DE102011088794A1

DE102011088794A1 - Projection device e.g. combiner head-up display mounted near windshield of e.g. truck, has projection element to superimpose light signal in visible region, and illuminating device to illuminate peripheral portion of projection element

Info

Publication number: DE102011088794A1
Application number: DE102011088794A
Authority: DE
Inventors: Steffen Kutter; Vanessa Schickling; Michael Wolters; Eladio Lopez; Jan Weingarten; Iris Sutter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-20
Also published as: FR2984532A1; FR2984532B1; CN103163711A

Abstract

The projection device has an image sensor (110) for emitting a light signal representative of the virtual image (103). A projection element (114) is equipped for superimposing the light signal in the visible region (104). An illuminating device is equipped for illuminating the peripheral portion (116) of the projection element. An independent claim is included for a method for projecting virtual image in viewing area of vehicle driver.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Projektionseinrichtung und auf ein Verfahren zum Projizieren eines Bilds in einen Sichtbereich eines Fahrers eines Fahrzeugs.The present invention relates to a projection apparatus and a method for projecting an image into a field of vision of a driver of a vehicle.

Combiner-HUDs (CHUDs) sind Head-up-Displays (HUDs), die ein virtuelles Bild über eine separate Scheibe in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeugs einblenden. Dadurch ist ein Combiner-HUD unabhängig von der Windschutzscheibenform sowie unabhängig von Windschutzscheibentoleranzen und daher für verschiedene Fahrzeugtypen und Fahrzeugausführungen, z. B. Links- und Rechtslenker einsetzbar. Weiterhin wird bei einem Combiner-HUD keine spezielle mit Keil ausgestattete Windschutzscheibe benötigt, weswegen zusammengenommen mit der flexibleren Einsetzbarkeit Combiner-HUDs kostengünstiger sind als Windschutzscheiben-HUDs.Combiner HUDs (CHUDs) are head-up displays (HUDs) that display a virtual image through a separate pane in the driver's field of vision. As a result, a combiner HUD is independent of the windshield shape and independent of windscreen tolerances and therefore for different vehicle types and vehicle designs, eg. B. left and right-hand drive used. Furthermore, a combiner HUD does not require a special wedge-equipped windshield, which, combined with its more flexible usability, makes Combiner HUDs more cost-effective than windshield HUDs.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung eine Projektionseinrichtung und ein Verfahren zum Projizieren eines Bilds in einen Sichtbereich eines Fahrers eines Fahrzeugs gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention proposes a projection device and a method for projecting an image into a field of vision of a driver of a vehicle according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Eine Projektionseinrichtung in Form eines Combiner-HUD oder eines Virtuel Image Displays (VID) befindet sich im Sichtfeld des Fahrers. Daher sind die Ränder der separaten Scheibe der Projektionseinrichtung, des sogenannten Combiners, für den Fahrer sichtbar. Solche sichtbaren Combinerkanten können von Nutzern als störend empfundenen werden. Die Combinerkanten können in ungünstigen Beleuchtungssituationen das Sonnenlicht in die Richtung des Fahrers reflektieren und auch indirekt über die Windschutzscheibe im Blickfeld des Fahrers wahrgenommen werden.A projection device in the form of a combiner HUD or a virtual image display (VID) is located in the field of view of the driver. Therefore, the edges of the separate disc of the projection device, the so-called combiner, are visible to the driver. Such visible combinatorial edges can be perceived by users as disturbing. The combiner edges can reflect the sunlight in the direction of the driver in unfavorable lighting situations and can also be perceived indirectly via the windshield in the field of vision of the driver.

Um diese Effekte zu minimieren, kann die Combinerscheibe möglichst dünn ausgelegt und am Rand aufgeraut werden. Trotz solcher Maßnahmen zum Reduzieren von Störreflexen ist der Rand des Combiners immer für den Fahrer sichtbar.In order to minimize these effects, the Combinerscheibe can be designed as thin as possible and roughened at the edge. Despite such measures to reduce glitches, the edge of the combiner is always visible to the driver.

Diese unter Umständen störende Sichtbarkeit der Combinerränder im primären Sichtfeld kann überspielt werden, indem die Ränder des Combiners beleuchtet werden. Beispielsweise können die Ränder des Combiners ausgenutzt werden, um dem Fahrer Informationen visuell darzustellen.This sometimes annoying visibility of the combiner edges in the primary field of view can be overplayed by illuminating the edges of the combiner. For example, the edges of the combiner can be exploited to visually represent information to the driver.

Eine Projektionseinrichtung zum Projizieren eines virtuellen Bilds in einen Sichtbereich eines Fahrers eines Fahrzeugs weist folgende Merkmale auf:
einen Bildgeber zum Aussenden eines Lichtsignals zum Darstellen des virtuellen Bilds;
ein Projektionselement zum Einblenden des Lichtsignals in den Sichtbereich; und
eine Einrichtung zur Beleuchtung eines Randbereichs des Projektionselements.A projection device for projecting a virtual image into a field of vision of a driver of a vehicle has the following features:
an imager for emitting a light signal representing the virtual image;
a projection element for fading the light signal into the field of view; and
a device for illuminating an edge region of the projection element.

Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, beispielsweise um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad handeln. Der Sichtbereich kann den in Blickrichtung des Fahrers vor dem Fahrer angeordneten Raum umfassen. Beispielsweise kann der Sichtbereich in Richtung einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs angeordnet sein. Bei dem virtuellen Bild kann es sich um eine Darstellung handeln, die sich aus Sicht des Fahrers in dem Sichtbereich befindet. Beispielsweise kann das virtuelle Bild aus Sicht des Fahrers schwebend dargestellt oder in ein sich in dem Sichtbereich befindliches Umfeld des Fahrzeugs eingeblendet sein. Beispielsweise kann das virtuelle Bild ein Zeichen darstellen. Zusätzlich oder alternativ kann das virtuelle Bild in einen Sichtbereich eines anderen Insassen des Fahrzeugs, beispielsweise eines Beifahrers, projiziert werden. Bei der Projektionseinrichtung kann es sich um ein Combiner-Head-up-Display handeln. Bei dem Lichtsignal kann es sich um ausgesendetes Licht handeln. Bei dem Bildgeber kann es sich um eine Anzeigeeinrichtung, beispielsweise um ein Display handeln. Der Bildgeber kann eine Mehrzahl von Lichtquellen zur Erzeugung einzelner Bildpunkte des virtuellen Bilds aufweisen. Somit kann es sich bei dem Lichtsignal um ein Bündel aus mehreren Lichtstrahlen handeln. Die einzelnen Lichtstrahlen können unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, um das virtuelle Bild mit unterschiedlichen Farben darstellen zu können. Das Projektionselement und der Bildgeber können so angeordnet sein, dass das von dem Bildgeber ausgesendete Lichtsignal auf eine Oberfläche des Projektionselements trifft und von der Oberfläche des Projektionselements in den Sichtbereich reflektiert wird. In einem Strahlengang des Lichtsignals zwischen dem Bildgeber und dem Projektionselement können ein oder mehrere optische Elemente zum Führen des Lichtsignals zu der Oberfläche des Projektionselements angeordnet sein. Das Projektionselement kann eine Scheibe sein. Das Projektionselement kann gegenüber dem Lichtsignal reflektierend ausgeführt sein. Ferner kann das Projektionselement in Bezug auf von einer dem Fahrer abgewandten Seite des Projektionselements auf das Projektionselement treffendes Licht lichtdurchlässig ausgeführt sein. Auf diese Weise kann der Sichtbereich des Fahrers durch das Projektionselement nicht oder nur geringfügig eingeschränkt werden und es kann dennoch das virtuelle Bild in den Sichtbereich projiziert werden. Bei dem Randbereich des Projektionselements kann es sich um einen sich in dem Sichtbereich befindlichen äußeren Rand, beispielsweise eine Kante oder Schmalseite, des Projektionselements handeln. Beispielsweise kann es sich im eingebauten Zustand des Projektionselements um den oberen Rand des Projektionselements handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich um an den oberen Rand angrenzende seitliche Ränder handeln. Durch die Einrichtung zur Beleuchtung kann der Randbereich des Projektionselements zum Leuchten gebracht werden. Je nach Ausführungsform kann der Randbereich dazu entweder selbst Licht ausstrahlen, Licht reflektieren oder sowohl Licht ausstrahlen als auch Licht reflektieren. Die Beleuchtung des Randbereichs kann unabhängig von der Projektion des virtuellen Bilds erfolgen. Ein Informationsgehalt der Beleuchtung kann unabhängig von einem Informationsgehalt des virtuellen Bilds sein. Alternativ kann die Beleuchtung auf das virtuelle Bild abgestimmt sein. Im Vergleich zu einem sichtbaren Rand des Projektionselements wird ein als visuelle Anzeige genutzter Rand des Projektionselements nicht als störend empfunden.The vehicle may be a motor vehicle, for example a passenger car, a truck or a motorcycle. The viewing area may comprise the space arranged in front of the driver in the direction of the driver's line of sight. For example, the viewing area can be arranged in the direction of a windshield of the vehicle. The virtual image may be a representation that is within the field of view from the driver's point of view. For example, the virtual image can be displayed as floating from the perspective of the driver or displayed in an environment of the vehicle located in the viewing area. For example, the virtual image may represent a character. Additionally or alternatively, the virtual image can be projected into a field of view of another occupant of the vehicle, for example a passenger. The projection device may be a combiner head-up display. The light signal may be transmitted light. The imager can be a display device, for example a display. The imager may have a plurality of light sources for generating individual pixels of the virtual image. Thus, the light signal may be a bundle of multiple light beams. The individual light beams may have different wavelengths to represent the virtual image with different colors. The projection element and the imager can be arranged such that the light signal emitted by the imager strikes a surface of the projection element and is reflected by the surface of the projection element into the field of view. One or more optical elements for guiding the light signal to the surface of the projection element may be arranged in a beam path of the light signal between the image generator and the projection element. The projection element may be a disk. The projection element can be designed to be reflective with respect to the light signal. Furthermore, the projection element can be designed to be translucent with respect to light impinging on the projection element from a side of the projection element facing away from the driver. In this way, the field of vision of the driver by the projection element can not be limited or only slightly, and yet the virtual image can be projected into the field of view. In which Edge region of the projection element may be an outer edge, for example an edge or a narrow side, of the projection element located in the viewing region. For example, it may be in the installed state of the projection element to the upper edge of the projection element. Alternatively or additionally, it may be adjacent to the upper edge lateral edges. By means of the illumination device, the edge region of the projection element can be illuminated. Depending on the embodiment, the edge region can either emit light itself, reflect light or both emit light and reflect light. The illumination of the border area can take place independently of the projection of the virtual image. An information content of the illumination can be independent of an information content of the virtual image. Alternatively, the lighting may be tuned to the virtual image. Compared to a visible edge of the projection element used as a visual display edge of the projection element is not bothersome.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Einrichtung zur Beleuchtung eine Lichtquelle zum Aussenden eines Randlichtsignals zur Beleuchtung des Randbereichs des Projektionselements aufweisen. Ferner kann das Projektionselement eine Einkoppelschnittstelle zum Einkoppeln des Randlichtsignals in das Projektionselement, eine in dem Inneren des Projektionselements angeordnete Lichtführung zum Führen des Randlichtsignals von der Einkoppelschnittstelle zu dem Randbereich sowie eine in dem Randbereich angeordnete Auskoppelschnittstelle zum Auskoppeln des Randlichtsignals in den Sichtbereich aufweisen. Bei der Lichtquelle kann es sich um eine zusätzlich zu dem Bildgeber vorhandene Lichtquelle handeln. Bei dem Randlichtsignal kann es sich um ausgesendetes Licht handeln. Die Einkoppelschnittstelle kann an einer Randfläche des Projektionselements angeordnet sein. Die Einkoppelschnittstelle und die Auskoppelschnittstelle können an gegenüberliebenden Seiten des Projektionselements angeordnet sein. Zwischen der Einkoppelschnittstelle und der Auskoppelschnittstelle kann das Projektionselement als Lichtleiter zum Leiten des Randlichtsignals handeln. An der Auskoppelschnittstelle kann das Randlichtsignal aus dem Projektionselement austreten, wodurch das Projektionselement im Bereich der Auskoppelschnittstelle zu leuchten scheint. Die Auskoppelschnittstelle kann sich lang gezogen entlang eines Verlaufs des Randbereichs des Projektionselements erstrecken. Die Einkoppelschnittstelle kann ausgebildet sein, um das Randlichtsignal aufzufächern, um die Auskoppelschnittstelle gleichmäßig auszuleuchten. Auf diese Weise kann ein Head-up-Display mit Combinerrandanzeige realisiert werden.According to one embodiment, the device for illumination may have a light source for emitting an edge light signal for illuminating the edge region of the projection element. Furthermore, the projection element can have a coupling-in interface for coupling the edge-light signal into the projection element, a light guide arranged in the interior of the projection element for guiding the edge-light signal from the coupling interface to the edge region, and a decoupling interface arranged in the edge region for decoupling the edge-light signal into the field of vision. The light source may be a light source in addition to the imager. The edge light signal may be transmitted light. The coupling-in interface can be arranged on an edge surface of the projection element. The coupling-in interface and the coupling-out interface can be arranged on opposing sides of the projection element. Between the coupling interface and the decoupling interface, the projection element can act as an optical waveguide for guiding the edge-light signal. At the coupling-out interface, the edge-light signal can emerge from the projection element, as a result of which the projection element appears to shine in the region of the coupling-out interface. The decoupling interface can extend along a course of the edge region of the projection element. The coupling-in interface can be designed to fan out the edge-light signal in order to illuminate the coupling-out interface uniformly. In this way, a head-up display with combiner edge display can be realized.

Die Auskoppelschnittstelle kann eine Struktur zum gerichteten Auskoppeln des Randlichtsignals in den Sichtbereich aufweisen. Bei der Struktur kann es sich beispielsweise um eine prismenförmige Strukturierung oder eine diffraktive oder holographische Schicht handeln. Durch ein gerichtetes Auskoppeln kann verhindert werden, dass aus dem Randbereich ausgekoppeltes Licht beispielsweise auf eine Windschutzscheibe trifft und von dieser reflektiert wird.The decoupling interface may have a structure for the directional decoupling of the edge-light signal in the field of view. The structure may, for example, be a prism-shaped structuring or a diffractive or holographic layer. By a directional decoupling can be prevented that decoupled from the edge region light, for example, hits a windshield and is reflected by this.

Die Lichtquelle kann ausgebildet sein, um ansprechend auf ein Farbsignal eine Lichtfarbe des Randlichtsignals einzustellen. Das Farbsignal kann beispielsweise von einer Steuereinrichtung zum Steuern der Projektionseinrichtung oder der Einrichtung zur Beleuchtung bereitgestellt werden. Durch das Farbsignal kann eine Lichtfarbe der Beleuchtung des Randbereichs eingestellt oder verändert werden. Beispielsweise kann die Lichtfarbe durch ein Fahrerassistenzsystem eingestellt oder verändert werden, um dem Fahrer einen Hinweis oder eine Warnung zu übermitteln. Entsprechend der Lichtfarbe kann auch eine Intensität des Randlichtsignals eingestellt werden.The light source may be configured to adjust a light color of the edge light signal in response to a color signal. The color signal can be provided for example by a control device for controlling the projection device or the device for illumination. By the color signal, a light color of the illumination of the edge area can be set or changed. For example, the light color can be adjusted or changed by a driver assistance system in order to provide the driver with a hint or a warning. According to the light color, an intensity of the edge light signal can also be set.

Die Lichtquelle kann eine Umlenkeinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, um ansprechend auf ein Umlenksignal einen Einfallwinkel des Randlichtsignals auf die Einkoppelschnittstelle einzustellen. Die Umlenkeinrichtung kann beispielsweise als ein schwenkbarer Spiegel ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Lichtquelle als ein Laserscanner ausgeführt sein. Auf diese Weise kann das Lichtsignal zeitlich nacheinander zu unterschiedlichen Abschnitten der Auskoppelschnittstelle gelenkt werden. Auf diese Weise können ein oder mehrere Abschnitte des Randbereichs des Projektionselements gezielt beleuchtet werden. Wenn das Lenksignal mit dem Farbsignal gekoppelt wird, können mithilfe einer geeigneten Steuerung der Umlenkeinrichtung unterschiedliche Abschnitte des Randbereichs des Projektionselements in unterschiedlichen Farben beleuchtet werden.The light source may have a deflection device, which is designed to set an angle of incidence of the edge-light signal onto the coupling-in interface in response to a deflection signal. The deflection device can be designed, for example, as a pivotable mirror. For example, the light source may be designed as a laser scanner. In this way, the light signal can be successively directed in time to different sections of the decoupling interface. In this way, one or more sections of the edge region of the projection element can be specifically illuminated. When the steering signal is coupled to the color signal, different portions of the peripheral area of the projection element can be illuminated in different colors by means of suitable control of the deflection device.

Auch kann die Einkoppelschnittstelle ausgebildet sein, um unterschiedliche Anteile des Randlichtsignals zu unterschiedlichen Abschnitten der Auskoppelschnittstelle zu leiten. Die unterschiedlichen Anteile des Randlichtsignals können von unterschiedlichen Lichtquellen erzeugt werden. Auf diese Weise können unterschiedliche Abschnitte des Randbereichs des Projektionselements unterschiedliche beleuchtet werden.The coupling-in interface can also be designed to guide different portions of the edge-light signal to different sections of the coupling-out interface. The different proportions of the edge light signal can be generated by different light sources. In this way, different sections of the edge region of the projection element can be illuminated differently.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Projektionseinrichtung kann die Einrichtung zur Beleuchtung einen Lichtleiter aufweisen. Der Lichtleiter kann in einem Randbereich des Bildgebers angeordnet sein und eine Einkoppelschnittstelle zum Einkoppeln eines Randlichtsignals in den Lichtleiter und eine Auskoppelschnittstelle zum Auskoppeln des Randlichtsignals als Randbereich des Projektionselements aufweisen. Durch den Lichtleiter kann das Randlichtsignal von der Einkoppelschnittstelle zu der Auskoppelschnittstelle geleitet werden. An der Auskoppelschnittstelle kann das Randlichtsignal aus dem Lichtleiter in Richtung des Fahrers austreten, wodurch der Randbereich des Projektionselements beleuchtet erscheint. Der Lichtleiter und die Auskoppelschnittstelle können eine dem Randbereich des Projektionselements entsprechende Form aufweisen. Der Lichtleiter kann als ein bogenförmiges Element ausgeführt sein. Die Auskoppelschnittstelle kann sich entlang einer Längserstreckungsrichtung des Lichtleiters erstrecken. Die Projektionseinrichtung lässt sich als eine kostengünstige Alternative zum Head-Up mit Glasoptik realisieren, bei der der Einsatz eines Ambilights ohne zusätzlichen Energieaufwand möglich ist. Dadurch ergibt sieh ein enormer Kostenvorteil gegenüber einer herkömmlichen Head-Up Technologie.According to a further embodiment of the projection device, the device for lighting can have a light guide. The light guide can be arranged in an edge region of the imager and a coupling interface for coupling an edge light signal into the light guide and a Auskoppelschnittstelle for decoupling the edge light signal as an edge region of the projection element. Through the light guide, the edge light signal can be passed from the coupling interface to the decoupling interface. At the coupling-out interface, the edge-light signal can emerge from the light guide in the direction of the driver, as a result of which the edge region of the projection element appears illuminated. The light guide and the decoupling interface may have a shape corresponding to the edge region of the projection element. The light guide may be designed as an arcuate element. The decoupling interface may extend along a longitudinal extension direction of the optical waveguide. The projection device can be realized as a cost-effective alternative to the head-up with glass optics, in which the use of an Ambilights is possible without additional energy. This results in a huge cost advantage over a conventional head-up technology.

Der Lichtleiter kann auf einer Oberfläche des Bildgebers angeordnet sein. Der Bildgeber kann ausgebildet sein, um zusätzlich zu dem Lichtsignal das Randlichtsignal auszusenden. Der Bildgeber kann einen Bereich aufweisen, in dem das Lichtsignal ausgesendet wird. Der Lichtleiter kann angrenzend an einen Rand dieses Bereichs angeordnet sein. Somit kann die Einkoppelschnittstelle des Lichtleiters der Licht aussendenden Oberfläche des Bildgebers zugewandt sein. Die Einkoppelschnittstelle kann sich entlang einer Längserstreckungsrichtung des Lichtleiters erstrecken. Eine Längserstreckungsrichtung der Einkoppelschnittstelle kann parallel zu einer Längserstreckungsrichtung der Auskoppelschnittstelle verlaufen. Vorteilhafterweise ist auf diese Weise keine separate Lichtquelle zur Erzeugung des Randlichtsignals erforderlich. Dadurch kann der Platzbedarf der Anordnung gering gehalten werden.The light guide may be disposed on a surface of the imager. The imager may be configured to emit the edge-light signal in addition to the light signal. The imager may have a region in which the light signal is emitted. The light guide may be disposed adjacent to an edge of this area. Thus, the coupling interface of the light guide may face the light emitting surface of the imager. The coupling-in interface can extend along a longitudinal extension direction of the optical waveguide. A longitudinal extension direction of the coupling-in interface can run parallel to a longitudinal extension direction of the decoupling interface. Advantageously, no separate light source for generating the edge light signal is required in this way. As a result, the space requirement of the arrangement can be kept low.

Alternativ oder zusätzlich kann die Projektionseinrichtung eine Lichtquelle zum Aussenden des Randlichtsignals zu der Einkoppelschnittstelle des Lichtleiters aufweisen. Dabei kann der Lichtleiter außerhalb einer Oberfläche des Bildgebers angeordnet sein. Insbesondere kann der Lichtleiter außerhalb einer lichtaussenden Oberfläche des Bildgebers angeordnet sein. Somit kann die Einkoppelschnittstelle des Lichtleiters an einem Seitenbereich des Lichtleiters angeordnet sein. Eine Einkoppelrichtung des Randlichtsignals in den Lichtleiter kann quer zu einer Auskoppelrichtung des Randlichtsignals aus dem Lichtleiter heraus sein. Die Einkoppelschnittstelle kann punktförmig sein. Auch kann die Einkoppelschnittstelle zumindest zwei nicht miteinander verbundene Einkoppelbereiche aufweisen. Beispielsweise können ein erster Anteil des Randlichtsignals über einen ersten Einkoppelbereich an einem ersten Ende des länglichen Lichtleiters und ein zweiter Anteil des Randlichtsignals über einen zweiten Einkoppelbereich an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des länglichen Lichtleiters in den Lichtleiter eingekoppelt werden. Der erste Anteil und der zweite Randlichtsignalanteil können in unterschiedlicher Lichtfarbe bereitgestellt werden.Alternatively or additionally, the projection device can have a light source for emitting the edge-light signal to the coupling-in interface of the light guide. In this case, the light guide can be arranged outside a surface of the imager. In particular, the light guide can be arranged outside a light-emitting surface of the imager. Thus, the coupling interface of the light guide can be arranged on a side region of the light guide. A coupling-in direction of the edge-light signal into the light guide can be out of the light guide transversely to an outcoupling direction of the edge-light signal. The coupling interface can be punctiform. The coupling-in interface can also have at least two coupling regions which are not connected to each other. For example, a first portion of the edge light signal can be coupled into the light guide via a first coupling region at a first end of the elongate optical waveguide and a second component of the edge light signal via a second coupling region at a second end of the elongate optical waveguide opposite the first end. The first portion and the second edge signal portion may be provided in different light color.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Einrichtung zur Beleuchtung eine Schnittstelle zu einem Fahrerassistenzsystem oder einem Fahrerinformationssystem aufweisen, um ein Fahrerassistenzsignal zu empfangen. Die Einrichtung zur Beleuchtung kann ausgebildet sein, um eine Charakteristik der Beleuchtung des Randbereichs des Projektionselements abhängig von dem Fahrerassistenzsignal einzustellen. Auf diese Weise kann der Randbereich des Projektionselements als Anzeigeelement des Fahrerassistenzsystems genutzt werden.According to one embodiment, the device for illumination can have an interface to a driver assistance system or a driver information system in order to receive a driver assistance signal. The device for illuminating can be designed to set a characteristic of the illumination of the edge region of the projection element as a function of the driver assistance signal. In this way, the edge region of the projection element can be used as a display element of the driver assistance system.

Ein Verfahren zum Projizieren eines virtuellen Bilds in einen Sichtbereich eines Fahrers eines Fahrzeugs umfasst die folgenden Schritte:
Aussenden eines Lichtsignals zum Darstellen eines Bilds;A method for projecting a virtual image into a field of view of a driver of a vehicle comprises the following steps:
Emitting a light signal to display an image;

Reflektieren des Lichtsignals in den Sichtbereich unter Verwendung eines Projektionselements; undReflecting the light signal into the field of view using a projection element; and

Beleuchten eines Randbereichs des Projektionselements.Illuminating a border area of the projection element.

Die Schritte des Verfahrens können von Elementen und Einrichtungen einer Projektionseinrichtung umgesetzt werden. Erforderliche Steuersignale zum Ansteuern entsprechender Elemente oder Einrichtungen können von einer geeigneten Steuereinrichtung, beispielsweise in Form einer elektrischen Schaltung, bereitgestellt werden.The steps of the method can be implemented by elements and devices of a projection device. Required control signals for driving corresponding elements or devices can be provided by a suitable control device, for example in the form of an electrical circuit.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a projection device according to an embodiment of the present invention;

2 ein Projektionselement einer Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a projection element of a projection device according to an embodiment of the present invention;

3 ein Projektionselement einer Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a projection element of a projection device according to an embodiment of the present invention;

4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Projizieren eines Bilds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 a flowchart of a method for projecting an image according to an embodiment of the present invention;

5 eine Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 a projection device according to an embodiment of the present invention;

6 eine Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 a projection device according to an embodiment of the present invention;

7 eine Seitenansicht einer Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 7 a side view of a projection device according to an embodiment of the present invention;

8 eine Seitenansicht einer Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 8th a side view of a projection device according to an embodiment of the present invention;

9 eine Draufsicht auf eine Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und nine a plan view of a projection device according to an embodiment of the present invention; and

10 eine Schnittdarstellung einer Projektionseinrichtung. 10 a sectional view of a projection device.

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.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionseinrichtung zum Projizieren eines virtuellen Bilds in einen Sichtbereich eines Fahrers eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic representation of a projection device for projecting a virtual image in a field of view of a driver of a vehicle according to an embodiment of the present invention.

Die Projektionseinrichtung ist als ein Combiner-HUD ausgeführt, die benachbart zu einer Scheibe 102, hier einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, angeordnet ist. Bei Betrieb der Projektionseinrichtung kann ein virtuelles Bild 103 in den Sichtbereich 104, der sogenannten Eyebox, des Fahrers 106 des Fahrzeugs projiziert werden.The projection device is designed as a combiner HUD adjacent to a disk 102 , here a windshield of a vehicle, is arranged. When operating the projection device can be a virtual image 103 in the field of vision 104 , the so-called eyebox, the driver 106 of the vehicle are projected.

Die Projektionseinrichtung weist einen Bildgeber 110 zum Aussenden eines Lichtsignals zum Darstellen des virtuellen Bilds 103 auf. Das Lichtsignal wird über ein Reflexionselement 112, hier in Form eines Spiegels, beispielsweise eines Hohlspiegels, auf ein Projektionselement 114 zum Einblenden des Lichtsignals in den Sichtbereich 104 des Fahrers 106 reflektiert. Das Projektionselement 114 wird im Folgenden auch als Combiner bezeichnet.The projection device has an imager 110 for emitting a light signal for displaying the virtual image 103 on. The light signal is transmitted via a reflection element 112 , here in the form of a mirror, for example a concave mirror, onto a projection element 114 for fading in the light signal in the field of view 104 the driver 106 reflected. The projection element 114 is also referred to below as a combiner.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind der Bildgeber 110 und das Reflexionselement 112 in einem Gehäuse 115 angeordnet, das in ein Armaturenbrett des Fahrzeugs integriert ist. Das Gehäuse 115 weist zu der Oberfläche des Armaturenbretts hin eine Durchgangsöffnung auf, durch die das von dem Reflexionselement 112 reflektierte Lichtsignal aus dem Gehäuse 115 austreten und auf das Projektionselement 114 treffen kann. Das Projektionselement 114 ist als eine Scheibe, hier eine gebogene Scheibe ausgeführt. Das Projektionselement 114 ist außerhalb des Gehäuses 115 angeordnet und erstreckt sich ausgehend von einer Oberfläche des Armaturenbretts von der Oberfläche des Armaturenbretts weg. Zumindest ein von der Oberfläche des Armaturenbretts abgewandter Bereich des Projektionselements 114 befindet sich in dem Sichtbereich 104 des Fahrers 106. Das Projektionselement 114 kann beispielsweise rechteckig oder halbrund ausgeführt sein. Das Projektionselement 114 ist ausgebildet, um ein von dem Lichtsignal dargestelltes Bild 103 in den Sichtbereich 104 des Fahrers 106 zu projizieren. Das Projektionselement 114 ist lichtdurchlässig ausgeführt, sodass der Fahrer 106 durch das Projektionselement 114 hindurch die Umgebung des Fahrzeugs wahrnehmen kann.According to this embodiment, the imagers are 110 and the reflection element 112 in a housing 115 arranged, which is integrated in a dashboard of the vehicle. The housing 115 has to the surface of the dashboard through a through opening, through which the of the reflection element 112 reflected light signal from the housing 115 emerge and onto the projection element 114 can meet. The projection element 114 is designed as a disc, here a curved disc. The projection element 114 is outside the case 115 arranged and extends away from the surface of the dashboard starting from a surface of the dashboard. At least one remote from the surface of the dashboard portion of the projection element 114 is in the field of view 104 the driver 106 , The projection element 114 For example, it can be rectangular or semicircular. The projection element 114 is formed to be an image represented by the light signal 103 in the field of vision 104 the driver 106 to project. The projection element 114 is translucent, so the driver 106 through the projection element 114 through the surroundings of the vehicle.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Projektionseinrichtung eine in 1 nicht dargestellte Einrichtung zur Beleuchtung eines Randbereichs 116 des Projektionselements 114 auf. Die Einrichtung zur Beleuchtung wird nachfolgend anhand der 2 und 3 näher beschrieben. Durch die Einrichtung zur Beleuchtung kann der Randbereich 116 des Projektionselements 114 beleuchtet werden, und zwar unabhängig von dem durch das Lichtsignal auf das Projektionselement 114 reflektierte Bild 103. Der Randbereich 116 ist im eingebauten Zustand der Projektionseinrichtung im Sichtbereich 104 des Fahrers 106 angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Randbereich 116 der dem Armaturenbrett abgewandte Rand des Projektionselements 114. Zusätzlich oder alternativ kann der Randbereich 116 auch seitliche zu dem Armaturenbrett hinlaufende Ränder des Projektionselements 114 umfassen. Auch kann der Randbereich 116 umlaufend um einen freien Rand des Projektionselements 114 ausgeführt sein. According to this embodiment, the projection device has an in 1 not shown device for illuminating a peripheral region 116 of the projection element 114 on. The lighting device is described below with reference to 2 and 3 described in more detail. Due to the device for lighting, the edge area 116 of the projection element 114 are illuminated, regardless of the light signal to the projection element 114 reflected image 103 , The border area 116 is in the installed state of the projection device in the field of view 104 the driver 106 arranged. According to this embodiment, the peripheral area 116 the dashboard facing away from the edge of the projection element 114 , Additionally or alternatively, the edge area 116 also lateral to the dashboard running edges of the projection element 114 include. Also, the border area 116 surrounding a free edge of the projection element 114 be executed.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erscheint für den Fahrer 106 von der Eyebox 104 aus gesehen, hinter der Windschutzscheibe 102 ein virtuelles Bild 103, welches durch eine HUD-Optik, bestehend aus Bildgeber 110, (Hohl-)Spiegel 112 und Combiner 114 ins Sichtfeld 104 des Fahrers 106 eingeblendet wird. Das Combiner-HUD ist im Armaturenbrett integriert und unterhalb der Armaturenbrettoberfläche durch ein in 1 nicht dargestelltes Deckglas z. B. vor Staub geschützt. Das Deckglas kann insbesondere die Durchgangsöffnung des Gehäuses 115 des Combiner-HUD abgedeckt sein. Der Rand 116 des Combiners 114 liegt im primären Sichtfeld 104 des Fahrers 106 und ist daher für den Fahrer 106 immer sichtbar.According to this embodiment appears to the driver 106 from the eyebox 104 seen from behind the windshield 102 a virtual picture 103 , which by a HUD optics, consisting of imager 110 , (Hollow) mirror 112 and combiner 114 in the field of vision 104 the driver 106 is displayed. The Combiner-HUD is integrated in the dashboard and below the dashboard surface by a in 1 not shown cover glass z. B. protected from dust. The cover glass can in particular the passage opening of the housing 115 covered by the combiner HUD. The edge 116 of the combiner 114 lies in the primary field of view 104 the driver 106 and is therefore for the driver 106 always visible.

2 zeigt ein Projektionselement 114 einer Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Projektionseinrichtung kann es sich um das in 1 gezeigte Combiner-HUD handeln. Demnach kann es sich bei dem Projektionselement 114 um das in 1 gezeigte Projektionselement in Form eines Combiners handeln. 2 shows a projection element 114 a projection device according to an embodiment of the present invention. The projection device may be the one in 1 act combiner HUD shown. Accordingly, the projection element may be 114 around that in 1 shown projection element in the form of a combiner.

Gezeigt ist in 2 eine Einrichtung zur Beleuchtung des Randbereichs 116 des Projektionselements 114. Die Einrichtung zur Beleuchtung ist Teil der Projektionseinrichtung. Die Einrichtung zur Beleuchtung weist eine Lichtquelle 220 zum Aussenden eines Randlichtsignals 222 und eine Einkoppelschnittstelle 224 zum Einkoppeln des Randlichtsignals 222 in das Projektionselement 114 auf. Die Einkoppelschnittstelle 224 kann Teil des Projektionselements 114 oder ein separates Element sein. Das Randlichtsignal 222 ist zur Beleuchtung des Randbereichs 116 des Projektionselements 114 vorgesehen. Das Projektionselement 114 ist ausgebildet, um das Randlichtsignal 222 im Inneren des Projektionselements 114 zu dem Randbereich 116 zu führen und an dem Randbereich 116 über eine in dem Randbereich angeordnete Auskoppelschnittstelle aus dem Projektionselement 114, vorzugsweise in Richtung 226 des Sichtbereichs des Fahrers 106 auszukoppeln. Auf diese Weise erscheint der Randbereich 116 aus Sicht des Fahrers 106 als Lichtquelle.Shown is in 2 a device for illuminating the edge area 116 of the projection element 114 , The device for lighting is part of the projection device. The device for lighting has a light source 220 for emitting an edge light signal 222 and a coupling interface 224 for coupling the edge light signal 222 in the projection element 114 on. The coupling interface 224 can be part of the projection element 114 or a separate item. The edge light signal 222 is for illuminating the edge area 116 of the projection element 114 intended. The projection element 114 is adapted to the edge light signal 222 inside the projection element 114 to the edge area 116 to lead and on the edge area 116 via a decoupling interface arranged in the edge region from the projection element 114 , preferably in the direction 226 the field of vision of the driver 106 decouple. In this way, the border area appears 116 from the perspective of the driver 106 as a light source.

In 2 ist der Combiner 114 in Vergleich zu der Darstellung in 1 vergrößert gezeichnet zusammen mit dem nicht maßstabsgetreu dargestellten Fahrer 106 gezeigt. In diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird das durch die Leuchtquelle 220 emittierte Licht 222 über eine Optik 224 in den Combiner 114 eingekoppelt, der als Wellenleiter fungiert. Die eingekoppelten Lichtstrahlen 222 werden mehrfach von den optischen Combinerflächen reflektiert und gelangen daher nahezu verlustfrei an den Rand 116 des Combiners 114 an dem die Lichtstrahlen 222 vorzugsweise in Richtung 226 des Fahrers 106 gestreut werden.In 2 is the combiner 114 in comparison to the illustration in 1 Enlarged drawn together with the driver not shown to scale 106 shown. In this embodiment of the invention that is the by the light source 220 emitted light 222 about a look 224 in the combiner 114 coupled, which acts as a waveguide. The coupled light beams 222 are reflected several times by the optical combiner surfaces and therefore reach the edge almost lossless 116 of the combiner 114 where the light rays 222 preferably in the direction 226 the driver 106 be scattered.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird dabei, um die Funktionalität des leuchtenden Combinerrands 116 zu erhöhen, eine mehrfarbige Lichtquelle 220 verwendet. Damit können über den Randbereich 116 stufenlose Farbverläufe angezeigt werden, die, wie nachfolgend genauer beschrieben, den Fahrer 106 beispielsweise über das Einhalten der Geschwindigkeitsbegrenzung informieren können.According to one exemplary embodiment, the functionality of the luminous combiner edge is added 116 to raise a multicolored light source 220 used. This can be done over the edge area 116 continuous gradients are displayed, which, as described in more detail below, the driver 106 For example, can inform about compliance with the speed limit.

3 zeigt ein Projektionselement 114 einer Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Projektionseinrichtung kann es sich um das in 1 gezeigte Combiner-HUD handeln. Demnach kann es sich bei dem Projektionselement 114 um das in 1 gezeigte Projektionselement in Form eines Combiners handeln. 3 shows a projection element 114 a projection device according to an embodiment of the present invention. The projection device may be the one in 1 act combiner HUD shown. Accordingly, the projection element may be 114 around that in 1 shown projection element in the form of a combiner.

Gezeigt ist in 3 eine Einrichtung zur Beleuchtung des Randbereichs 116 des Projektionselements 114. Die Einrichtung zur Beleuchtung ist Teil der Projektionseinrichtung. Die Einrichtung zur Beleuchtung weist eine Lichtquelle 320 zum Aussenden von Randlichtsignalen 322a, 322b und eine Einkoppelschnittstelle 324 zum Einkoppeln der Randlichtsignale 322a, 322b in das Projektionselement 114 auf. Die Einkoppelschnittstelle 324 ist beweglich ausgeführt, um die Lichtstrahlen der Randlichtsignale 322a, 322b lenken zu können. Beispielsweise ist die Einkoppelschnittstelle 324 als ein Spiegel ausgeführt. Auf diese Weise können die Einfallswinkel der Randlichtsignale 322a, 322b in das Projektionselement 114 gesteuert werden. Die Randlichtsignale 322a, 322b sind zur Beleuchtung unterschiedlicher Abschnitte 316a, 316b des Randbereichs 116 des Projektionselements 114 vorgesehen. Das Projektionselement 114 ist ausgebildet, um die Randlichtsignale 322a, 322b im Inneren des Projektionselements 114 zu den Abschnitten 316a, 316b des Randbereichs 116 zu führen und an den den Abschnitten 316a, 316b des Randbereichs 116 über in den den Abschnitten 316a, 316b des Randbereichs 116 angeordnete Auskoppelschnittstellen aus dem Projektionselement 114, vorzugsweise in Richtung 326a, 326b des Sichtbereichs des Fahrers 106 auszukoppeln. Auf diese Weise erscheinen die Abschnitte 316a, 316b des Randbereichs 116 aus Sicht des Fahrers 106 als Lichtquellen. Die Lichtquelle 320 und die Einkoppelschnittstelle 324 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel in dem Gehäuse 115 der Projektionseinrichtung angeordnet.Shown is in 3 a device for illuminating the edge area 116 of the projection element 114 , The device for lighting is part of the projection device. The device for lighting has a light source 320 for emitting edge light signals 322a . 322b and a coupling interface 324 for coupling the edge light signals 322a . 322b in the projection element 114 on. The coupling interface 324 is moveable to the light rays of the edge light signals 322a . 322b to be able to steer. For example, the coupling interface 324 executed as a mirror. In this way, the angles of incidence of the edge light signals 322a . 322b in the projection element 114 to be controlled. The edge light signals 322a . 322b are for lighting different sections 316a . 316b of the border area 116 of the projection element 114 intended. The projection element 114 is adapted to the edge light signals 322a . 322b inside the projection element 114 to the sections 316a . 316b of the border area 116 to lead and to the sections 316a . 316b of the border area 116 over in the sections 316a . 316b of the border area 116 arranged decoupling interfaces from the projection element 114 , preferably in the direction 326a . 326b the field of vision of the driver 106 decouple. This is how the sections appear 316a . 316b of the border area 116 from the perspective of the driver 106 as light sources. The light source 320 and the coupling interface 324 are in the housing according to this embodiment 115 arranged the projection device.

Beispielhaft ist gezeigt, dass die Einkoppelschnittstelle 324 in einer ersten Stellung ausgebildet ist, um das Randlichtsignal 322a auf den an der rechten Seite des Randbereichs 116 angeordneten Abschnitt 316a zu lenken und in einer zweiten Stellung ausgebildet ist, um das Randlichtsignal 322b auf den an der gegenüberliegenden linken Seite des Randbereichs 116 angeordneten Abschnitt 316b zu lenken. Der Randbereich 116 kann in weitere Abschnitte unterteilt sein, auf die weitere Randlichtsignale der Leuchtquelle 320 gelenkt werden können.By way of example, it is shown that the coupling interface 324 is formed in a first position to the edge light signal 322a on the right side of the edge area 116 arranged section 316a to steer and is formed in a second position to the edge light signal 322b on the opposite left side of the edge area 116 arranged section 316b to steer. The border area 116 can be subdivided into other sections, on the other edge light signals of the light source 320 can be steered.

Gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird als Lichtquelle 320 ein Laserscanner verwendet, der über einen Mikrospiegel 324 Lichtstrahlen 322a, 322b verschiedener Wellenlängen in verschiedene Richtungen, von denen zwei beispielhaft dargestellt sind, in den Combinerrand 116 im Bereich der Fixierung des Combiners 114 an dem Armaturenbrett oder dem Gehäuse 115 einkoppeln kann und daher den für den Fahrer 106 sichtbaren Rand 116 des Combiners 114 an beliebiger Stelle, z. B. den gezeigten Abschnitten 316a, 316b, dem Ablenkwinkel des Laserscanners 320 entsprechend, zum Leuchten bringen kann. According to the in 3 embodiment shown is as a light source 320 a laser scanner that uses a micromirror 324 light rays 322a . 322b different wavelengths in different directions, two of which are exemplified, in the combiner edge 116 in the field of fixation of the combiner 114 on the dashboard or the case 115 can couple and therefore for the driver 106 visible edge 116 of the combiner 114 at any point, z. B. the sections shown 316a . 316b , the Deflection angle of the laser scanner 320 accordingly, can bring to light.

Die zum Fahrer 106 gestreuten Strahlen 326a, 326b können für eine Vielfalt von Funktionen, beispielsweise eines Fahrerinformationssystems oder eines Fahrerassistenzsystems genutzt werden. Beispielsweise können dem Fahrer 106 über eine geeignete Beleuchtung des Randabschnitts 116 Funktionen des Blinkers des Fahrzeugs, Funktionen eines Spurhalteassistenten (Lande-keeping Assistant) oder winkelanaloge Navigationshinweise angezeigt werden.The driver 106 scattered rays 326a . 326b can be used for a variety of functions, such as a driver information system or a driver assistance system. For example, the driver 106 via a suitable illumination of the edge section 116 Functions of the vehicle's turn signal, functions of a lane-keeping assistant or angle-analogous navigation instructions are displayed.

Bei allen Varianten soll die Streuung am Combinerrand 116 derart realisiert werden, dass die austretenden Strahlen 326a, 326b nicht über die Windschutzscheibe für den Fahrer 106 sichtbar werden. Dies kann beispielsweise durch eine prismenförmige Mikrostrukturierung, oder eine integrierte oder eingeprägte diffraktive oder holographische Schicht realisiert werden, welche eine gerichtete Abstrahlung ermöglichen. Eine entsprechende Strukturierung bzw. Schicht kann in dem Randbereich 116 an einer Oberfläche des Combiners 114 realisiert sein.In all variants, the scattering on the combiner edge 116 be realized so that the exiting rays 326a . 326b not about the windshield for the driver 106 become visible. This can be realized for example by a prismatic microstructure, or an integrated or embossed diffractive or holographic layer, which allow directional radiation. A corresponding structuring or layer may be in the edge region 116 on a surface of the combiner 114 be realized.

Weiterhin ist zu beachten, dass die der Straßenszene zugewandte Oberfläche des als Wellenleiter fungierenden Combiners 114 nicht direkt entspiegelt ist, sondern mit einer entsprechenden niedrig brechenden Schicht überzogen ist, um die interne Totalreflexion nicht zu verhindern. Weiter außen wird weiterhin eine Entspiegelung verwendet werden, um störende Reflexe in der Windschutzscheibe zu vermindern und die Sichtbarkeit des Doppelbildes zu reduzieren.It should also be noted that the surface of the surface facing the road scene acting as a waveguide combiner 114 is not directly anti-reflective, but is coated with a corresponding low refractive layer, so as not to prevent the total internal reflection. Further on, an antireflection coating will continue to be used in order to reduce disturbing reflections in the windscreen and to reduce the visibility of the double image.

Gemäß den in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen erfolgt eine Nutzung der Combinerscheibe 114 als Wellenleiter mit streuendem Combinerrand 116. Dabei wird im Halterungsbereich des Combiners 114 Licht 222, 322a, 322b einer Lichtquelle 220, 320, z. B. einer Leuchtdiode (LED) oder eines Lasers, über eine geeignete Optik 224, 324 in die Combinerscheibe 114 eingekoppelt, mehrfach total reflektiert und am Rand 116 des Combiners 114 in geeigneter Weise in Richtung 226, 326a, 326b des Fahrers 106 gestreut. According to the in the 2 and 3 shown embodiments, use of the combiner disc 114 as a waveguide with scattering combiner edge 116 , It is in the mounting area of the combiner 114 light 222 . 322a . 322b a light source 220 . 320 , z. As a light emitting diode (LED) or a laser, via a suitable optics 224 . 324 into the combiner disc 114 coupled in, several times totally reflected and at the edge 116 of the combiner 114 appropriately in the direction 226 . 326a . 326b the driver 106 scattered.

Durch Verwendung von Lichtquellen 220, 320 verschiedener Wellenlängen, kann dem Fahrer 106 beispielsweise mittels eines Farbverlaufes dargestellt werden, ob er die Geschwindigkeitsbeschränkungen einhält. Dabei würde beispielsweise ein grün leuchtender Combinerrand 116 für die Einhaltung der aktuellen Geschwindigkeitsbegrenzung stehen und ein ins Rötliche wechselnder Combinerrand 116 auf eine Geschwindigkeitsüberschreitung hindeuten. Diese Farbveränderung würde der Fahrer 106 ohne Blickabwendung im peripheren Sichtfeld wahrnehmen können. Die Daten über die aktuellen Geschwindigkeitsbegrenzungen werden dabei von einem bilderkennenden System, wie sie in der Luxusklasse schon angeboten werden und zusätzlich oder alternativ von einer digitalen Karte geliefert.By using light sources 220 . 320 different wavelengths, the driver can 106 For example, be represented by means of a color gradient, whether he complies with the speed limits. This would, for example, a green glowing combiner edge 116 to comply with the current speed limit and a changing to reddish combiner edge 116 indicate a speeding. This color change would be the driver 106 can perceive without looking away in the peripheral field of vision. The data on the current speed limits are thereby supplied by a picture-recognizing system, as they are already offered in the luxury class and additionally or alternatively by a digital map.

Zur Nutzung des Randbereichs 116 als ein Anzeigeelement eines Fahrerinformationssystems oder eines Fahrerassistenzsystems können insbesondere die Lichtquellen 220, 320 sowie der eine Aktuatorik zum Bewegen des Spiegels 324 Schnittstellen zum Empfangen von Steuersignalen von dem Fahrerinformationssystem oder dem Fahrerassistenzsystem aufweisen.To use the border area 116 As a display element of a driver information system or a driver assistance system, in particular, the light sources 220 . 320 and an actuator for moving the mirror 324 Have interfaces for receiving control signals from the driver information system or the driver assistance system.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Projizieren eines Bilds gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann in einer Projektionseinrichtung, wie sie in einer der vorangegangenen oder nachfolgenden Figuren gezeigt ist, umgesetzt werden. 4 FIG. 12 is a flowchart of a method of projecting an image according to an embodiment of the present invention. The method can be implemented in a projection device, as shown in one of the preceding or following figures.

In einem Schritt 401 wird ein Lichtsignal zum Darstellen eines Bilds ausgesendet, In einem Schritt 403 wird das Lichtsignal in einen Sichtbereich eines Anwenders der Projektionseinrichtung reflektiert. In einem Schritt 405 wird der Randbereich eines Projektionselements der Projektionseinrichtung beleuchtet. Dazu wird ein separates Randlichtsignal eingesetzt.In one step 401 a light signal for displaying an image is sent out, in one step 403 the light signal is reflected in a field of view of a user of the projection device. In one step 405 the edge region of a projection element of the projection device is illuminated. For this purpose, a separate edge light signal is used.

Gemäß den in den 1 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen wird das Randlichtsignal in das Projektionselement eingekoppelt, zu dem zu beleuchtenden Randbereich geführt und dort in Richtung des Anwenders ausgekoppelt.According to the in the 1 and 3 In the embodiments shown, the edge-light signal is coupled into the projection element, guided to the edge region to be illuminated, and coupled there in the direction of the user.

Gemäß den in den nachfolgenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen wird das Randlichtsignal separat zu dem Lichtsignal zu dem zu beleuchtenden Randbereich des Projektionselements geführt und dort in Richtung des Anwenders ausgegeben.According to the embodiments shown in the following figures, the edge light signal is guided separately from the light signal to the edge region of the projection element to be illuminated and output there in the direction of the user.

5 zeigt eine Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Projektionseinrichtung weist ein Projektionselement 114 zum Einblenden eines Lichtsignals in einen Sichtbereich eines Fahrers eines Fahrzeugs auf. Dazu ist das Projektionselement 114 abstehend auf einem Armaturenbrett 530 des Fahrzeugs angeordnet. Gezeigt ist eine Sicht des Fahrers auf das Instrument. 5 shows a projection device according to an embodiment of the present invention. The projection device has a projection element 114 for fading in a light signal in a field of vision of a driver of a vehicle. This is the projection element 114 sticking out on a dashboard 530 of the vehicle. Shown is a driver's view of the instrument.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Projektionselement 114 halbkreisförmig. Durch das Lichtsignal wird als virtuelles Bild von dem Projektionselement 114 eine Straßenkarte mit einer Markierung eines aktuellen Standorts des Fahrzeugs in Form eines in Fahrtrichtung des Fahrzeugs zeigenden Pfeil in den Sichtbereich des Fahrers projiziert. Ein Randbereich des Projektionselements 114, der an das virtuelle Bild angrenzt, ist von einem Lichtleiter 532 zur Realisierung eines Umgebungslichts, einem sogenannten Ambilight, umgeben. Ein Rand des Lichtleiters 532 ist entsprechend der Form des Projektionselements 114 halbkreisförmig ausgeführt.According to this embodiment, the projection element 114 semicircular. The light signal is used as a virtual image of the projection element 114 projecting a road map with a mark of a current location of the vehicle in the form of an arrow pointing in the direction of travel of the vehicle in the field of vision of the driver. A border area of the projection element 114 that is adjacent to the virtual image is from a light guide 532 for the realization of an ambient light, a so-called Ambilight, surrounded. An edge of the light guide 532 is according to the shape of the projection element 114 Semicircular executed.

Der durch den Lichtleiter 532 gebildeten Randbereich des Projektionselements weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Farbverlauf auf, wobei die Farbintensität des Randbereichs ausgehend von dem an das Armaturenbrett 530 angrenzenden Bereich immer schwächer wird. Beispielsweise kann der Randbereich angrenzend an das Armaturenbrett 530 intensiv grün beleuchtet sein und in Richtung des Scheitels des Randbereichs nach Weiß ausblassen.The through the light guide 532 formed edge region of the projection element according to this embodiment has a color gradient, wherein the color intensity of the edge region starting from the on the dashboard 530 adjacent area is getting weaker. For example, the edge area adjacent to the dashboard 530 be intensively illuminated green and fade to white in the direction of the vertex of the edge area.

6 zeigt eine weitere Darstellung der in 5 gezeigten Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu der in 5 gezeigten Darstellung ist als virtuelles Bild eine rote Fläche dargestellt. 6 shows another illustration of in 5 shown projection device according to an embodiment of the present invention. Unlike the in 5 shown representation is shown as a virtual image, a red area.

7 zeigt eine Seitenansicht eines schematischen Aufbaus einer Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Projektionseinrichtung kann es sich um die in den 5 und 6 gezeigten Projektionseinrichtung handeln. 7 shows a side view of a schematic structure of a projection device according to an embodiment of the present invention. In the projection device may be in the 5 and 6 act shown projection device.

Die Projektionseinrichtung weist einen Bildgeber 110 zum Aussenden eines Lichtsignals zum Darstellen eines virtuellen Bilds und ein Projektionselement 114 zum Einblenden des Lichtsignals in den Sichtbereich des Fahrers auf. Der Bildgeber ist als ein Display und das Projektionselement 114 als ein Spiegel ausgeführt. Eine Haupterstreckungsebene des Bildgebers 110 ist kollinear gegenüber einer Blickrichtung des Fahrers ausgerichtet, also beispielsweise in einem Winkel von 12° gegenüber der Waagerechten geneigt. Eine Haupterstreckungsebene des Projektionselements 114 ist beispielsweise in einem Winkel von 45° gegenüber der Haupterstreckungsebene des Bildgebers 110 geneigt.The projection device has an imager 110 for emitting a light signal for displaying a virtual image and a projection element 114 for fading in the light signal in the field of view of the driver. The imager is as a display and the projection element 114 executed as a mirror. A main plane of extension of the imager 110 is collinear with respect to a line of sight of the driver aligned, so inclined for example at an angle of 12 ° relative to the horizontal. A main extension plane of the projection element 114 is for example at an angle of 45 ° with respect to the main extension plane of the imager 110 inclined.

8 zeigt eine Seitenansicht einer Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Projektionseinrichtung kann es sich um die in den 5 und 6 gezeigten Projektionseinrichtung handeln. Gezeigt ist der Bildgeber 110 in Form eines Displays und das Projektionselement 114 in Form eines Spiegels. Der Lichtleiter 532 als Ambilight ist auf einem Bereich des Bildgebers 110 zur Beleuchtung des Randbereichs des Projektionselements 114 vorgesehen. Die Projektionseinrichtung weist ferner eine parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Bildgebers 110 verlaufende und an eine Oberfläche des Bildgebers 110 angrenzende Hutze 835 auf. Durch einen Pfeil ist eine Blickrichtung 837 des Fahrers auf das Instrument gezeigt. 8th shows a side view of a projection device according to an embodiment of the present invention. In the projection device may be in the 5 and 6 act shown projection device. Shown is the imager 110 in the form of a display and the projection element 114 in the form of a mirror. The light guide 532 as Ambilight is on an area of the imager 110 for illuminating the edge region of the projection element 114 intended. The projection device further has a plane parallel to a main extension plane of the imager 110 extending and to a surface of the imager 110 adjacent scoop 835 on. An arrow is a line of sight 837 shown by the driver on the instrument.

Von dem Bereich des Bildgebers 110 auf dem der Lichtleiter 532 angeordnet ist, wird ein Randlichtsignal ausgesendet, das zur Beleuchtung des Randbereichs des Projektionselements geeignet ist.From the area of the imager 110 on which the light guide 532 is arranged, an edge light signal is emitted, which is suitable for illuminating the edge region of the projection element.

9 zeigt eine Draufsicht auf eine Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Projektionseinrichtung kann es sich um die in den 5 und 6 gezeigten Projektionseinrichtung handeln. Gezeigt ist eine Schnittlinie A-A. nine shows a plan view of a projection device according to an embodiment of the present invention. In the projection device may be in the 5 and 6 act shown projection device. Shown is a section line AA.

10 zeigt eine Schnittdarstellung einer Projektionseinrichtung entlang der in 9 gezeigten Schnittlinie A-A. Gezeigt ist der Bildgeber 110 in Form eines Displays, das Projektionselement 114 in Form eines Spiegels und die Hutze 835. Der Lichtleiter 532 ist als ein Ring aus Acrylglas, einem sogenannten Ambilight Ring ausgeführt. Durch den Ring aus Acrylglas wird der Lichtleiter 532 gebildet. Ein Rand des Lichtleiters 532 ist als eine Auskoppelfläche 1040 zur Auskopplung eines in dem Lichtleiter 532 geführten Randlichtsignals ausgeführt. 10 shows a sectional view of a projection device along in nine shown section line AA. Shown is the imager 110 in the form of a display, the projection element 114 in the form of a mirror and the scoop 835 , The light guide 532 is designed as a ring made of acrylic glass, a so-called ambilight ring. Through the ring of acrylic glass, the light guide 532 educated. An edge of the light guide 532 is as a decoupling surface 1040 for coupling one in the light guide 532 guided edge light signal executed.

Anhand der 5 bis 10 werden im Folgenden Ausführungsbeispiele der Projektionseinrichtung in Form einer Spiegelprojektion mit Ambilight sowie eines Virtual Image Display (VID) beschrieben. Die Projektionseinrichtung kann als ein Display mit Glasoptik realisiert werden.Based on 5 to 10 In the following embodiments of the projection device in the form of a mirror projection with Ambilight and a Virtual Image Display (VID) are described. The projection device can be realized as a display with glass optics.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Projektionseirnichtung um ein Head-Up unter Verwendung eines einfachen Displays eines frei programmierbaren Kombiinstruments (FPK-Display) handeln.According to one exemplary embodiment, the projection direction is a head-up using a simple display of a freely programmable instrument cluster (FPK display).

Die Form der sichtbaren Bildschirmfläche ist durch die Form des Spiegels 114 frei variierbar. Die Ambilightfunktion kann ohne zusätzlichen Energieaufwand durch Nutzung einer nicht gespiegelten Displayfläche 816 realisiert werden.The shape of the visible screen surface is determined by the shape of the mirror 114 freely variable. The ambilight function can be performed without additional energy expenditure by using a non-mirrored display surface 816 will be realized.

Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Head-Up Display wird nicht auf eine Glasoptik oder die Windschutzscheibe, sondern auf einen einfachen Spiegel 114 projiziert. Dieser kann aus Glas oder aber auch aus bedampftem Acrylglas bestehen, wobei um einen sogenannten Dopplereffekt zu vermeiden, darauf zu achten ist, dass der Spiegel 114 auf der Vorderseite mit Spiegelfläche versehen ist. Als Dopplereffekt ist dabei nicht der physikalische Dopplereffekt gemeint, sondern ein Doppelbild durch leicht versetzte Spiegelung auf der Vorderseite und Rückseite des Spiegels 114, das im Englischen als Ghosting bezeichnet wird.Unlike a conventional head-up display is not on a glass look or the windshield, but on a simple mirror 114 projected. This can be made of glass or even of steamed acrylic glass, to avoid a so-called Doppler effect, it must be ensured that the mirror 114 on the front is provided with mirror surface. The Doppler effect is not the physical Doppler effect, but a double image by slightly offset reflection on the front and back of the mirror 114 , which is called ghosting in English.

Das frei programmierbare Kombiinstrument wird flach in das Armaturenbrett des Fahrzeugs eingebaut und dessen Bild horizontal und vertikal gespiegelt. Der Spiegel 114 steht im 45° Winkel zu der Displayoberfläche. Im Idealfall steht dieses System in einer Neigung von ca. 12° zum Fahrer, sodass dieser kolinear zur Displayfläche schaut.The freely programmable instrument cluster is installed flat in the dashboard of the vehicle and its image is mirrored horizontally and vertically. The mirror 114 is at a 45 ° angle to the display surface. Ideally, this system is at an inclination of about 12 ° to the driver, so that it looks colinear to the display surface.

Im ausgeschalteten Zustand des Displays 110 ist im Spiegel 114 die schwarze Fläche des Displays 110 zu sehen. Wenn das Display 110 eingeschaltet ist, ist die Projektion des Displays 110 zu sehen, sodass der Anschein erweckt wird, man würde direkt auf das Display 110 schauen. Hierbei entsteht zusätzlich ein Tiefeneffekt, da der Freiraum zwischen Spiegel 114 und Display 110 zweimal vor der sichtbaren Projektion erscheint.When the display is off 110 is in the mirror 114 the black area of the display 110 to see. When the display 110 is turned on, is the projection of the display 110 to see, so that the appearance is, one would directly on the display 110 watch. This also creates a depth effect, as the space between mirror 114 and display 110 appears twice in front of the visible projection.

Das Ambllight ist ein Bogen 532 aus einfachem transparenten, farblosen Acrylglas, der direkt auf einem nicht gespiegelten Bereich der Displayoberfläche sitzt, und somit das Licht des Displays 110 nutzt, um es an der Stirnfläche 1040 des Bogens 532 austreten zu lassen. Dieses Licht kann als einfaches Ambilight, welches das Farbschema des Displays 110 betont, ausgebildet sein oder es können auch Informationen, wie Blinklicht, Warnleuchte, Stärke des Fahrlichtes, sämtliche Warnhinweise (nahendes Rettungsfahrzeug, Spurhalteassistent, Abstandswarner) über das Licht kommuniziert werden.The Ambllight is a bow 532 made of simple transparent, colorless acrylic glass, which sits directly on a non-mirrored area of the display surface, and thus the light of the display 110 uses it on the frontal area 1040 of the bow 532 to let escape. This light can be as simple ambilight as the color scheme of the display 110 emphasizes, trained or it can also information such as flashing light, warning light, strength of the driving lights, all warnings (approaching rescue vehicle, lane departure warning, distance warning) are communicated via the light.

Die Spiegelprojektion kann gemäß einem Ausführungsbeispiel das Kombiinstrument des Fahrzeugs komplett ersetzen. Es ist dann dauerhaft präsent. Das Instrument zeichnet sich durch eine geringe Größe und eine kostengünstige Herstellbarkeit aus.The mirror projection can completely replace the instrument cluster of the vehicle according to one embodiment. It is then permanently present. The instrument is characterized by a small size and cost-effective manufacturability.

Für die Spiegelprojektion mit Ambilight kann eine Beleuchtung des Lichtleiter-Bogens 532 alternativ zu dem Display 110 mittels getrennter Lichtquellen, vorzugsweise Leuchtdioden (LEDs), erfolgen. Das Ambilight kann farbumschaltbar sein. Dies kann durch eine Farbe der entsprechenden Displayzone bzw. durch Kombination mehrerer verschiedenfarbiger Leuchtdioden erfolgen. Ferner kann das Ambilight mit einem Farbverlauf von links nach rechts durch unterschiedliche Einkoppelfarben links und rechts realisiert werden. Auch ist ein zeitversetztes Ein- und Ausschalten von Display 110, also dem über das Projektionselement 114 sichtbarer Bereich des Displays 110, und Ambilight realisierbar. Zusätzlich kann eine lichtdichte Abschirmung des Lichtleiters 532 zum Tubeninneren hin vorgesehen werden, um Störlicht oder Reflexe zu vermeiden. Der Lichtleiter 532 kann an der Auskoppelfläche 1040 mattiert, beschichtet und zusätzlich oder alternativ strukturiert sein. Der Lichtleiter 532 kann statt aus Poly(methyl methacrylate) PMMA aus Polycarbonat oder anderen transparenten Materialien sein.For the mirror projection with Ambilight can be a lighting of the light guide arc 532 alternatively to the display 110 by means of separate light sources, preferably light emitting diodes (LEDs), take place. The Ambilight can be color-switchable. This can be done by a color of the corresponding display zone or by combining several different colored LEDs. Furthermore, the Ambilight can be realized with a color progression from left to right by different coupling colors left and right. Also is a time-delayed on and off of display 110 that is the one over the projection element 114 visible area of the display 110 , and Ambilight feasible. In addition, a light-tight shielding of the light guide 532 be provided to the inside of the tube to avoid stray light or reflections. The light guide 532 can at the decoupling surface 1040 matted, coated and additionally or alternatively structured. The light guide 532 may be polycarbonate or other transparent materials instead of poly (methyl methacrylate) PMMA.

Die Projektionseinrichtung kann als ein virtual image display (VID) realisiert sein, die unterhalb des Blickfeldes des Fahrers durch die Windschutzscheibe angeordnet ist. The projection device can be realized as a virtual image display (VID), which is arranged below the driver's field of vision through the windshield.

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.The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.

Claims

Projection device for projecting a virtual image ( 103 ) into a viewing area ( 104 ) of a driver ( 106 ) of a vehicle, comprising: an imager ( 110 ) for emitting a light signal for displaying the virtual image ( 103 ); a projection element ( 114 ) for fading the light signal into the field of vision ( 104 ); and a device for illuminating a peripheral area ( 116 ) of the projection element ( 114 ).

Projection device according to claim 1, wherein the means for illuminating a light source ( 220 ; 320 ) for emitting an edge light signal ( 222 ; 322a . 322b ) for illuminating the edge area ( 116 ) of the projection element ( 114 ), and the projection element has a coupling interface ( 224 ; 324 ) for coupling the edge light signal into the projection element, a light guide arranged in the interior of the projection element for guiding the edge light signal from the coupling interface to the edge region, and a decoupling interface arranged in the edge region for decoupling the edge light signal into the field of vision ( 104 ) having.

Projection device according to Claim 2, in which the decoupling interface has a structure for the directional decoupling of the edge-light signal ( 222 ; 322a . 322b ) in the field of view.

Projection device according to Claim 2 or 3, in which the light source ( 220 ; 320 ) is formed in response to a color signal, a light color of the edge light signal ( 222 ; 322a . 322b ).

Projection device according to one of Claims 2 to 4, in which the light source ( 320 ) a deflection device ( 324 ) adapted to respond to a Umenksignal an angle of incidence of the Randlight signal ( 322a . 322b ) to the coupling interface.

Projection device according to claim 1, wherein the means for illuminating a light guide ( 532 ) located in an edge area of the imager ( 110 ) and a coupling interface for coupling an edge light signal into the light guide and a decoupling interface ( 1040 ) for decoupling the edge-light signal as an edge region of the projection element ( 114 ) having.

Projection device according to Claim 6, in which the light guide ( 532 ) on a surface of the imager ( 110 ) and the imager is configured to emit the edge-light signal in addition to the light signal.

Projection device according to Claim 6, having a light source for emitting the edge-light signal to the coupling-in interface of the optical waveguide ( 532 ), wherein the optical fiber outside a surface of the imager ( 110 ) is arranged.

Projection device according to one of the preceding claims, in which the device for illuminating has an interface to a driver assistance system or a driver information system in order to receive a driver assistance signal and in which the device is designed for illumination in order to obtain a characteristic of the illumination of the edge region of the projection element depending on the Adjust driver assistance signal.

Method for projecting a virtual image into a field of vision of a driver ( 106 ) of a vehicle comprising the following steps: emitting ( 401 ) a light signal for displaying an image; Reflect ( 403 ) of the light signal in the field of view using a projection element ( 114 ); and lighting ( 405 ) of an edge region of the projection element.