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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reduzieren eines Speckle-Effekts eines Bildes auf einem Darstellungselement einer Anzeigevorrichtung, eine Vorrichtung zum Reduzieren eines Speckle-Effekts eines Bildes auf einem Darstellungselement einer Anzeigevorrichtung, auf ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Frontsichtanzeigen, die auf einem Laserprojektionssystem basieren, benötigten eine flache Oberfläche, die als Projektionsfläche, den sogenannten Schirm, verwendet werden kann. Die für den Schirm vorgesehenen Abmessungen sind häufig größer als 3 × 6 cm, wobei hier eine optische Relation zwischen den Abmessungen des Schirms, der Pixelzahl und der Entfernung zwischen dem Projektor und dem Schirm relevant ist. Dieser Punkt wird beim optischen Design entschieden, so dass durchaus auch Schirme mit kleineren als den genannten Abmessungen zum Einsatz kommen können.
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Die flache Oberfläche enthält in der Regel intrinsische – also mit bloßem Auge nicht sichtbare – Unebenheiten, die den so genannten Speckle-Effekt erzeugen. Dieser Effekt führt auf dem projizierten Bild zu unerwünschten sichtbaren kleinen Bereichen mit zufallsbedingten Lichtstärkeabweichungen, die als Bild-Speckle (engl. speckle = Fleck, Sprenkel) bezeichnet werden.
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Lösungen zur Speckle-Reduzierung folgen im Allgemeinen technischen Ansätzen, bei denen zwischen den optischen Apparat, z.B. ein Laserprojektionssystem, und die Projektionsfläche eingegriffen wird.
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Die
US 20100232005 A1 offenbart eine Laserstrahlanzeige für eine Rechenanlage mit einem räumlichen Phasenmodulator, der zwischen eine Lichtquelle und ein Abtastmodul geschaltet ist, um mittels Phasenmodulierung von Lichtstrahlen eine Speckle-Reduzierung in einem auf eine Projektionsfläche projizierten Anzeigebild zu erzielen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Reduzieren eines Speckle-Effekts eines Bildes auf einem Darstellungselement einer Anzeigevorrichtung, eine Vorrichtung zum Reduzieren eines Speckle-Effekts eines Bildes auf einem Darstellungselement einer Anzeigevorrichtung, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Der Speckle-Effekt lässt sich verringern, indem optische Elemente der Anzeigevorrichtung bewegt werden. Beispielsweise kann der Schirm der Anzeigevorrichtung fortlaufend bewegt werden. Zur Erzeugung der Bewegung können geeignete Aktoren eingesetzt werden, die beispielsweise auf elektroaktiven Materialien basieren. So können beispielsweise mit dem Einsatz elektroaktiver Materialien Bewegungen an einem Material vorgesehen werden, das beispielsweise als Schirm in einer Frontsichtanzeigevorrichtung verwendet wird.
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Gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatz kann es sich bei den elektroaktiven Materialien z.B. um Piezo-Aktoren, elektroaktive Polymere oder irgendeinen anderen geeigneten Materialtyp handeln. Als Piezo-Aktor kommt beispielsweise ein wellenförmig gebogener flexibler Piezo-Flachaktor in Frage, bei den elektroaktiven Polymeren kann es sich um dielektrische oder Ionen-EAPs (Elektroaktive Polymere) handeln.
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Der hier vorgeschlagene Ansatz bietet den Vorteil, dass lediglich in eine Projektionsfläche, z.B. einen Projektionsschirm oder einen Umlenkspiegel, einer Anzeigevorrichtung einzugreifen ist. Auf eine Zwischenschaltung eines separaten Geräts zwischen einzelne optische Elemente der Anzeigevorrichtung kann verzichtet werden. So können Bauraum und Kosten gespart werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Reduzieren eines Speckle-Effekts eines Bildes auf einem Darstellungselement einer Anzeigevorrichtung, die einen optischen Apparat zum Projizieren des Bildes auf einen Projektionsschirm und einen Umlenkspiegel zum Umlenken des Bildes von dem Projektionsschirm zu dem Darstellungselement umfasst, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:
Bewegen des Projektionsschirms und/oder des Umlenkspiegels in zumindest einer Richtung, um den Speckle-Effekt zu reduzieren.
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Das Verfahren kann beispielsweise eingesetzt werden, um ein von einem Laser erzeugtes virtuelles Bild für das menschliche Auge möglichst störungsfrei sichtbar zu machen, indem der Speckle-Effekt ausgeschaltet oder zumindest erheblich reduziert wird. Bei dem sogenannten Speckle-Effekt (speckle = Sprenkel, Fleck) handelt es sich um ein optisches Interferenzmuster, das entsteht, wenn hinreichend kohärentes Licht von einer unebenen Oberfläche reflektiert wird. Dieser Effekt zeigt sich auch, wenn eine Unebenheit oder Körnigkeit einer Oberfläche sehr fein, also für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Beim Betrachten eines von einer derartigen Oberfläche reflektierten Bildes sieht der Betrachter dann beispielsweise das Bild von einer Vielzahl weißer Flecken durchsetzt.
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Die Anzeigevorrichtung kann in Form einer Frontsichtanzeigevorrichtung bzw. eines HUD (HUD = Head-Up Device) vorliegen. Eine derartige Vorrichtung kann z.B. in einem Fahrzeug eingesetzt werden, um einen Fahrer des Fahrzeugs auf Sichthöhe mit relevanten optischen Informationen zu versorgen. Entsprechend kann es sich bei dem Darstellungselement um eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs oder ein auf der Windschutzscheibe angeordnetes transparentes Material, etwa einen Combiner, zu Deutsch Kombinierer von Informationen, handeln. Bei Verwendung eines HUD mit einem Combiner als optisches Element wird das Bild nicht direkt auf die Windschutzscheibe, sondern auf den Combiner projiziert. Auf dem Darstellungselement können die relevanten Informationen beispielsweise in Form eines virtuellen Bildes angezeigt werden, das z.B. einen Text oder grafische Elemente enthalten kann.
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Bei dem optischen Apparat kann es sich um einen Laser-Projektor zum Erzeugen von einfarbigem oder farbigem Licht handeln. Der optische Apparat kann ausgebildet sein, um Informationen des auf dem Darstellungselement anzuzeigenden virtuellen Bildes mittels gerichteter Lichtstrahlen auf den Projektionsschirm zu werfen, um ein Urbild des virtuellen Bildes auf diesem darzustellen.
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Entsprechend kann es sich bei dem Projektionsschirm um ein flaches z.B. rechteckiges Element handeln, dessen Oberfläche geeignet ist, um die aus dem optischen Apparat emittierten Strahlen so zu reflektieren, dass das Urbild des virtuellen Bildes entsteht. Dazu ist der Projektionsschirm in geeigneter Entfernung gegenüber einer Strahlenaustrittsöffnung des optischen Apparates positioniert. Die Reflexionsfläche des Projektionsschirms kann eine für das Auge nicht sichtbare feinkörnige Struktur aufweisen, auf der der Speckle-Effekt beruhen kann. Der Projektionsschirm kann Abmessung von einigen Quadratzentimetern, beispielsweise eine Fläche von näherungsweise drei mal sechs Zentimeter aufweisen.
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Der Umlenkspiegel wiederum kann ausgebildet sein, um eine Reflexion des auf dem Projektionsschirm dargestellten Urbildes zu erstellen und diese unter Umständen vergrößert auf das Darstellungselement umzulenken, durch das dann schließlich das virtuelle Bild für das Auge des Betrachters sichtbar erscheint. Aus Sicht des Betrachters kann das virtuelle Bild so erscheinen, als ob das virtuelle Bild hinter dem Darstellungselement, bei einem Fahrzeug beispielsweise im Bereich der Motorhaube des Fahrzeugs oder im Vorfeld des Fahrzeugs angeordnet ist. Dazu kann der Umlenkspiegel in einem geeigneten Winkel zu dem Projektionsschirm positioniert sein. Bei dem Umlenkspiegel kann es sich z.B. um einen Faltspiegel handeln, der aufgrund seiner robusteren Beschichtung besonders für eine Verwendung in Zusammenhang mit einem Lasergerät geeignet ist.
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Die Anzeigevorrichtung kann sich aus dem optischen Apparat, dem Projektionsschirm und dem Umlenkspiegel zusammensetzten. Ferner kann das Darstellungselement Teil der Anzeigevorrichtung sein oder als separates Element von der Anzeigevorrichtung verwendet werden. Dabei können der optische Apparat, der Projektionsschirm und der Umlenkspiegel in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein, wobei das Gehäuse wiederum benachbart zu dem Darstellungselement angeordnet ist. In einem Strahlengang zwischen dem optischen Apparat, dem Projektionsschirm, dem Umlenkspiegel und dem Darstellungselement kann zumindest ein weiteres optisches Element, beispielsweise eine Linse oder ein weiterer Spiegel angeordnet sein.
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Es können sowohl der Projektionsschirm als auch der Umlenkspiegel bewegt werden, oder es kann der Umlenkspiegel bewegt werden, während der Projektionsschirm starr bleibt, oder alternativ der Projektionsschirm bewegt werden, während der Umlenkspiegel starr bleibt. Das Bewegen kann durch ein Verschieben des Projektionsschirms bzw. des Umlenkspiegels in vertikaler oder horizontaler Richtung erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann das Bewegen auch eine Drehbewegung des Projektionsschirms bzw. des Umlenkspiegels repräsentieren. Das Bewegen kann in einer Richtung und gleich anschließend in einer dazu entgegengesetzten weiteren Richtung erfolgen. Dabei kann das Bewegen kleinste Positionsveränderungen des Projektionsschirms bzw. des Umlenkspiegels im Mikro- oder Nanometerbereich repräsentieren und sich periodisch wiederholen, z.B. über einen vorbestimmten Zeitraum hinweg, oder aber über eine Dauer hinweg, in der die Anzeigevorrichtung eingeschaltet ist. Der Speckle-Effekt kann reduziert oder eliminiert werden, indem durch die Bewegung des Projektionsschirms bzw. des Umlenkspiegels eine quasi ungeordnete Lichtstrahlenreflexion entsteht. Die Bewegung kann so ausgeführt werden, dass der Projektionsschirm bzw. des Umlenkspiegel entweder durchgängig in Bewegung ist oder Ruhepausen zwischen einzelnen Bewegungen so kurz sind, dass sie für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar sind. Werden sowohl der Projektionsschirm als auch der Umlenkspiegel bewegt, so können die Bewegungen der beiden Elemente so aufeinander abgestimmt sein, dass ständig eines der beiden Elemente eine Bewegung ausführt. Auf diese Weise kann der Speckle-Effekt auch dann eliminiert werden, wenn sich eines der Elemente aufgrund einer Umkehr der Bewegungsrichtung gerade in Ruhe befindet. Eine Abstimmung der Bewegung kann dabei durch ein Steuergerät zum Ansteuern von Aktoren zur Erzeugung der Bewegungen gesteuert werden.
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Beispielsweise kann in dem Schritt des Bewegens der Projektionsschirm in Bezug auf eine Ursprungsebene des Projektionsschirms in der Ursprungsebene und/oder orthogonal zu der Ursprungsebene verschoben werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Projektionsschirm um eine in der Ursprungsebene liegende Achse gedreht werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Umlenkspiegel in Bezug auf eine Ursprungsebene des Umlenkspiegels orthogonal zu der Ursprungsebene verschoben werden und/oder um eine in der Ursprungsebene liegende Achse gedreht werden. Die Ursprungsebene kann eine Ebene definieren, in der sich der Projektionsschirm bzw. der Umlenkspiegel befinden, wenn sich in Ruhe befinden. Die Ursprungsebene kann somit eine Ruhelage oder Ausgangsposition repräsentieren. Kann eines der Elemente zumindest zwei unterschiedliche Bewegungen ausführen, beispielsweise eine Linearbewegung und eine Drehbewegung oder zwei Linearbewegungen entlang unterschiedlicher Bewegungsachsen so kann ein Stillstand des Elements aufgrund eines Umkehrpunkts einer der Bewegungen vermieden werden. Dazu können Aktoren zur Bewegung des jeweiligen Elements so angesteuert werden, das Umkehrpunkte der zumindest zwei unterschiedlichen Bewegungen zeitlich versetzt zueinander auftreten.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner einen Schritt des Ausgebens eines Anregungssignals an zumindest einen elektroaktiven Aktor aufweisen. Der elektroaktive Aktor kann ausgebildet sein, um ansprechend auf das Anregungssignal den Schritt des Bewegens auszuführen. Das Anregungssignal kann beispielsweise von einem mit dem elektroaktiven Aktor verbundenen Steuergerät erzeugt und ausgegeben werden. Das Anregungssignal kann vorgegeben oder beispielsweise basierend auf einem Sensorsignal ausgegeben werden. Dazu kann das hier vorgeschlagene Verfahren einen Schritt des Erfassens des Bildes auf dem Projektionsschirm und/oder dem Umlenkspiegel und des Ausgebens eines auf dem Bild basierenden Bildsignals an das Steuergerät aufweisen. Basierend auf diesem Bildsignal kann das Steuergerät anschließend ein geeignetes Anregungssignal an den elektroaktiven Aktor ausgeben. Der elektroaktive Aktor kann ein Bauelement der Anzeigevorrichtung sein, der das elektronische Anregungssignal in eine mechanische Bewegung umsetzt, um so den Projektionsschirm und/oder den Umlenkspiegel zu bewegen. Dazu kann ein Aktor in direktem Kontakt zu einer Oberfläche des Projektionsschirms und/oder des Umlenkspiegels angeordnet sein. Beispielsweise kann der elektroaktive Aktor so angeordnet sein, dass er z.B. einen Randbereich des Projektionsschirms und/oder des Umlenkspiegels kontaktiert. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine genau kontrollierte Bewegung des Projektionsschirms bzw. des Umlenkspiegels erfolgen kann. So können Anfang und Ende der Bewegung sowie eine Bewegungsrate genau auf aktuelle Erfordernisse eingestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Reduzieren eines Speckle-Effekts eines Bildes auf einem Darstellungselement einer Anzeigevorrichtung, die einen optischen Apparat zum Projizieren des Bildes auf einen Projektionsschirm und einen Umlenkspiegel zum Umlenken des Bildes von dem Projektionsschirm zu dem Darstellungselement umfasst, wobei die Vorrichtung das folgende Merkmal aufweist:
eine Einrichtung zum Bewegen des Projektionsschirms und/oder des Umlenkspiegels in zumindest einer Richtung, um den Speckle-Effekt zu reduzieren.
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Die Einrichtung kann den elektroaktiven Aktor umfassen oder durch diesen gebildet sein.
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Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in der entsprechenden Einrichtung durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter der Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Einrichtung zum Bewegen des Projektionsschirms und/oder des Umlenkspiegels zumindest einen ersten elektroaktiven Aktor aufweisen. Dieser kann ausgebildet sein, um ansprechend auf ein erstes Anregungssignal eine Schwingung auszuführen, um den Projektionsschirm zu bewegen. Zusätzlich oder alternativ kann die Einrichtung zumindest einen zweiten elektroaktiven Aktor aufweisen. Dieser kann ausgebildet sein, um ansprechend auf ein zweites Anregungssignal eine Schwingung auszuführen, um den Umlenkspiegel zu bewegen. Dabei kann der erste Aktor so in der Anzeigevorrichtung positioniert sein, dass er beispielsweise an einer Seitenfläche oder einer unteren Hauptseite des Projektionsschirms anliegt. Der zweite Aktor kann in gleicher oder ähnlicher Weise bezüglich des Umlenkspiegels angeordnet sein. Der Projektionsschirm bzw. der Umlenkspiegel können bewegt werden, indem die Schwingung des ersten Aktors auf den Projektionsschirm übertragen wird bzw. die Schwingung des zweiten Aktors auf den Umlenkspiegel übertragen wird. Selbstverständlich kann auch eine Mehrzahl von ersten und zweiten elektroaktiven Aktoren verwendet werden, die beispielsweise gleichmäßig um den Projektionsschirm und/oder den Umlenkspiegel herum verteilt angeordnet sein können. Die Verwendung von elektroaktiven Aktoren bietet den Vorteil, dass einfache und kostengünstig zu fertigende Bauteile für das Bewegen des Projektionsschirms bzw. des Umlenkspiegels eingesetzt werden können.
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Beispielsweise kann der erste elektroaktive Aktor und/oder der zweite elektroaktive Aktor ein Piezo-Element umfassen. Bei dem Piezo-Element kann es sich um ein Bauteil handeln, das den Piezoeffekt ausnutzt, um hier durch Anlegen des elektrischen Anregungssignals an das Piezo-Element eine mechanische Bewegung des Aktors in Form einer Schwingung auszuführen. Die Energie der Schwingung kann wiederum auf den Projektionsschirm bzw. den Umlenkspiegel übertragen werden, um diese wie bereits erläutert zu bewegen. Bei dem Piezo-Effekt handelt es sich um das physikalische Phänomen, dass sich bestimmte Materialien bei Anlegen einer elektrischen Spannung verformen und umgekehrt. Beispielsweise kann das erste bzw. zweite Piezo-Element mittels des Anregungssignals in Schwingung versetzt werden. Der erste und/oder der zweite elektroaktive Aktor können z.B. aus dem Piezo-Element und einem Metallplättchen, auf dem das Piezo-Element z.B. durch Aufkleben befestigt ist, gebildet sein. Ein Einsatz von Aktoren mit einem Piezo-Element ist hier vorteilhaft, da diese ansprechend auf ein elektrisches Signal eine sehr geringe maximale Auslenkung vollziehen und somit für die erwünschte Bewegung des Projektionsschirms bzw. des Umlenkspiegels im Mikrometer- und Nanometerbereich besonders geeignet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Einrichtung zum Bewegen des Projektionsschirms und/oder des Umlenkspiegels ferner ein erstes Trägerelement aufweisen. Dabei kann der erste elektroaktive Aktor zwischen dem der Projektionsschirm und dem ersten Trägerelement angeordnet sein, um den Projektionsschirm mit dem ersten Trägerelement zu verbinden. Die Einrichtung kann ferner ein zweites Trägerelement aufweisen, wobei der zweite elektroaktive Aktor zwischen dem der Umlenkspiegel und dem zweiten Trägerelement angeordnet sein kann, um den Umlenkspiegel mit dem zweiten Trägerelement zu verbinden. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass durch die Verwendung des ersten bzw. zweiten Trägerelements, an denen z.B. der erste und/oder zweite Aktor befestigt sind, ein Gegendruck aufgebaut werden kann, der geeignet ist, um die Bewegung des Projektionsschirms bzw. des Umlenkspiegels zu ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung einen Sensor zum Erfassen des Bildes auf dem Projektionsschirm und/oder dem Umlenkspiegel und Ausgeben eines auf dem Bild basierenden Bildsignals aufweisen. Ferner kann die Vorrichtung ein Steuergerät zur Steuerung der Einrichtung zum Bewegen des Projektionsschirms und/oder des Umlenkspiegels basierend auf dem Bildsignal umfassen. Beispielsweise kann der Sensor ausgebildet sein, um Kontrastwerte des erfassten Bildes an das Steuergerät zu übermitteln. Dort kann basierend auf den Kontrastwerten eine geeignete Schwingung des elektroaktiven Aktors ermittelt werden. So kann vorteilhafterweise z.B. eine Dauer und/oder eine Frequenz der Schwingung genau auf aktuelle Erfordernisse eingestellt und so der Speckle-Effekt noch wirksamer unterdrückt werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät zum Reduzieren eines Speckle-Effekts eines Bildes auf einem Darstellungselement einer Anzeigevorrichtung, die einen optischen Apparat zum Projizieren des Bildes auf einen Projektionsschirm und einen Umlenkspiegel zum Umlenken des Bildes von dem Projektionsschirm zu dem Darstellungselement umfasst, wobei das Steuergerät die folgenden Merkmale aufweist:
eine Eingangsschnittstelle zum Empfangen eines Bildsignals, wobei das Bildsignal von einem Sensor zum Erfassen des Bildes auf dem Projektionsschirm und/oder dem Umlenkspiegel geliefert wird;
eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines auf dem Bildsignal basierenden Anregungssignals; und
eine Ausgabeschnittstelle zum Ausgeben des Anregungssignals an zumindest einen elektroaktiven Aktor, der ausgebildet ist, um ansprechend auf das Anregungssignal den Projektionsschirm und/oder den Umlenkspiegel zu bewegen.
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Das Steuergerät kann ausgebildet sein, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in den entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter dem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des Speckle-Effekts;
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2 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs mit einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3A bis 3D Prinzipdarstellungen einer Einrichtung zum Reduzieren eines Speckle-Effekts durch Bewegen eines Projektionsschirms der Anzeigevorrichtung, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Prinzipdarstellung eines elektroaktiven Aktors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung einer Reduzierung des Speckle-Effekts;
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6A bis 6C Prinzipdarstellungen einer Einrichtung zum Reduzieren eines Speckle-Effekts durch Bewegen eines Umlenkspiegels der Anzeigevorrichtung, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Prinzipdarstellung einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Reduzieren eines Speckle-Effekts eines Bildes auf einem Darstellungselement einer Anzeigevorrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt entsprechend eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des Speckle-Effekts. Gezeigt ist ein Ausschnitt aus einem Schnitt durch eine Projektionsfläche 100, deren Oberfläche eine körnige bzw. raue Struktur aufweist. Entgegen der Darstellung in 1 befindet sich die Körnigkeit der Oberfläche im mikroskopisch kleinen Bereich und ist hier zu besseren Verständlichkeit vergrößert dargestellt.
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Aufgrund der beschriebenen intrinsischen Unebenheiten weist die Oberfläche der Projektionsfläche 100 eine Vielzahl punktförmiger Streuzentren 110 auf. Wird nun die Oberfläche des als Projektionsfläche 100 bzw. Schirm verwendeten Materials, die diese intrinsischen Unebenheiten aufweist, mit kohärentem Licht 120, wie es beispielsweise von einem Laser emittiert wird, beleuchtet, wird dieses von den Streuzentren 110 in Form konzentrischer Kugelwellen 130 reflektiert. Eine gegenseitige Interferenz benachbarter Kugelwellen 130 hat zur Folge, dass ein Auge 140 eines Betrachters, das nur über einen begrenzten Blendendurchmesser verfügt, kleine Bereiche mit unterschiedlichen Lichtstärken, genannt Bildspeckles, wahrnimmt.
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Auf Laser basierende Projektionsgeräte erzeugen gegenseitige Interferenzen zwischen Wellenfronten mit unterschiedlichen Phasen und der Projektionsfläche 100, z.B. einem Schirm. Diese Interferenzen können aufgrund einer Körnigkeit der Schirmoberfläche zu einer fleckigen Lichtstärkeverteilung führen.
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Anhand der nachfolgenden Figuren werden gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung schwingende optische Elemente sowie ein Anti-Speckle-Verfahren für Head-Up-Displays mit Laserprojektionsgerät erläutert.
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2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs 200 mit einer Anzeigevorrichtung 210 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Anzeigevorrichtung 210 ist in dem Fahrzeug 200 installiert und liegt hier in Form einer Frontsichtanzeige bzw. eines Head-up Displays vor. Das Head-up Display 210 umfasst einen optischen Apparat 215, einen Projektionsschirm 220, einen Umlenkspiegel 225, ein Darstellungselement 230 und ein Steuergerät 235.
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In der Darstellung in 2 ist ein Projektionsweg oder Strahlengang eines virtuellen Bildes (in 2 nicht dargestellt) bzw. von Daten desselben mittels mehrerer gestrichelter Pfeile 240 mit unterschiedlichen Richtungen dargestellt. So wird ein Urbild des virtuellen Bildes mittels gerichteter Lichtstrahlen von dem optischen Apparat 215, der hier in Form eines Laserprojektors vorliegt, auf den Projektionsschirm 220 geworfen. Von der Oberfläche des Projektionsschirms 220 wird das Bild auf den Umlenkspiegel bzw. Faltspiegel 225 reflektiert. Dieser leitet das Bild auf das Darstellungselement 230 um, wo das Bild schließlich als das für einen Betrachter 245 sichtbare virtuelle Bild angezeigt wird. Das Darstellungselement 230 liegt hier in Form einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs 200 vor. Bei dem Betrachter 245 handelt es sich hier um einen Fahrer oder allgemein um einen Insassen des Fahrzeugs 200. Aus der Darstellung in 2 ist gut ersichtlich, dass das virtuelle Bild in etwa auf einer Augenhöhe des Betrachters 245 auf dem Darstellungselement 230 angezeigt wird, so dass es in einer Blickrichtung 250 des Betrachters 245 liegt.
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Um den Speckle-Effekt aufgrund der unebenen Oberfläche des Projektionsschirms 220, wie sie oben anhand von 1 erläutert wurde, zu reduzieren bzw. zu vermeiden, weist das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Anzeigevorrichtung 210 eine hierin vorgestellte Vorrichtung 255 zum Reduzieren eines Speckle-Effekts auf. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 255 zwei Einrichtungen 260 zum Bewegen des Projektionsschirms 220 und des Umlenkspiegels 225 auf. Alternativ kann auch nur eine Einrichtung 260 zum Bewegen des Projektionsschirms 220 oder nur eine Einrichtung 260 zum Bewegen des Umlenkspiegels 225 vorgesehen sein. Das Steuergerät 235 liefert über Leitungen 270 ein Anregungssignal an – in 2 nicht gezeigte – Aktoren der Einrichtung 260, die ansprechend auf das Anregungssignal den Projektionsschirm 220 und den Umlenkspiegel 225 so in schneller Folge bewegen bzw. vibrieren lassen, dass der Speckle-Effekt ganz oder teilweise ausgeschaltet wird. So kann der Betrachter 245 das virtuelle Bild ohne Bild-Speckle auf dem Darstellungselement 230 betrachten.
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3A bis 3C erläutern anhand von Prinzipdarstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Einrichtung 260 der in 2 gezeigten Vorrichtung zum Reduzieren eines Speckle-Effekts. 3A bis 3C zeigen die Einrichtung 260 in Ausführungen zum Bewegen des Projektionsschirms 220.
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3A zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Einrichtung 260 in einer Ausführung zum Bewegen des Projektionsschirms 220 in Form einer Projektionsscheibe. Die Einrichtung 260 umfasst hier ein Trägerelement 300 und vier elektroaktive Aktoren 310. Der Projektionsschirm 220 und das Trägerelement 300 weisen jeweils eine Rechteckform auf, wobei ein Umfang des Trägerelements 300 größer ist, so dass die Aktoren 310 zwischen dem Trägerelement 300 und Seitenflächen des Projektionsschirms 200 anordenbar sind. Die Darstellung zeigt die Einrichtung 260 in einer Draufsicht, also mit Blick auf die intrinsisch unebene Projektionsfläche 100 des Projektionsschirms.
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Die vier Aktoren 310 sind so an dem Rahmen bzw. Trägerelement 300 angeordnet und befestigt, dass sie einen Randbereich des Projektionsschirms 220 kontaktieren. Der Rahmen 300 ist ausgebildet, um über die Aktoren 310 den in der Frontsichtanzeige verwendeten Projektionsschirm 220 zu tragen. Bei dem in 3A gezeigten Ausführungsbeispiel sind die elektroaktiven Aktoren 310 so an dem Trägerelement 300 befestigt, dass sie gleichmäßig um den Projektionsschirm 220 angeordnet sind, wobei sich jeweils zwei Aktoren 310 gegenüberliegen. Jedem Seitenrand des Projektionsschirms 220 ist ein Aktor 310 zugeordnet, wobei die Aktoren 310 jeweils mittig an dem jeweiligen Seitenrand angeordnet sind. Die Aktoren 310 können durch ein Anregungssignal in eine Schwingung versetzt werden, die sich auf den Projektionsschirm 220 überträgt, so dass dieser sich in schneller Folge hin und her bewegt, quasi also schwingt. Auf eine Funktionsweise der elektroaktiven Aktoren 310 wird in der nachfolgenden 4 noch genauer eingegangen.
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Gemäß der Anordnung der Aktoren 310 bei dem in 3A gezeigten Ausführungsbeispiel der Einrichtung 260 wird der Projektionsschirm 220 bei einer Schwingung der elektroaktiven Aktoren 310 horizontal, also in einer Ursprungsebene des Projektionsschirms 220 bewegt. Die Vibration des Projektionsschirms 220 kann in einer Längserstreckungsrichtung und/oder einer Quererstreckungsrichtung des Projektionsschirms 220 erfolgen, wie es durch ein Pfeilsymbol 320 in der Darstellung gekennzeichnet ist.
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3B zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Einrichtung 260. Die hier gezeigte Einrichtung 260 entspricht der in 3A dargestellten mit dem Unterschied, dass hier acht elektroaktive Aktoren 310, von denen der Übersichtlichkeit halber lediglich zwei mit dem Bezugszeichen 310 versehen sind, zum Einsatz kommen. Diese sind so um den Projektionsschirm 220 herum verteilt, dass jeweils eine Ecke des rechteckigen Projektionsschirms 220 zwischen zwei über Eck in dem Rahmen 300 befestigten elektroaktiven Aktoren 310 angeordnet ist. Jedem Seitenrand des Projektionsschirms 220 sind somit zwei Aktoren 310 zugeordnet, wobei die zwei Aktoren 310 eines Seitenrands jeweils außermittig an dem jeweiligen Seitenrand angeordnet sind. Entsprechend ermöglicht diese Ausführungsform der Einrichtung 260 neben der mittels des Pfeilelements 320 beschriebenen Schwingbewegung auch eine Drehbewegung des Projektionsschirms 220 in der Ursprungsebene um eine orthogonal zur Ursprungsebene verlaufende Mittelachse des Projektionsschirms 220 herum. Diese Verschiebung des Projektionsschirms 220 mittels einer Drehschwingung ist in der Darstellung in 3B durch ein weiteres Pfeilsymbol 330 gekennzeichnet.
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3C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Einrichtung 260. Hier befinden sich im Gegensatz zu den anhand von 3A und 3B erläuterten Beispielen die elektroaktiven Aktoren 310 unterhalb eines Randbereichs einer der die Projektionsfläche bildenden Oberseite gegenüber liegenden Unterseite des Schirms 220. Der Rahmen 300 ist so angeordnet, dass die Unterseite des Schirms 220 vollständig überspannt wird. Alternativ können sich der Rahmen 300 und die Unterseite des Schirms 220 teilweise überlappen. Zwischen dem Rahmen 300 und der Unterseite des Schirms 220 befindet sich ein Spalt. Der Rahmen 300 und die Unterseite des Schirms 220 sind über die elektroaktiven Aktoren 310 verbunden.
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Gemäß der in 3C gezeigten Anordnung wird der Projektionsschirm 220 mittels einer Schwingung der elektroaktiven Aktoren 310 gekippt bzw. in einer Drehbewegung um eine in der Ursprungsebene des Projektionsschirms 220 gelegene Achse verschoben. Die Drehbewegung kann in Abhängigkeit von den jeweils angeregten Aktoren 310 um eine in der Ursprungsebene in der Längserstreckung oder in der Quererstreckung des Projektionsschirms verlaufende Achse oder um beide Achsen abwechselnd oder zeitgleich erfolgen. Diese Bewegungsrichtungen des Projektionsschirms 220 sind in der Darstellung in 3C mittels zwei nach oben gerichteter Pfeile 340 gekennzeichnet. Auch können die elektroaktiven Aktoren 310 so angesteuert werden, dass der Projektionsschirm 220 eine Linearbewegung orthogonal zu der Ursprungsebene ausführt.
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3D zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Einrichtung 260. Wie bei dem in 3A gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier elektroaktive Aktoren 310 zwischen jeweils einer Seite des rechteckförmigen Projektionsschirms 220 und dem diesen umgebenden Trägerelement 300 angeordnet. Wie aus der Darstellung in 3D ersichtlich, sind die hier verwendeten Aktoren 310 im Gegensatz zu den in den vorangegangenen Figuren beschriebenen so gebogen, dass jeweils ein Endbereich an dem Rahmen 300 und ein gegenüberliegender Endbereich an dem Projektionsschirm 220 anliegt. Dabei können die Aktoren 310 mit einem durch einen ersten Kreis in der Darstellung gekennzeichneten ersten Endbereich 332 mit dem Trägerelement 300 fest verbunden sein und mit einem durch einen zweiten Kreis in der Darstellung gekennzeichneten zweiten Endbereich 334 mit dem Projektionsschirm 220 fest verbunden sein. Die Verbindung der elektroaktiven Aktoren 310 mit dem Rahmen 300 bzw. dem Projektionsschirm 220 kann beispielsweise über eine Klebung mit einem Haftmittel erfolgen. Die Position und Ausführung der bei dem in 3D gezeigten Ausführungsbeispiel verwendeten Aktoren 310 erlaubt eine durch das Pfeilsymbol 330 gekennzeichnete Drehschwingung des Projektionsschirms 220, wie sie bereits im Zusammenhang mit 3B beschrieben wurde.
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4 zeigt in einer Prinzipdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines elektroaktiven Aktors 310, wie er in der anhand der 3A bis 3C beschriebenen Einrichtung verwendet wird. Der Aktor 310 setzt sich aus einem streifenförmigen elektroaktiven Element 400 und einem Metallplättchen, hier in Form eines Stahlplättchens 410 zusammen. Das elektroaktive Element 400 ist flächig fest mit dem Stahlplättchen 410 verbunden oder geklebt, beispielsweise über ein Haftmittel. Bei dem elektroaktiven Element 400 kann es sich um ein Piezo-Element handeln. Der Aktor 310 ist über das elektroaktive Element 400 mittels elektrischer Leitungen 420 mit einem Steuergerät 235 oder einer Steuereinheit, beispielsweise dem Steuergerät 235 der in 2 vorgestellten Anzeigevorrichtung verbunden. Ansprechend auf ein elektrisches Signal, das über die Leitungen 420 von dem Steuergerät 235 an das elektroaktive Element 400 angelegt wird, wird eine Bewegung oder Schwingung des elektroaktiven Elements 400 und damit des Aktors 310 ausgelöst.
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Das Steuergerät 235 ist ausgebildet, um entsprechend einer vorbestimmten Spannung und Frequenz ein Anregungssignal zu erzeugen und an das elektroaktive Element 400 auszugeben. Das Anregungssignal ist ausgebildet, um den Aktor 310 zu biegen, wodurch eine Schwingung des Aktors 310 in den gezeigten Richtungen 430 erzeugt wird. Eine maximale Auslenkung der Schwingung hängt hauptsächlich von der über das Anregungssignal an das elektroaktive Element 400 angelegten Spannung und Frequenz ab. Eine geringe Schwingung des Aktors 310 ist ausreichend, um die anhand der 3A bis 3C beschriebene Bewegung des Projektionsschirms zu ermöglichen. Beispielsweise kann eine benötigte maximale Biegeauslenkung des Aktors 310, die weniger als 1 mm beträgt, bestimmt werden, indem dreimal die Pixelgröße einer HUD-Vorrichtung, also etwa 150 µm, zugrunde gelegt wird. Im Gegensatz zu einem bestehenden ferroelektrischen Piezo-Element, das auf einem herkömmlichen Wandler basiert, ist es mit dem hier verwendeten elektroaktiven Piezo-Element möglich, die für diese Abmessungen (näherungsweise 3 × 6 cm) benötigte maximale Biegeauslenkung zu erreichen.
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5 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung einer Reduzierung des Speckle-Effekts, wie sie gemäß den vorab beschriebenen Elementen und Funktionen möglich ist. Wie in 1 ist hier wiederum die intrinsisch unebene Oberfläche 100, hier des Projektionsschirms 220, gezeigt. Eine Schar paralleler Pfeile kennzeichnet einen Einfall kohärenter Laserlichtstrahlen 130 auf die Oberfläche 100. Im Gegensatz zur Darstellung in 1 zeigt sich hier, dass aufgrund der beschriebenen unterschiedlicher Schwingungen, die an den Schirm 220 angelegt werden und den Schirm 220 in Bewegung versetzen, die intrinsischen Unebenheiten der Projektionsfläche 100 das projizierte kohärente Licht 130 ungeordnet in alle Richtungen zurück streuen, wodurch ein Anti-Speckle-Effekt ermöglicht wird.
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Die 6A bis 6C erläutern entsprechend anhand von weiteren Prinzipdarstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Einrichtung 260 der in 2 gezeigten Vorrichtung zum Reduzieren eines Speckle-Effekts. 6A bis 6C zeigen die Einrichtung 260 in Ausführungen zum Bewegen des Faltspiegels 225.
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Gemäß diesen Ausführungsbeispielen können Aktoren zusätzlich oder alternativ an dem Faltspiegel 225 des in 1 gezeigten Head-up Displays platziert werden. Auch auf diese Weise kann der Anti-Speckle-Effekt erzeugt werden, wobei hier lediglich eine Verschiebung und Drehung des Spiegels 225 in der Vertikalen in Betracht gezogen wird.
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6A zeigt eine Darstellung zur Erläuterung von Funktionsweisen der Einrichtung 260, wenn sie zum Bewegen des Faltspiegels bzw. Umlenkspiegels 225 eingesetzt wird. Die Darstellung in 6A entspricht der aus 3C mit dem Unterschied, dass hier das Trägerelement 300 ausgebildet ist, um neben den Aktoren 310 anstelle des Projektionsschirms den Umlenkspiegel 225 zu tragen. Der Umlenkspiegel 225 ist ebenfalls rechteckig ausgeführt, wobei seine Größe in etwa einer Größe des darunter liegenden Rahmens 300 entspricht. Die Darstellung in 6A zeigt ferner einen Mittelpunkt 600 des Umlenkspiegels 225, der mit Hilfe eines nach oben gerichteten Pfeils gekennzeichnet ist. Durch den Mittelpunkt 600 gezogene Linien kennzeichnen eine in einer Ursprungsebene des Umlenkspiegels gelegene Längserstreckungsachse 610 und eine in der Ursprungsebene des Umlenkspiegels gelegene Quererstreckungsachse 620, um die der Umlenkspiegel gemäß nachfolgend erläuterter Ausbildungsbeispiele rotiert werden kann, um den Speckle-Effekt zu reduzieren. Dabei kennzeichnet ein Winkel 630 eine Drehung des Umlenkspiegels 225 um die Längserstreckungsachse 610 und ein Winkel 640 eine Drehung des Umlenkspiegels 225 um die Quererstreckungsachse 620.
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Bei dem in 6A gezeigten Ausführungsbeispiel der Einrichtung 260 sind die Aktoren 310 so an dem Rahmen 300 angeordnet, dass sie einen Randbereich einer langen Seite und einen Randbereich einer kurzen Seite oder Randbereiche aller Seiten (in 6A nicht gezeigt) des Faltspiegels 225 kontaktieren. Entsprechend ist die Einrichtung 260 hier ausgebildet, um eine vertikale Bewegung des Umlenkspiegels auszuführen, die hier mittels zweier Pfeilsymbole 650 gekennzeichnet ist.
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Durch Befestigen eines einzigen Aktors 310 am Rand der langen Seite oder der kurzen Seite des Faltspiegels 225, wobei im verbauten Zustand des Faltspiegels 225 die lange Seite horizontal und die kurze Seite vertikal ausgerichtet sein kann, kann eine Drehung des Faltspiegels 225 erhalten werden, die ebenso eine Abweichung des reflektierten Bildes erzeugt, die von dem Betrachter als ein geglättetes Bild wahrgenommen wird.
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Entsprechend zeigen die 6B und 6C Ausführungsbeispiele der Einrichtung 260, die eine Rotation des Umlenkspiegels 225 bewirken. In beiden Figuren entspricht die Darstellung im Wesentlichen der aus 6A mit dem Unterschied, dass jeweils nur ein Aktor 310 zum Einsatz kommt.
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Bei dem in 6B gezeigten Ausführungsbeispiel der Einrichtung 260 befindet sich der Aktor 310 unterhalb eines Randbereichs einer langen Seite des Umlenkspiegels 225. Entsprechend findet bei einer Anregung des Aktors 310 eine Drehung des Spiegels 225 um die in 6A gezeigte Längserstreckungsachse oder eine parallel dazu angeordnete Achse statt. Pfeile 660 kennzeichnen entgegengesetzte Richtungen, in die der Umlenkspiegel 225 abwechselnd schwingt. Der Winkel 630 zeigt einen möglichen Bewegungsradius des Spiegels 225 bei einer Aktivierung der Einrichtung 260 an.
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Bei dem in 6C gezeigten Ausführungsbeispiel der Einrichtung 260 befindet sich der Aktor 310 unterhalb einer kurzen Seite des Umlenkspiegels 225. Entsprechend findet bei einer Anregung des Aktors 310 hier eine Drehung des Faltspiegels 225 um die in 6A gezeigte Quererstreckungsachse oder eine parallel dazu angeordnete Achse statt. Pfeile 670 kennzeichnen hierbei entgegengesetzte Richtungen, in die der Umlenkspiegel 225 abwechselnd schwingt. Der Winkel 640 zeigt einen möglichen Bewegungsradius des Spiegels 225 bei einer Aktivierung der Einrichtung 260 an.
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7 zeigt anhand einer Prinzipdarstellung eine Anordnung zur Erläuterung eines grundlegenden Prinzips für ein weiteres Ausführungsbeispiels eines hier vorgeschlagenen Head-up Displays 210. Gezeigt sind hier einige der wichtigsten Elemente der hier vorgeschlagenen Frontsichtanzeige bzw. des Head-up Displays 210, nämlich der optische Apparat 215 in Form eines Laserprojektionsgeräts, die als Projektionsschirm 220 verwendeten Oberfläche und der Umlenkspiegel 225 als eines der möglichen verschiedenen optischen Elemente, um das virtuelle Bild, das von dem Betrachter wahrgenommen wird, zu erzeugen. Mehrere Scharen von Geraden zwischen den einzelnen Elementen kennzeichnen einen Weg des virtuellen Bildes von seinem Ursprung bis zur finalen Darstellung, wie er anhand der 2 genauer erläutert wurde. Bei der Oberfläche, auf der das virtuelle Bild schließlich erzeugt wird (in 7 nicht gezeigt), kann es sich entweder um die Windschutzscheibe oder ein transparentes Material handeln, das als Kombinator verwendet wird. Ferner zeigt die Darstellung in 7 einen Sensor 700, der hier vorgesehen ist, um Daten des auf dem Faltspiegel 225 reflektierten Bildes zu erfassen.
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7 zeigt einen Teil des Ausführungsbeispiels eines einfachen HUDs 210, bei dem der optische Apparat mit Laser bzw. der Laserprojektor 215, der Projektionsschirm 220 und der Faltspiegel 225 als einziger Umlenkspiegel als wichtigste Elemente verwendet werden. Es werden hier lediglich die optischen Teile des Head-up Displays 210, die für den Projektionsschirm 220 relevant sind, näher betrachtet.
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Der optische Apparat 215 mit monochromatischem Laser oder Farblaser projiziert ein Bild auf den Schirm 220, der unter Verwendung des elektroaktiven Materials in Form der oben erläuterten Aktoren in Schwingung versetzt wird. Der Faltspiegel 225 sendet das Bild an die anderen optischen Elemente, die in dem Head-Up-Display 210 enthalten sind und das so genannte virtuelle Bild erzeugen, das von dem Betrachter wahrgenommen wird. Der Sensor 700 wird hier zusätzlich eingefügt, um das Bild auf dem Spiegel zu erfassen, den Kontrast zu berechnen und die geeigneten anzulegenden Schwingungen zu bestimmen. Alternativ und in 7 nicht gezeigt kann der Sensor 700 auch auf die Oberfläche des Reflexionsschirms 220 ausgerichtet sein, um Kontrastwerte des Bildes dort zu erfassen. Dazu kann der Sensor 700 einen geeigneten Bildsensor aufweisen.
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8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens 800 zum Reduzieren eines Speckle-Effekts eines Bildes auf einem Darstellungselement einer Anzeigevorrichtung, die einen optischen Apparat zum Projizieren des Bildes auf einen Projektionsschirm und einen Umlenkspiegel zum Umlenken des Bildes von dem Projektionsschirm zu dem Darstellungselement umfasst.
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Das Anti-Speckle-Verfahren für Laserprojektionssysteme 800 kann beispielsweise von der anhand der 7 erläuterten Anzeigevorrichtung durchgeführt werden. In einem ersten Schritt 810 werden Kontrastwerte eines Urbildes des auf dem Darstellungselement anzuzeigenden virtuellen Bildes auf dem Projektionsschirm und/oder dem Umlenkspiegel der Anzeigevorrichtung erfasst. Das Bild kann beispielsweise durch den Sensor der Anzeigevorrichtung erfasst werden. In einem zweiten Schritt werden die erfassten Kontrastwerte von dem Sensor an das Steuergerät der Anzeigevorrichtung übermittelt und dort ausgewertet. In einem dritten Schritt 830 gibt das Steuergerät basierend auf der Kontrastwerteauswertung ein Anregungssignal an den oder die Aktoren der Einrichtung zum Bewegen des Projektionsschirms und/oder des Umlenkspiegels aus. In einem folgenden Schritt 840 führen die Aktoren basierend auf einer Spannung und/ oder Frequenz des Anregungssignals eine Schwingung aus, mittels der der Projektionsschirm und/oder der Umlenkspiegel bewegt wird. So kann das Verfahren 800 eingesetzt werden, um in Abhängigkeit der Kontrastwerte des Urbildes eine angemessene Frequenz und Spannung des Anregungssignals zu bestimmen, um den Speckle-Effekt des finalen virtuellen Bildes auf dem Darstellungselement der Anzeigevorrichtung optimal zu unterdrücken.
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Der hierin vorgeschlagene erfinderische Ansatz betrifft den Projektionsschirm und/oder den Faltspiegel und beschreibt Bewegungen oder Schwingungen des Schirms und des Faltspiegels, die von den Aktoren erzeugt werden, um den Speckle-Effekt, der von dem Laserprojektionssystem erzeugt wird, zu verwischen bzw. zu reduzieren.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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