the optical unit (not shown here) as a bundle of rays SB1 2 occurs. The display element 11 is not arranged at right angles to the propagation direction ABR2, but at an angle deviating from 90°, which is shown deviating particularly strongly from 90° here.

3 zeigt schematisch die bildgebende Einheit eines erfindungsgemäßen Head-Up-Displays. Man erkennt den erfindungsgemäßen Faltspiegel 15, der in einem Winkel von β<45° angeordnet ist. Aufgrund seiner Eigenschaft, dass Einfallswinkel und Ausfallswinkel ungleich sind, ändert sich an der prinzipiellen Ausbreitungsrichtung ABR1 des auf ihn von der Lichtquelle 12 her kommenden Lichts und des von ihm in Ausbreitungsrichtung ABR2 in Richtung Anzeigeelement 11 reflektierten Lichts im Vergleich zur vorhergehenden Abbildung nichts. Allerdings fallen die Ausdehnung der Lichtquelle 12 und des Kollimators 13, sowie die Höhe h' des kollimierten Lichtbündels kleiner aus als zur vorhergehenden Abbildung. Eine Bauraumeinsparung ist somit realisiert. Die Höhe h' in dieser Abbildung ist kleiner als die Höhe h in der vorhergehenden Abbildung. Dies bedeutet nicht nur, dass der Raumbedarf der Anordnung kleiner ist, sondern auch, dass die Beleuchtungseinheit, hier die Lichtquelle 12, nur ein flacheres Lichtbündel zu erzeugen hat, womit auch die Lichtquelle 12 kompakter ausfällt. Ein ebenfalls wichtiger Bauraumvorteil basiert auf der freieren Positionierbarkeit der Lichtquelle bei gleichzeitiger Einhaltung des Wunschwinkels im Bereich des Displays. Die kleinere Lichtquelle spart zusätzlich Platz in der Realisierungsform, beispielsweise als Leuchtdioden. 3 shows schematically the imaging unit of a head-up display according to the invention. One recognizes the folding mirror 15 according to the invention, which is arranged at an angle of β<45°. Due to its property that the angle of incidence and angle of reflection are unequal, nothing changes in the basic direction of propagation ABR1 of the light coming towards it from the light source 12 and the light reflected from it in the direction of propagation ABR2 in the direction of the display element 11 compared to the previous figure. However, the extension of the light source 12 and the collimator 13, as well as the height h' of the collimated light beam, are smaller than in the previous illustration. A space saving is thus realized. The height h' in this figure is smaller than the height h in the previous figure. This means not only that the space required for the arrangement is smaller, but also that the lighting unit, here the light source 12, only has to generate a flatter light beam, with the result that the light source 12 also turns out to be more compact. Another important space advantage is based on the freedom to position the light source while maintaining the desired angle in the area of the display. The smaller light source also saves space in the implementation form, for example as light-emitting diodes.

In der Abbildung ist der Abstand zwischen Anzeigeelement 11 und Faltspiegel 15 der Übersichtlichkeit halber größer dargestellt als er tatsächlich ist. Die erfindungsgemäß erzielte Bauraumeinsparung ist in der Abbildung hauptsächlich an der Höhe h' erkennbar, die geringer ist als die Höhe h der vorhergehenden Abbildung. Auch scheint die Fläche der Ausleuchtung des Anzeigeelements 11 kleiner zu sein als in der vorhergehenden Abbildung, was ebenfalls nicht der Fall ist, sondern der schematischen Darstellung geschuldet ist.In the illustration, the distance between the display element 11 and the folding mirror 15 is shown larger than it actually is for the sake of clarity. The space saving achieved according to the invention can be seen in the figure mainly from the height h′, which is less than the height h in the previous figure. The area of illumination of the display element 11 also appears to be smaller than in the previous figure, which is also not the case but is due to the schematic representation.

4 zeigt schematisch einen Faltspiegel 15 eines Head-Up-Displays. Der Faltspiegel 15 weist eine erste Grenzfläche 151 auf, an der einfallendes Licht reflektiert wird, und eine zweite Grenzfläche 152. Man erkennt, dass der Faltspiegel 15 an seiner ersten Grenzfläche 151, der reflektierenden Oberfläche, viele Mikrostrukturen 16 aufweist, die jede für sich die bekannte Regel, dass Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel ist, erfüllt. Makroskopisch gesehen, über die Mikrostrukturen 16 hinweggemittelt, sind erste Grenzfläche 151 und zweite Grenzfläche 152 parallel zueinander. Die Mikrostrukturen 16 weisen erste Spiegelflächen 161 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Winkel von 45° zur Ausbreitungsrichtung ABR1 und zur Ausbreitungsrichtung ABR2 aufweisen. In Ausbreitungsrichtung ABR1 befinden sich Lücken 163 zwischen jeweils zwei Spiegelflächen 161. Die Spiegelflächen 161 sind in den Lücken 163 durch geneigte zweite Flächen 162 miteinander verbunden. 4 shows schematically a folding mirror 15 of a head-up display. The folding mirror 15 has a first boundary surface 151 at which incident light is reflected, and a second boundary surface 152. It can be seen that the folding mirror 15 has many microstructures 16 on its first boundary surface 151, the reflective surface, each of which has the well-known rule that the angle of incidence equals the angle of reflection is fulfilled. Seen macroscopically, averaged over the microstructures 16, the first interface 151 and the second interface 152 are parallel to one another. The microstructures 16 have first mirror surfaces 161 which, in the exemplary embodiment shown, have an angle of 45° to the propagation direction ABR1 and to the propagation direction ABR2. There are gaps 163 between two mirror surfaces 161 in each case in the propagation direction ABR1. The mirror surfaces 161 are connected to one another in the gaps 163 by inclined second surfaces 162.

Makroskopisch betrachtet ist der Einfallswinkel θ1 des Faltspiegels 15 größer als dessen Ausfallswinkel θ2, die jeweils zur Senkrechten auf den Grenzflächen 151, 152 eingezeichnet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel betragen θ1=90°-β und θ2=β. Man erkennt ein Einfallstrahlenbündel ESB in Ausbreitungsrichtung ABR1, welches nach Reflexion am Faltspiegel 15 als Ausfallstrahlenbündel ASB in Ausbreitungsrichtung ASR2 den Faltspiegel 15 verlässt.Viewed macroscopically, the angle of incidence θ1 of the folding mirror 15 is greater than its angle of reflection θ2, which are respectively drawn in to the perpendicular on the boundary surfaces 151, 152. In the embodiment shown, θ1=90°-β and θ2=β. An incident beam bundle ESB can be seen in the direction of propagation ABR1, which, after being reflected at the folding mirror 15, leaves the folding mirror 15 as an exit beam bundle ASB in the direction of propagation ASR2.

Vorkollimierte Lichtquellen, die gegebenenfalls aus mehreren nebeneinander angeordneten Einzellichtquellen, sogenannten Arrays bestehen, strahlen entweder direkt auf Diffusoren hinter dem Anzeigeelement, im folgenden auch als Display bezeichnet, oder werden vorher durch Faltspiegel umgelenkt. Bei diesen gilt makroskopisch Einfallswinkel=Ausfallswinkel. Das führt zu Bauraumkonflikten. In den Ecken/Kanten zwischen Arrayzellen können besonders starke Farb- und Helligkeitsabweichungen auftreten. Oftmals werden als Lichtquellen Leuchtdioden (englisch: LED, Light Emitting Diode) verwendet. Die nicht zum Display-Polarisator passende Polarisationsrichtung des LED-Lichts wird vom Display abgehalten und geht verloren. Dies erfordert zusätzliche Komponenten oder erfolgt im Display und erwärmt dieses. Eine Verkippung des Faltspiegels um einen Winkel ändert den Winkel des beleuchtenden Lichts um den doppelten Winkel.Precollimated light sources, which may consist of several individual light sources arranged side by side, so-called arrays, either shine directly onto diffusers behind the display element, also referred to below as a display, or are deflected beforehand by folding mirrors. Macroscopically, the angle of incidence=angle of reflection applies to these. This leads to space conflicts. Particularly strong color and brightness deviations can occur in the corners/edges between array cells. Light-emitting diodes (LEDs, Light Emitting Diodes) are often used as light sources. The polarization direction of the LED light that does not match the display polarizer is blocked by the display and is lost. This requires additional components or takes place in the display and heats it up. Tilting the folding mirror by an angle changes the angle of the illuminating light by twice the angle.

Solche Lösungen haben den Nachteil eines erhöhten Bauraumbedarfs, der die Bildgröße einschränkt, der Erfordernis von Arrays mit relativ hohen Zellenzahlen, Farb- und Helligkeitsinhomogenitäten, sowie Effizienzeinbußen durch Verlust einer Polarisationskomponente. Verbesserte Konzepte für Bilderzeugungseinheiten, die mit gegeben Bauraumanforderungen in Einklang zu bringen sind, sind erwünscht und erfindungsgemäß gezeigt.Such solutions have the disadvantage of an increased installation space requirement, which limits the image size, the need for arrays with a relatively high number of cells, color and brightness inhomogeneities, and losses in efficiency due to the loss of a polarization component. Improved concepts for image generation units, which are to be reconciled with given space requirements, are desired and are shown according to the invention.

Kernidee der Erfindung ist ein fein gestufter Faltspiegel 15, der makroskopisch von Einfallswinkel=Ausfallswinkel eines herkömmlichen Spiegels 14 abweicht, siehe 4, und mit im folgenden Text beschriebenen Weiterbildungen ein Polarisationsrecycling ermöglicht. Die so gewonnenen Eigenschaften und Freiheiten eröffnen einen ganzen Strauß von Designmöglichkeiten mit Vorteilen über die Bauraumersparnis hinaus.The core idea of the invention is a finely graded folding mirror 15 which macroscopically deviates from the angle of incidence=angle of reflection of a conventional mirror 14, see FIG 4 , and with developments described in the following text allows polarization recycling. The properties and freedom gained in this way open up a whole bouquet of design options with advantages that go beyond the space savings.

Damit gibt es einerseits besonders platzsparende Möglichkeiten, den Strahlengang der Bilderzeugungseinheit 1 in den Bauraum zu falten. Die Lichtverteilung wird aufgespreizt, indem sie in Streifen geteilt wird, die auseinandergezogen werden. Dadurch kann die ursprüngliche Beleuchtungseinheit verkleinert werden. Das hilft, Arraygrenzen im Bildbereich zu vermeiden und die Homogenität zu verbessern. Erfindungsgemäße Ausführungsvarianten erlauben toleranzunempfindliche Designs und Effizienzsteigerung durch Polarisationsrecycling.On the one hand, there are therefore particularly space-saving options for folding the beam path of the image generation unit 1 into the installation space. The light distribution is spread by dividing it into strips that are pulled apart. As a result, the original lighting unit can be downsized. This helps to avoid array boundaries in the image area and to improve homogeneity. Embodiment variants according to the invention allow tolerance-insensitive designs and an increase in efficiency through polarization recycling.

5 zeigt schematisch einen Teil einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Man erkennt den Faltspiegel 15 dessen obere Grenzfläche 151 Mikrostrukturen 16 aufweist, und dessen untere Grenzfläche 152 keine besonderen, in Zusammenhang mit der Erfindung wesentlichen optischen oder geometrischen Eigenschaften aufweist. Die Mikrostrukturen 16 weisen erste Spiegelflächen 161 auf, die einen Winkel von 45° zur Ausbreitungsrichtung ABR1 des einfallenden Lichts aufweisen. Zwischen den ersten Spiegelflächen 161 befinden sich Lücken 163, in denen zweite Flächen 162 angeordnet sind, die ebenfalls als spiegelnde Flächen ausgelegt sind. Die zweiten Flächen 162 sind parallel zur Ausbreitungsrichtung ABR1 des einfallenden Lichts ausgerichtet. Oberhalb des Faltspiegels 15 sind ein Retarder 18 und ein Polarisator 17 angeordnet. Der Retarder 18 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Eigenschaft einer Viertelwellenlängenplatte, das heißt, er wandelt linear polarisiertes Eingangslicht in zirkular polarisiertes Ausgangslicht um, und umgekehrt. Der Polarisator 17 ist ein reflektierender Polarisator, der linearpolarisiertes Licht einer erste Polarisationsrichtung passieren lässt, und senkrecht dazu polarisiertes Licht reflektiert. 5 shows schematically a part of a first embodiment according to the invention. The folding mirror 15 can be seen, the upper boundary surface 151 of which has microstructures 16 and the lower boundary surface 152 of which has no special optical or geometric properties that are essential in connection with the invention. The microstructures 16 have first mirror surfaces 161 which are at an angle of 45° to the propagation direction ABR1 of the incident light. There are gaps 163 between the first mirror surfaces 161, in which second surfaces 162 are arranged, which are also designed as reflecting surfaces. The second surfaces 162 are aligned parallel to the propagation direction ABR1 of the incident light. A retarder 18 and a polarizer 17 are arranged above the folding mirror 15 . In the present exemplary embodiment, the retarder 18 has the property of a quarter-wave plate, ie it converts linearly polarized input light into circularly polarized output light, and vice versa. The polarizer 17 is a reflective polarizer which allows linearly polarized light of a first polarization direction to pass and reflects light polarized perpendicularly thereto.

Von links fällt von der Lichtquelle 12 erzeugtes und vom Kollimator 13 kollimiertes unpolarisiertes Licht L1 in Ausbreitungsrichtung ABR1 auf den Faltspiegel 15. Der Übersichtlichkeit halber ist hier nur ein Lichtstrahl beispielhaft eingezeichnet. Dieses unpolarisierte Licht L1 wird von den Spiegelflächen 161 reflektiert. Es gelangt in Ausbreitungsrichtung ABR2 als unpolarisiertes Licht L2 zum Retarder 18, passiert diesen und verlässt diesen als unpolarisiertes Licht L3. Es trifft auf den reflektierenden Polarisator 17, der s-polarisiertes Licht L4s passieren lässt (transmittiert) und p-polarisiertes Licht L4p zurückwirft (reflektiert). Dies ist der Übersichtlichkeit halber in der Abbildung nach rechts versetzt schematisch dargestellt. Das p-polarisierte Licht L4p passiert den Retarder 18 und verlässt diesen als zirkular polarisiertes Licht L5z. Dieses trifft auf die spiegelnde zweite Flächen 162 und wird von diesen als zirkular polarisiertes Licht L6z wieder zum Retarder 18 reflektiert. Es passiert diesen und verlässt diesen als s-polarisiertes Licht L7s. Dieses passiert den reflektierenden Polarisator 17 da es nun die Polarisationsrichtung aufweist, die er nicht reflektiert, sondern transmittiert. Somit gelangt weiteres s-polarisiertes Licht L8s Richtung Anzeigeelement 11.From the left, unpolarized light L1 generated by the light source 12 and collimated by the collimator 13 falls in the direction of propagation ABR1 onto the folding mirror 15. For the sake of clarity, only one light beam is shown here as an example. This unpolarized light L1 is reflected by the mirror surfaces 161. It reaches the retarder 18 in the direction of propagation ABR2 as unpolarized light L2, passes through it and leaves it as unpolarized light L3. It strikes the reflective polarizer 17, which allows s-polarized light L4s to pass (transmit) and p-polarized light L4p to bounce back (reflect). For the sake of clarity, this is shown schematically offset to the right in the figure. The p-polarized light L4p passes through the retarder 18 and leaves it as circularly polarized light L5z. This strikes the reflecting second surfaces 162 and is reflected back to the retarder 18 as circularly polarized light L6z. It passes through and exits as s-polarized light L7s. This passes through the reflecting polarizer 17 since it now has the direction of polarization that it does not reflect but transmits. Thus, further s-polarized light L8s reaches the display element 11.

In der Abbildung ist das jeweils beschriebene Licht Lxn (x=1,2,...; n=p/z/s/_) parallel zur jeweiligen Ausbreitungsrichtung ABR1, ABR2 gezeichnet, und nach einer Reflexion am Polarisator 17 oder an einer spiegelnden zweiten Fläche 162 seitlich versetzt abgebildet. Letzteres deutet an, dass das Licht im Normalfall nicht aus ideal parallelen Strahlen besteht, sondern aus zumindest leicht divergenten Strahlen. In the figure, the light Lxn (x=1,2,...; n=p/z/s/_) described in each case is drawn parallel to the respective propagation direction ABR1, ABR2, and after reflection at the polarizer 17 or at a specular one second surface 162 shown offset laterally. The latter indicates that the light normally does not consist of ideally parallel rays, but of at least slightly divergent rays.

Diese werden vom Polarisator 17 zu einem großen Teil schräg reflektiert, sodass sie auf eine der spiegelnden zweiten Fläche 162 gelangen, und dort erneut reflektiert werden. Zusätzlich oder alternativ können die ersten Spiegelflächen 161 mit einer Wölbung versehen sein, die das von ihnen reflektierte Licht L2 bereits divergenter macht als das auf sie treffende Licht L1. Weitere Möglichkeiten bestehen darin, den Polarisator zu wellen oder zu neigen. Bei Neigung wird vorteilhafterweise die Neigung der Spiegelflächen 162 angepasst, um die Winkelabweichung zu minimieren. Mit einer oder mehreren dieser Maßnahmen füllt bereits ein Teil des vom Polarisator 17 transmittierten Lichts L4s einen Teil der aufgrund der Lücken 163 verursachten dunklen Bereiche im auf das Anzeigeelement 11 zu laufenden Lichts auf. Zum anderen gelangt Licht L8s auch in diese dunklen Bereiche. Es gelangt mehr des ursprünglich eintreffenden Lichts L1 zum Anzeigeelement 11 und weist ein gleichmäßigeres Helligkeitsprofil auf. Das Anzeigeelement 11 befindet sich im Abstand oberhalb des Polarisators 17 und ist hier nicht eingezeichnet. Der markierte Bereich F8 kann gemäß einer weiter unten beschriebenen Variante vorteilhaft ausgestaltet werden.Most of these are obliquely reflected by the polarizer 17, so that they reach one of the reflecting second surfaces 162, where they are reflected again. Additionally or alternatively, the first mirror surfaces 161 can be provided with a curvature that already makes the light L2 reflected by them more divergent than the light L1 impinging on them. Other possibilities are to wave or tilt the polarizer. When inclined, the inclination of the mirror surfaces 162 is advantageously adjusted in order to minimize the angular deviation. With one or more of these measures, part of the light L4s transmitted by the polarizer 17 already fills part of the dark areas caused by the gaps 163 in the light traveling towards the display element 11 . On the other hand, light from L8s also reaches these dark areas. More of the light L1 originally arriving reaches the display element 11 and has a more uniform brightness profile. The display element 11 is located at a distance above the polarizer 17 and is not shown here. The marked area F8 can advantageously be designed according to a variant described further below.

6 zeigt schematisch einen Teil einer zweiten Ausführungsform. Hier ist der Faltspiegel 15 Teil eines transparenten Körpers 19. Der transparente Körper 19 weist einen keilförmigen Querschnitt auf, was hier im Querschnitt gezeigt ist. Die Spitze des Keils, die sich in der Abbildung rechts befindet, ist gekappt und daher nicht abgebildet. Die Keilgrundfläche 191 ist die der Lichtquelle zugewandte Lichteintrittsfläche. Die Mikrostrukturen 16 sind auf einer der großen Seitenflächen 192 des Keils angeordnet. Die andere große Seitenfläche 193 des Keils bildet die dem Anzeigeelement 11 zugewandte Lichtaustrittsfläche. 6 shows schematically part of a second embodiment. Here the folding mirror 15 is part of a transparent body 19. The transparent body 19 has a wedge-shaped cross section, which is shown here in cross section. The tip of the wedge, which is on the right in the illustration, is clipped and therefore not shown. The wedge base 191 is the light entry surface facing the light source. The microstructures 16 are arranged on one of the large side faces 192 of the wedge. The other large side surface 193 of the wedge forms the light exit surface facing the display element 11 .

In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform sind die Mikrostrukturen 16, der Polarisator 17 und der Retarder 18 so angeordnet wie in der vorhergehenden Abbildung gezeigt. Bei der hier gezeigten Ausführungsform sind die ersten Spiegelflächen 161, wie zuvor beschrieben, in einem Winkel von 45° zu den Ausbreitungsrichtungen ABR1, ABR2 angeordnet. Die spiegelnden zweiten Flächen 162 sind allerdings nicht parallel zur Ausbreitungsrichtung ABR1 angeordnet, sondern in einem spitzen Winkel dazu verkippt. Sie sind so geneigt, dass sie dem von links einfallenden Licht L1 auf seinem Weg zu einer der ersten Spiegelflächen 161 nicht im Wege stehen, sondern in dessen Ausbreitungsrichtung gesehen von einer ersten Spiegelfläche 161 zur nächsten weggeneigt sind. Die andere große Seitenfläche 193 des keilförmigen transparenten Körpers 19 weist dieselbe Neigung auf wie die spiegelnden zweiten Flächen 162. Man erkennt dies an dem spitzen Winkel zwischen der Normalen 193N der Seitenfläche 193 und der Ausbreitungsrichtung ABR2. Der hier als reflektiver zirkularer Polarisator 172 ausgebildete Polarisator, der auch die Funktion des Retarders 18 in sich vereint, ist auf der Seitenfläche 193 angeordnet, und weist somit dieselbe Neigung auf. Die erste große Seitenfläche 192 ist mit einer Spiegelbeschichtung versehen.In an embodiment not shown here, the microstructures 16, the polarizer 17 and the retarder 18 are arranged as shown in the previous figure. In the embodiment shown here, the first mirror surfaces 161, as described above, are arranged at an angle of 45° to the propagation directions ABR1, ABR2. However, the reflecting second surfaces 162 are not arranged parallel to the propagation direction ABR1, but are tilted at an acute angle thereto. They are inclined in such a way that they do not stand in the way of the light L1 incident from the left on its way to one of the first mirror surfaces 161, but rather are inclined away from one first mirror surface 161 to the next, viewed in its direction of propagation. The other large side surface 193 of the wedge-shaped transparent body 19 has the same inclination as the reflecting second surfaces 162. This can be seen from the acute angle between the normal 193N of the side surface 193 and the propagation direction ABR2. The polarizer designed here as a reflective circular polarizer 172, which also combines the function of the retarder 18, is arranged on the side surface 193 and thus has the same inclination. The first large side surface 192 is provided with a mirror coating.

Von links fällt von der Lichtquelle 12 erzeugtes und vom Kollimator 13 kollimiertes unpolarisiertes Licht L1 in Ausbreitungsrichtung ABR1 auf den Faltspiegel 15. Der Übersichtlichkeit halber sind hier nur wenige Lichtstrahlen beispielhaft eingezeichnet. Dieses unpolarisierte Licht L1 wird von den Spiegelflächen 161 reflektiert. Es gelangt in Ausbreitungsrichtung ABR2 als unpolarisiertes Licht L2 zum reflektiven zirkularen Polarisator 172. Dieser transmittiert s-polarisiertes Licht L4s und reflektiert zirkular polarisiertes Licht L5z. Aufgrund der geringfügigen Verkippung der Senkrechten auf der Seitenfläche 193 zur Ausbreitungsrichtung ABR2 breitet sich dieses zirkular polarisierte Licht L5z in einem von 0° abweichenden Winkel zur Ausbreitungsrichtung ABR2 aus. Dieses trifft auf die spiegelnde zweite Flächen 162 und wird von diesen als zirkular polarisiertes Licht L6z wieder zum Retarder 18 reflektiert. Aufgrund der geneigten Anordnung der spiegelnden zweiten Flächen 162 breitet es sich nun wieder parallel zur Ausbreitungsrichtung ABR2 aus. Es trifft auf den reflektiven zirkularen Polarisator 172 und wird von diesem transmittiert. Somit gelangt weiteres s-polarisiertes Licht L8s Richtung Anzeigeelement 11.From the left, unpolarized light L1 generated by the light source 12 and collimated by the collimator 13 falls in the direction of propagation ABR1 onto the folding mirror 15. For the sake of clarity, only a few light rays are shown here by way of example. This unpolarized light L1 is reflected by the mirror surfaces 161. It reaches the reflective circular polarizer 172 in the propagation direction ABR2 as unpolarized light L2. This transmits s-polarized light L4s and reflects circularly polarized light L5z. Due to the slight tilting of the perpendicular on the side surface 193 to the direction of propagation ABR2, this circularly polarized light L5z propagates at an angle that deviates from 0° to the direction of propagation ABR2. This strikes the reflecting second surfaces 162 and is reflected back to the retarder 18 as circularly polarized light L6z. Because of the inclined arrangement of the reflecting second surfaces 162, it now spreads again parallel to the propagation direction ABR2. It hits the reflective circular polarizer 172 and is transmitted by it. Thus, further s-polarized light L8s reaches the display element 11.

Die Abbildung ist somit auch ein Beispiel für die Variante der Erfindung, bei der der reflektierende Polarisator 172 in einem von 90° abweichenden Winkel zur Ausbreitungsrichtung ABR2 des vom Faltspiegel 15 kommend auf ihn auftreffenden Lichts L2 geneigt ist, und die spiegelnden zweiten Flächen 162 parallel zum reflektierenden Polarisator 172 angeordnet sind.The figure is therefore also an example of the variant of the invention in which the reflecting polarizer 172 is inclined at an angle deviating from 90° to the direction of propagation ABR2 of the light L2 coming from the folding mirror 15 that impinges on it, and the reflecting second surfaces 162 are parallel to the reflective polarizer 172 are arranged.

7 zeigt schematisch einen Teil einer dritten Ausführungsform. Hier weist der Faltspiegel 15 eine erste Grenzfläche 151 und eine zweite Grenzfläche 152 auf, die beide zueinander parallel angeordnet sind, und zueinander versetz angeordnete Mikrostrukturen 16,16' aufweisen. Der Versatz ist im dargestellten Ausführungsbeispiel so gewählt, dass in Ausbreitungsrichtung ABR1 des von der Lichtquelle 12 kommenden Lichts L1 erste Spiegelflächen 161 der ersten Grenzfläche 151 und erste Spiegelflächen 161' der zweiten Grenzfläche 152 aufeinander folgen. In der dazu senkrechten Ausbreitungsrichtung ABR2 folgen jeweils erste Spiegelflächen 161 der ersten Grenzfläche 151 und zweite Flächen 162' der zweiten Grenzfläche 152 aufeinander, sowie zweite Flächen 162 der ersten Grenzfläche 151 und erste Spiegelflächen 161' der zweiten Grenzfläche 152 aufeinander. Die Spiegelflächen 161 der ersten Grenzfläche 151 sind als spiegelnder Polarisator 17 ausgebildet. Die zweiten Flächen 162 der ersten Grenzfläche 151 sind als die Polarisationsrichtung um 90° drehender Retarder 18 ausgebildet. Die ersten Spiegelflächen 161' der zweiten Grenzschicht 152 sind als die Polarisation nicht beeinflussende Spiegel ausgebildet. Die erste Spiegelflächen 161,161' sind im Winkel von 45° sowohl zur Ausbreitungsrichtung ABR1 des von der Lichtquelle 12 kommenden Lichts L1 als auch zur Ausbreitungsrichtung ABR2 des zum Anzeigeelement 11 verlaufenden Lichts angeordnet. Die zweiten Flächen 162,162' sind parallel zur Ausbreitungsrichtung ABR1 des von der Lichtquelle 12 kommenden Lichts L1 angeordnet. 7 shows schematically part of a third embodiment. Here, the folding mirror 15 has a first boundary surface 151 and a second boundary surface 152, both of which are arranged parallel to one another and have microstructures 16, 16' that are arranged offset relative to one another. In the exemplary embodiment shown, the offset is selected such that first mirror surfaces 161 of the first boundary surface 151 and first mirror surfaces 161′ of the second boundary surface 152 follow one another in the propagation direction ABR1 of the light L1 coming from the light source 12 . In the propagation direction ABR2 perpendicular thereto, first mirror surfaces 161 of the first boundary surface 151 and second surfaces 162′ of the second boundary surface 152 follow one another, and second surfaces 162 of the first boundary surface 151 and first mirror surfaces 161′ of the second boundary surface 152 follow one another. The mirror surfaces 161 of the first interface 151 are designed as a reflecting polarizer 17 . The second surfaces 162 of the first boundary surface 151 are designed as a retarder 18 rotating the polarization direction by 90°. The first mirror surfaces 161′ of the second boundary layer 152 are designed as mirrors that do not influence the polarization. The first mirror surfaces 161, 161' are arranged at an angle of 45° both to the propagation direction ABR1 of the light L1 coming from the light source 12 and to the propagation direction ABR2 of the light running to the display element 11. The second surfaces 162, 162' are arranged parallel to the propagation direction ABR1 of the light L1 coming from the light source 12.

Von links fällt von der Lichtquelle 12 erzeugtes und vom Kollimator 13 kollimiertes unpolarisiertes Licht L1 in Ausbreitungsrichtung ABR1 auf den Faltspiegel 15. Der Übersichtlichkeit halber ist hier nur ein Lichtstrahl beispielhaft eingezeichnet. Dieses unpolarisierte Licht L1 wird von den Spiegelflächen 161 als s-polarisiertes Licht L2s reflektiert und als p-polarisiertes Licht L2p transmittiert. Das s-polarisierte Licht L2s gelangt in Ausbreitungsrichtung ABR2 Richtung Anzeigeelement 11. Das p-polarisierte Licht L2p wird von den ersten Spiegelflächen 161' der zweiten Grenzfläche 152 reflektiert und gelangt als p-polarisiertes Licht L3p von innen zu den zweiten Flächen 162 der ersten Grenzfläche 151. Da diese als die Polarisation um 90° drehende Retarder 18 ausgebildet sind, transmittieren sie das auf sie auftreffende Licht, welches sie als s-polarisiertes Licht L4s in Ausbreitungsrichtung ABR2 im Bereich der Lücken 163 verlässt. Somit gelangt weiteres s-polarisiertes Licht L4s Richtung Anzeigeelement 11.From the left, unpolarized light L1 generated by the light source 12 and collimated by the collimator 13 falls in the direction of propagation ABR1 onto the folding mirror 15. For the sake of clarity, only one light beam is shown here as an example. This unpolarized light L1 is reflected by the mirror surfaces 161 as s-polarized light L2s and transmitted as p-polarized light L2p. The s-polarized light L2s arrives in the direction of propagation ABR2 in the direction of display element 11. The p-polarized light L2p is reflected by the first mirror surfaces 161 'of the second interface 152 and reaches the second surfaces 162 of the first interface 151 from the inside as p-polarized light L3p. Since this as the polarization by 90 ° Rotating retarders 18 are formed, they transmit the light impinging on them, which leaves them as s-polarized light L4s in the direction of propagation ABR2 in the area of the gaps 163 . Thus, further s-polarized light L4s reaches the display element 11.

8 zeigt den in 5 markierten Bereich F8 in einer vorteilhaften Variante. Anstatt einer einzigen Fläche sind hier zwei spiegelnde zweite Flächen 1621,1622 vorgesehen, die in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Sie wirken daher als Retroreflektor. Einfallendes Licht L5z wird dabei auf jeden Fall so reflektiert, daß das ausfallende Licht L6z parallel zu ihm ausgerichtet ist. Während bei der in 5 gezeigten Variante einfallendes und ausfallendes Licht nur dann parallel zueinander sind, wenn das einfallende Licht genau rechtwinklig auf die spiegelnde Fläche 162 trifft, ist dies bei einem Retroreflektor auch bei Winkelabweichung der Fall. 8th shows the in 5 marked area F8 in an advantageous variant. Instead of a single surface, two reflecting second surfaces 1621, 1622 are provided here, which are arranged at right angles to one another. They therefore act as a retroreflector. Incident light L5z is in any case reflected in such a way that the emerging light L6z is aligned parallel to it. While at the in 5 In the variant shown, the incident and emerging light are only parallel to one another if the incident light strikes the reflecting surface 162 at exactly a right angle, this is the case with a retroreflector even if there is an angle deviation.

9 zeigt eine bildgebende Einheit 1 ähnlich wie zu 3 beschrieben. Hier ist allerdings das Anzeigeelement 11 im gleichen Winkel β angeordnet wie der Faltspiegel 15. Faltspiegel 15 und Anzeigeelement 11 sind somit parallel zueinander ausgerichtet. Lichtstrahlen, die vom Faltspiegel 15 kommend auf das Anzeigeelement 11 treffen habe daher eine gleichlange Wegstrecke hinter sich. Eine gleichförmige Beleuchtung des Anzeigeelements 11 wird somit erzielt, da durch Wegstreckenunterschiede hervorgerufene Abweichungen in dieser Konstellation nicht auftreten. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Verwendung eines flächigen Anzeigeelements 11, das beispielsweise aus einem einzigen flächigen Leuchtelement besteht, oder aus einem LED-Array bei dem mehrere LEDs auf einer Fläche verteilt angeordnet sind. Dieser Vorteil tritt auch dann ein, wenn allgemein in einem Head-Up-Display ein Faltspiegel mit der Eigenschaft daß Einfallswinkel und Ausfallswinkel makroskopisch gesehen ungleich sind parallel zu einem Anzeigeelement dieses Head-Up-Displays ausgerichtet ist. 9 12 shows an imaging unit 1 similar to FIG 3 described. Here, however, the display element 11 is arranged at the same angle β as the folding mirror 15. The folding mirror 15 and the display element 11 are thus aligned parallel to one another. Light beams coming from the folding mirror 15 that strike the display element 11 therefore have to travel a distance of the same length. A uniform illumination of the display element 11 is thus achieved since deviations caused by differences in distance do not occur in this constellation. This is particularly advantageous when using a flat display element 11, which consists, for example, of a single flat light-emitting element, or of an LED array in which a plurality of LEDs are distributed over a surface. This advantage also occurs when, in general, in a head-up display, a folding mirror with the property that the angle of incidence and angle of reflection are macroscopically unequal is aligned parallel to a display element of this head-up display.

Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Head-Up-Display mit effizienzgesteigerter, kosten- und bauraumsparender bildgebenden Einheit 1, die einen Faltspiegel 15 aufweist, bei dem makroskopisch Einfallswinkel und Ausfallswinkel ungleich sind. Eine solche Einheit wird englisch auch als „blazed-mirror-PGU“ (PGU: Picture Generating Unit - bildgebende Einheit) bezeichnet. Die Erfindung betrifft das Gebiet Head-Up-Displays (HUD), und andere Displaysysteme, die gerichtetes Licht einer bestimmten Polarisation nutzen, beispielsweise basierend auf Flüssigkristallanzeigeelementen. Die meisten aktuellen LED-basierte TFT-HUDs (TFT: Thin Film Transistor, Dünnfilmtransistor - eine Variante von Flüssigkristallanzeigen) haben einen fast vollständigen Lichtleistungsverlust für eine Polarisationskomponente des Beleuchtungslichts. Typischerweise wird dieser Lichtleistungsverlust in einem externen Polarisationsfilter realisiert, um die Erwärmung des Anzeigeelements 11 zu verringen. Es gibt erste Systeme auf dem Markt und in der Literatur, die Teile des „falsch“ polarisierten Lichts wiederverwenden. Diese effizienzgesteigerten Systeme erfordern zusätzliche Komponenten und damit zusätzlichen Bauraum und Kosten. Die konventionellen Systeme benötigen mehr Energie, auf die zunehmend geachtet wird (z.B. Reichweite Elektromobilität). Die thermische Last wird insbesondere mit wachsenden Bildgrößen zunehmend kritischer für die Systeme/Komponenten. Erwünscht sind einzeln oder in Kombination: Effizienzsteigerung, Bauraumreduktion oder Vergrößerung des virtuellen Bildes bei gleichbleibendem Bauraum, Kostenreduktion, Homogenisierung der Ausleuchtung. Zumindest eines davon wird erfindungsgemäß erreicht.In other words, the invention relates to a head-up display with an imaging unit 1 that is more efficient, saves money and space and has a folding mirror 15 in which the macroscopic angle of incidence and angle of reflection are unequal. Such a unit is also known in English as a "blazed mirror PGU" (PGU: Picture Generating Unit - imaging unit). The invention relates to the field of head-up displays (HUD) and other display systems that use directed light of a specific polarization, for example based on liquid crystal display elements. Most current LED-based TFT HUDs (TFT: Thin Film Transistor - a variant of liquid crystal displays) have an almost complete light output loss for a polarization component of the illumination light. Typically, this optical power loss is realized in an external polarizing filter to reduce the heating of the display element 11. There are first systems on the market and in the literature that reuse parts of the “incorrectly” polarized light. These efficiency-enhanced systems require additional components and thus additional installation space and costs. Conventional systems require more energy, which is increasingly being considered (e.g. electric mobility range). The thermal load becomes increasingly critical for the systems/components, especially with increasing image sizes. Desired are individually or in combination: increased efficiency, space reduction or enlargement of the virtual image with the same space, cost reduction, homogenization of the illumination. At least one of these is achieved according to the invention.

Bei Anwendung eines Faltspiegel, bei dem Einfallswinkel und Ausfallswinkel ungleich sind (blazed mirror) entstehen aus Sicht des Anzeigeelements 11 Streifen, von denen kein Licht ausgeht. Diese Bereiche, die Lücken 163, werden erfindungsgemäß dazu genutzt, um Licht der unerwünschten Polarisationskomponenten wiederzuverwenden, indem ihr Polarisationszustand verändert und wieder zum Anzeigeelement 11 geleitet und damit zu dessen Hinterleuchtung nutzbar gemacht wird. Das HUD ist dadurch günstiger, hat einen geringeren Energie-, Bauraum- und/oder Kühlungsbedarf und eine homogenere Ausleuchtung. Die Erfindung ist auch allgemeiner anwendbar auf andere effizienzsensible hinterleuchtete Anzeigeelemente mit schmalerem Blickwinkel. Auch auf Projektionssysteme, beispielsweise beruhend auf DMD-Technologie (DMD: Digital Micromirror Device - Lichtablenkung des Geräts beruht auf einem oder mehreren digital angesteuerten Mikrospiegeln), oder auf LCoS-Technologie (LCoS: Liquid Crystal on Silicon - Lichtmodulation beruht auf Flüssigkristallen, die auf einem Siliziumträger angebracht sind), ist die Erfindung anwendbar. Es handelt sich dann um eine Anzeigeeinheit mit einer bildgebenden Einheit 1 zum Erzeugen eines Bildes, wobei die bildgebende Einheit einen Faltspiegel aufweist, der Faltspiegel zwischen einer Lichtquelle und einem von dieser durchleuchteten Anzeigeelement in einem Anstellwinkel zur Ausbreitungsrichtung des von der Lichtquelle auf ihn einfallenden Lichts angeordnet ist, der Faltspiegel Mikrostrukturen aufweist, wobei die Mikrostrukturen erste Spiegelflächen aufweisen, die in einem vom Anstellwinkel des Faltspiegels abweichenden ersten Winkel angeordnet sind, und Lücken bildend voneinander beabstandet sind, wobei in den Lücken zweite Flächen in einem zweiten Winkel angeordnet sind, ein Polarisator Licht einer ersten Polarisation zum Anzeigeelement leitet, und Licht einer zweiten Polarisation in die Lücken leitet, ein Retarder die Polarisation des in die Lücken geleiteten Lichts in die erste Polarisation umwandelt, und das in die Lücken geleitete Licht nach Passieren der Lücken Richtung Anzeigeelement geleitet wird. Das Licht unerwünschter Polarisation wird gemäß einer Variante der Erfindung von einem reflektiven zirkularen Polarisator 172 unter dem Display zum Faltspiegel 15 zurückgeworfen, wo es in den bisherigen Totzonen, den Lücken 163, reflektiert, dann vom zirkularen Polarisator 172 in die Nutzrichtung gewandelt und somit wiederverwendet wird.When using a folding mirror, in which the angle of incidence and the angle of reflection are unequal (blazed mirror), from the point of view of the display element 11, strips arise from which no light emanates. According to the invention, these areas, the gaps 163, are used to reuse light of the undesired polarization components by changing their polarization state and directing it back to the display element 11 and thus making it usable for its backlighting. As a result, the HUD is cheaper, requires less energy, installation space and/or cooling, and has more homogeneous illumination. The invention is also more generally applicable to other efficiency-sensitive backlit display elements with a narrower viewing angle. Also on projection systems, for example based on DMD technology (DMD: Digital Micromirror Device - light deflection of the device is based on one or more digitally controlled micromirrors), or on LCoS technology (LCoS: Liquid Crystal on Silicon - light modulation is based on liquid crystals, which are based on attached to a silicon substrate), the invention is applicable. It is then a display unit with an imaging unit 1 for generating an image, the imaging unit having a folding mirror, the folding mirror being arranged between a light source and a display element illuminated by the latter at an angle of incidence to the propagation direction of the light incident on it from the light source is, the folding mirror has microstructures, the microstructures having first mirror surfaces which are arranged at a first angle deviating from the angle of incidence of the folding mirror, and are spaced apart from one another to form gaps, second surfaces being arranged at a second angle in the gaps, a polarizer directing light of a first polarization to the display element, and light of a second polarization into the gaps conducts, a retarder converts the polarization of the light guided into the gaps into the first polarization, and the light guided into the gaps is guided in the direction of the display element after passing through the gaps. According to a variant of the invention, the light of undesired polarization is thrown back by a reflective circular polarizer 172 under the display to the folding mirror 15, where it is reflected in the previous dead zones, the gaps 163, then converted by the circular polarizer 172 into the useful direction and thus reused .

Gemäß einer Variante erfolgt eine Optimierung des Winkels, in dem der Faltspiegel, der auch als Blazed Mirror bezeichnet wird, angeordnet ist, auf eine Verkippung des Anzeigeelements. Eine Vorteilhafte Ausführung besteht darin, den Blazed Mirror möglichst parallel zum Anzeigeelement auszurichten. Dann werden dessen Strukturen am gleichmäßigsten verwischt. Bei aktuell im Einsatz befindlichen bildgenerierenden Einheiten mit LED-Arrays gibt es zum Teil deutliche relative Unterschiede im Abstand der LEDs zu einem unter dem Anzeigeelement angeordneten Streuelement, weil das Anzeigeelement verkippt ist. Das führt zu unterschiedlich starker Sichtbarkeit des LED-Arrays. Dieser unerwünschte Effekt wird mit dem Ansatz, Faltspiegel und Anzeigeelement parallel auszurichten, stark reduziert. Gleicher Abstand des Anzeigeelements zum Faltspiegel bedeutet geringere relative Wegunterschiede.According to one variant, the angle at which the folding mirror, which is also referred to as a blazed mirror, is arranged is optimized for a tilting of the display element. An advantageous embodiment consists in aligning the blazed mirror as parallel as possible to the display element. Then its structures are blurred most evenly. In the case of image-generating units with LED arrays currently in use, there are sometimes significant relative differences in the distance between the LEDs and a scattering element arranged under the display element, because the display element is tilted. This leads to varying degrees of visibility of the LED array. This undesirable effect is greatly reduced with the approach of aligning the folding mirror and the display element in parallel. The same distance between the display element and the folding mirror means smaller relative path differences.

Claims

Head-up display for a means of transportation, comprising: - An imaging unit (1) for generating an image; - An optical unit (2) for projecting the image by means of a mirror unit (3); whereby - the imaging unit (1) has a folding mirror (15), - the folding mirror (15) is arranged between a light source (12) and a display element (11) transilluminated by it at an angle of incidence (β) to the propagation direction (ABR1) of the light (L1) incident on it from the light source (12), - the folding mirror (15) has microstructures (16), wherein the microstructures (16) have first mirror surfaces (161, 161'), which are arranged at a first angle deviating from the angle of incidence (β) of the folding mirror (15), and are spaced apart from one another to form gaps (163), -- second surfaces (162,162') being arranged in the gaps (163) at a second angle, - a polarizer (17,172) directs light of a first polarization to the display element (11) and directs light of a second polarization into the gaps (163), - a retarder (18) converts the polarization of the light (L2p,L4p) guided into the gaps (163) into the first polarization, and - The light guided into the gaps (163) is guided in the direction of the display element (11) after passing through the gaps (163).

Head-up display according to claim 1 , wherein the first mirror surfaces (161) are designed as the reflecting polarizer (17), and the gaps (163) are designed as the retarder (18) rotating the direction of polarization by 90°.

Head-up display according to claim 2 , wherein the folding mirror (15) has two mutually parallel boundary surfaces (151,152) which both have the same microstructures (16,16') which are offset from one another.

Head-up display according to claim 1 , wherein - the polarizer (17) is designed as a reflecting polarizer (17) and is arranged between the folding mirror (15) and the display element (11), and - the retarder (18) is designed as a retarder (18) that converts linear into circular polarization, and between Folding mirror (15) and polarizer (17) is arranged.

Head-up display according to claim 4 , wherein the reflecting second surfaces (1621,1622) form a retroreflector in pairs.

Head-up display according to claim 4 , wherein the reflecting polarizer (17) is inclined at an angle deviating from 90° to the direction of propagation (ABR2) of the light (L2) impinging on it coming from the folding mirror (15), and the reflecting second surfaces (162) are parallel to the reflecting polarizer ( 17) are arranged.

Head-up display according to one of the Claims 4 until 6 , wherein the folding mirror (15) is part of a transparent body (19) with a wedge-shaped cross section, in which the wedge base (191) is the light entry surface facing the light source (12), the microstructures (16) are arranged on one of the large side surfaces (192). and the other large side surface (193) is the light exit surface facing the display element (11).

Head-up display according to one of the preceding claims, wherein folding mirror (15) and display element (11) are aligned parallel to one another.