DE102006005571A1

DE102006005571A1 - Head-Up-Display

Info

Publication number: DE102006005571A1
Application number: DE200610005571
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-09
Also published as: WO2007090824A1

Abstract

Bei einem Head-Up-Display, bei dem Licht einer Lichtquelle (3, 11, 11a-d) durch ein Lichtventil (4) über eine Optik (5, 6) auf eine transparente Projektionsfläche (7) projiziert wird und so ein virtuelles Bild (Y) wahrnehmbar ist, ist vorgesehen, dass die Lichtquelle (3, 11, 11a-d) mindestens eine LED (r, g, b) einer Elementarfarbe und mindestens eine weiße LED (w) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Head-Up-Display. Aus dem Stand der Technik sind Head-Up-Displays bekannt, bei dem Licht einer Lichtquelle durch ein Lichtventil über eine Optik auf eine transparente Projektionsfläche projiziert wird und so ein virtuelles Bild wahrnehmbar ist. Als Lichtventil wird beispielsweise ein Flüssigkristalldisplay verwendet. Als Lichtquellen sind alle möglichen Formen von bekannten Lichtquellen wie beispielsweise Leuchtstofflampen, Glühlampen oder Leuchtdioden bekannt. Bevorzugt werden Leuchtdioden für die Lichtquelle verwendet, da diese eine lange Lebensdauer aufweisen und preiswert herzustellen sind. Zur Darstellung von farbigen Informationen werden Leuchtdioden verwendet, die jeweils eine Elementarfarbe wie beispielsweise Rot, Gelb, Grün oder Blau aufweisen. Diese Leuchtdioden emittieren nahezu monochromes Licht, beispielsweise kann das Licht blauer Leuchtdioden ein Emissionsmaximum bei einer Wellenlänge von 430 bis 450 nm aufweisen. Durch gleichzeitiges Ansteuern der Leuchtdioden kann nahezu jede gewünschte Farbe dargestellt werden, insbesondere auch eine weiße Farbe. Da Head-Up-Displays in Kraftfahrzeugen beispielsweise zu allen Tages- und Nachtzeiten Verwendung finden, ist der Bildhintergrund des Head-Up-Displays sehr unterschiedlich. Deshalb sind hohe Dimmraten je nach Umgebungshelligkeit von bis zu 1 zu 10.000 zu realisieren.

LED-Lichtquellen, die eine hohe Farbsättigung erreichen, können nur durch Überlagerung mehrerer LED's unterschiedlicher Elementarfarben erreicht werden. Die Überlagerung bzw. das Mischen der einzelnen Elementarfarben führt dabei zu Problemen hinsichtlich der Farbhomogenität bzw. Lichthelligkeitshomogenität über das virtuelle Bild, so dass eine aufwändige Optik erforderlich ist, um die gewünschte Farbhomogenität auch bei wechselnden Einsatzbedingungen zu erreichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Head-Up-Display der vorgenannten Art anzugeben, bei dem hohe Farbsättigungen während des Tagbetriebes und hohe Helligkeitshomogenität während des Nachtbetriebs bei einem möglichst einfachem Aufbau erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode einer Elementarfarbe und mindestens eine weiße Leuchtdiode aufweist. Hierbei wird erreicht, dass die Leuchtdioden der Elementarfarben tagsüber eine Darstellung von Farben hoher Sättigung ermöglichen und bei einem Einsatz des Head-Up-Displays während der Nacht die weißen LED's Verwendung finden können, die eine homogene Beleuchtung des Lichtventils und damit eine homogene Darstellung beispielsweise der Umgebung des Kraftfahrzeugs auf dem Head-Up-Display erlauben. So kann beispielsweise ein flächiges Bewegtbild beispielsweise eines Night-Vision-Systems in der Nacht sehr homogen dargestellt werden. Durch die Verwendung der weißen LED's kann auch sehr einfach eine Dimmrate von 1:10.000 realisiert werden.

Mögliche Farbkombinationen der Lichtquelle sind beispielsweise Kombinationen von roten, grünen, blauen und weißen LED's. Als farbige LED's können aber auch gelbe oder orange LED's Verwendung finden. Wenn die Lichtquelle LED's mit roter und grüner Farbe aufweist, können schon mehrere Farben dargestellt werden. Wenn die Lichtquelle LED's mit roten, grünen und blauen Farben aufweist, können nahezu alle Farben dargestellt werden.

Wenn bei Verwendung der weißen LED's auch eine LED mit Elementarfarbe verwendet wird, können zusätzlich zu der durch die weißen LED's dargestellten Informationen weitere Informationen dargestellt werden oder aber einzelne Teile der durch die weißen LED's dargestellten Informationen hervorgehoben werden. So können beispielsweise bei Darstellung der Umgebung des Kraftfahrzeuges Fußgänger oder sonstige Verkehrsteilnehmer mittels der farbigen LED's beispielsweise durch Umrandung oder direkte farbige Darstellung besonders hervorgehoben dargestellt werden und somit die Erkennbarkeit der sonstigen Verkehrsteilnehmer gesteigert werden.

Das Lichtventil kann beispielsweise als Flüssigkristalldisplay ausgestaltet sein.

Ein Night-Vision-System kann einen Infrarotsensor aufweisen, der das Bild der Umgebung aufnimmt. Dann kann das Night-Vision-System das vom Infrarotsensor aufgenommene Bild verarbeiten und mittels des Head-Up-Displays darstellen. Die Darstellung dieses Bildes erfolgt vorzugsweise durch die weißen LED's, da eine Schwarz-Weiß-Darstellung den gewohnten Wahrnehmungen im Dunklen am nächsten kommt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1: die Prinzipdarstellung eines besonders bevorzugten Head-Up-Displays in einem Kraftfahrzeug,
2: Beispiele möglicher LED-Farkonfigurationen für Lichtquellen,
3: die prinzipielle Darstellung einer besonders bevorzugten Lichtquelle,
4: die Sicht des Kraftfahrers aus 1 mit der Darstellung einer Information des Head-Up-Displays,
5: eine weitere Darstellung der Sicht des Kraftfahrers aus 1 mit einer Darstellung einer Information des Head-Up-Displays.
In 1 befindet sich in dem Kraftfahrzeug 1 neben dem Kraftfahrer K eine Windschutzscheibe 2 und ein Head-Up-Display mit einer Lichtquelle 3, einem Lichtventil 4, einem Umlenkspiegel 5 und einem Linsensystem 6. Das Licht der Lichtquelle 3 gelangt durch das Lichtventil 4 über den Umlenkspiegel 5 und das Linsensystem 6 auf einen Teil 7 der Windschutzscheibe 2 und wird von dort zu den Augen des Kraft fahrers K reflektiert. Wenn beispielsweise ein Pfeil mittels des Lichtventils 4 dargestellt wird, kann der Kraftfahrer K einen virtuellen Pfeil wahrnehmen, der über den vorderen Teil des Kraftfahrzeuges zu schweben scheint, wie durch einen Pfeil Y dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 weist weiterhin einen Infrarotsensor 8 auf, der über eine Leitung 9 mit einer Ansteuereinheit 10 verbunden ist. Die Ansteuereinheit 10 steuert die Lichtquelle 3 und das Lichtventil 4, um sprechende Darstellungen auf dem Head-Up-Display zu erzeugen. Der Infrarotsensor 8 nimmt die Umgebung vor dem Kraftfahrzeug auf und sendet diese Informationen über die Leitung 9 an die Ansteuereinheit 10. Diese kann dann das Head-Up-Display derart ansteuern, dass das von Infrarotsensor 8 aufgenommene Bild für den Kraftfahrer als virtuelles Bild wahrnehmbar ist.
2 zeigt mögliche Ausgestaltungen zur Anordnung einer erfindungsgemäßen Lichtquelle. In 2a erkennt man ein Lichtmodul 11a mit jeweils einem roten, grünen und weißen LED-Chip r, g, w. Der weiße LED-Chip kann beispielsweise einen blauen LED-Chip mit einem Emissionsmaximum bei 430 bis 450 mn aufweisen, der mit einem gelb emittierenden Leuchtstoff versehen ist und so durch die Mischung des blauen und gelben Lichtes eine weiß emittierende Leuchtdiode entsteht. Das LED-Modul 11b in 2b enthält zwei rote LED-Chips r, einen grünen LED-Chip g und einen weißen LED-Chip w. Das LED-Modul 11c in 2c enthält entsprechend zwei grüne LED-Chips g, einen roten LED-Chip r und einen weißen LED-Chip w. Das LED-Modul 11d in 2d enthält schließlich jeweils einen roten, grünen, blauen und weißen LED-Chip r, g, b, w. Es sind auch beispielsweise jeweils zwei rote, grüne, blaue und weiße LED's auf einem Lichtmodul angeordnet.
Die in 3 gezeigte Lichtquelle enthält zwei LED-Module aus 2. Die Lichtquelle kann aber auch nur ein LED-Modul oder mehr als zwei LED-Module aufweisen. Weiterhin enthält die Lichtquelle eine Sekundäroptik 12, die beispielsweise als Lichtkasten oder Lichtleiter ausgestaltet sein kann. Über der Sekundäroptik 12 sind eine Streuscheibe 13 und das Lichtven til 4 angeordnet. Das Lichtventil 4 ist als Flüssigkristallanzeige ausgestaltet. Die Streuscheibe verbessert die Verteilung der Farben und damit auch die Homogenität. Die LED-Module 11 sind auf einer Wärmesenke 14 angeordnet, die beispielsweise aus einem gut wärme leitendem Material bestehen kann.
In 4 erkennt man neben der Windschutzscheibe 2 ein Kombinationsinstrument 15, ein Lenkrad 16 und eine Informationsdarstellung 18 in dem Anzeigebereich 7 der Windschutzscheibe 2. Diese Informationsdarstellung 18 wird mittels der Leuchtdioden und dem Lichtventil erzeugt und über den Umlenkspiegel 5 und das Linsensystem 6 auf die Windschutzscheibe 2 projiziert, so dass sie von dem Kraftfahrer wie dargestellt wahrnehmbar ist. Das Piktogramm kann in einer Farbe beispielsweise Rot dargestellt sein, während der erläuterte Text (Stau) in Grün oder in einer anderen Farbe oder auch Rot dargestellt sein kann. In dem Bereich 7 können auch Hinweise eines Navigationssystems oder sonstige darzustellende Informationen dargestellt werden.
Schließlich zeigt 5 eine mögliche Verwendung des Head-Up-Displays für die Darstellung von Informationen eines Night-Vision-Systems. In 5 wird im Bereich 7 der Windschutzscheibe 2 die Umgebung des Kraftfahrzeuges dargestellt, wie sie von dem Infrarotsensor 8 aufgenommen wird. Man erkennt den Verlauf einer Straße und den Randbereich. Weiterhin erkennt man ein entgegenkommendes Fahrzeug auf der linken Fahrspur und am rechten Fahrbahnrand 2 entgegenkommende Fußgänger. Die vorgenannte Darstellung des Umgebungsbildes wird durch die weißen Leuchtdioden realisiert. Hierdurch wird auf einfache Weise eine gleichmäßige, homogene Lichtverteilung des darzustellenden Umgebungsbilds erreicht. Die im Bereich 7 weiterhin dargestellte Sekundärinformation (61 km/h) wird vorteilhafterweise in Farbe dargestellt, um sich besser von dem Umgebungsbild abzuheben. So kann der Kraftfahrer gleichzeitig das Bild der Umgebung und die eigene gefahrene Geschwindigkeit wahrnehmen. In 5 erkennt man an der Wind schutzscheibe 2 weiterhin die Konturen des entgegenkommenden Fahrzeugs.
Das vorgeschriebene Head-Up-Display kann auch verändert aufgebaut sein. Insbesondere können Korrekturen und Vergrößerungen, die im vorgenannten Ausführungsbeispiel durch das Linsensystem 6 ausgeführt werden, durch entsprechende Ausgestaltung von aspherischen Umlenkspiegeln realisiert werden, die die gleichen Ergebnisse erzielen.
Schließlich ist es auch möglich, auch tagsüber die weißen LED's einzusetzen, um eine maximale Leuchtdichte zu erreichen.

Claims

Head-Up-Display, bei dem Licht einer Lichtquelle (3, 11, 11a–d) durch ein Lichtventil (4) über eine Optik (5, 6) auf eine transparente Projektionsfläche (7) projiziert wird und so ein virtuelles Bild (Y) wahrnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (11, 11a–d) mindestens eine LED (r, g, b) einer Elementarfarbe und mindestens eine weiße LED (w) aufweist.
Head-Up-Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (11) Leuchtdioden (r, g, b) mehrere Elementarfarben aufweist.
Head-Up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (11) LED's mit roter und grüner Farbe aufweist.
Head-Up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (11) LED'S mit roter, grüner und blauer Farbe aufweist.
Head-Up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Umgebungslicht, Situation und/oder darzustellender Information die Leuchtdioden der Elementarfarben (r, g, b) oder die weißen Leuchtdioden (w) benutzt werden.
Head-Up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung der weißen LED's (b) auch Leuchtdioden mit Elementarfarben verwendet werden.
Head-Up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtventil (4) als Flüssigkristalldisplay ausgestaltet ist.
Head-Up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Head-Up-Display Informationen eines Night-Vision-Systems darstellt.
Head-Up-Display nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Night-Vision-System einen Infrarotsensor (8) aufweist, der das Bild der Umgebung aufnimmt und dass das mittels des Infrarotsensors (8) erhaltende Bild verarbeitet und auf dem Head-Up-Display dargestellt wird.
Head-Up-Display nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung des Bildes der Umgebung die weißen Leuchtdioden (w) verwendet werden.
Head-Up-Display nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Informationen mittels elementarfarbener LED's (r, g, b) dargestellt werden.