DE102012219723A1

DE102012219723A1 - Head-up displaying device for projecting graphic information to rider of vehicle, has projection unit that is provided with volume hologram that scatters characteristic of graphical information of real image on eye area surface

Info

Publication number: DE102012219723A1
Application number: DE201210219723
Authority: DE
Inventors: Jan Weingarten
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-04-30

Abstract

The device (100) has projector (104) that provides graphic information of real image along direction of optical axis (108) of the device. A projection unit (106) arranged between projector and image output (110) along direction of optical axis is configured to convert the graphical information of real image. The projection unit has volume hologram (111) that scatters characteristic of the graphical information on eye area surface (102). Independent claims are included for the following: (1) a method for projecting graphical information to rider of vehicle; and (2) a computer program product for projecting graphical information to rider of vehicle.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Blickfeldanzeigegerät zum Projizieren einer grafischen Information für einen Fahrer eines Fahrzeugs in eine Augenbereichsfläche des Blickfeldanzeigegeräts, auf ein Verfahren zum Projizieren einer grafischen Information für einen Fahrer eines Fahrzeugs in eine Augenbereichsfläche eines Blickfeldanzeigegeräts sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The present invention relates to a visual field display device for projecting graphic information for a driver of a vehicle into an eye area of the visual field display device, a method of projecting graphic information for a driver of a vehicle into an eye area of a visual field display device, and a corresponding computer program product.

In modernen Fahrzeugen besteht die Tendenz, Informationen für einen Fahrer direkt auf die Windschutzscheibe einzuspiegeln, damit der Fahrer seinen Blick nicht mehr vom Verkehrsgeschehen abwenden muss, um die Informationen zu erfassen. Hierzu offenbart beispielsweise die DE 10 2008 009 095 A1 ein Durchsicht-Display-System.In modern vehicles, there is a tendency to mirror information for a driver directly on the windshield so that the driver no longer has to avert his gaze from the traffic to capture the information. For this purpose, for example, the disclosed DE 10 2008 009 095 A1 a see-through display system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Blickfeldanzeigegerät zum Projizieren einer grafischen Information für einen Fahrer eines Fahrzeugs in eine Augenbereichsfläche des Blickfeldanzeigegeräts, weiterhin ein Verfahren zum Projizieren einer grafischen Information für einen Fahrer eines Fahrzeugs in eine Augenbereichsfläche eines Blickfeldanzeigegeräts sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides a visual field display device for projecting graphic information for a driver of a vehicle into an eye area of the visual field display device, a method for projecting graphic information for a driver of a vehicle into an eye area area of a visual field display device, and finally a corresponding computer program product according to FIG presented the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Ein Volumenhologramm eines Objekts besteht aus einem Interferenzmuster in einer Trägersubstanz. Das Interferenzmuster bildet das Objekt in einer Schichtdicke des Volumenhologramms ab. Eine Interferenzinformation eines beliebigen Hologrammpunkts des Volumenhologramms repräsentiert eine Ansicht des Objekts aus einer Perspektive des Hologrammpunkts bei der Aufnahme oder Erstellung des Volumenhologramms. Je nachdem, aus welchem Blickwinkel das Interferenzmuster betrachtet wird, wird ein winkelabhängiger Teil der Interferenzinformation für einen Betrachter bereitgestellt. Die kombinierten Interferenzinformationen der Hologrammpunkte des Interferenzmusters ergeben aus jedem Blickwinkel eine andere perspektivische Ansicht auf das abgebildete Objekt. Wenn das Volumenhologramm mit zwei Augen betrachtet wird, sieht der Betrachter mit jedem Auge eine andere Perspektive des Objekts. Die beiden Perspektiven können von dem Betrachter als eine räumliche Darstellung des Objekts wahrgenommen werden.A volume hologram of an object consists of an interference pattern in a carrier. The interference pattern images the object in a layer thickness of the volume hologram. Interference information of any hologram point of the volume hologram represents a view of the object from a hologram point perspective when recording or creating the volume hologram. Depending on which angle the interference pattern is viewed from, an angle-dependent part of the interference information is provided to a viewer. The combined interference information of the hologram points of the interference pattern results in a different perspective view of the imaged object from each viewing angle. When the volume hologram is viewed with two eyes, the viewer sees with each eye a different perspective of the object. The two perspectives can be perceived by the viewer as a spatial representation of the object.

Wenn das im Interferenzmuster repräsentierte Objekt ein idealer Diffusor ist, dann ergeben die kombinierten Interferenzinformationen der Hologrammpunkte aus jedem Blickwinkel eine perspektivische Ansicht des Diffusors. Wenn das Interferenzmuster homogen mit gleicher Intensität beleuchtet wird, kann das Abbild des Diffusors über eine vollständige Fläche des Volumenhologramms mit gleichbleibender Helligkeit wahrgenommen werden. Das Abbild erscheint aus jedem Blickwinkel gleich hell. Die Darstellung des Volumenhologramms ist damit vignettierungsfrei. Der mögliche Blickwinkel zur Betrachtung des Volumenhologramms kann auf einen Betrachtungsbereich begrenzt werden. Außerhalb des Betrachtungsbereichs erscheint das Volumenhologramm dann trotz der Beleuchtung unbeleuchtet. Außerhalb des Betrachtungsbereichs wird kein Licht abgestrahlt.If the object represented in the interference pattern is an ideal diffuser, then the combined interference information of the hologram points gives a perspective view of the diffuser from each viewpoint. If the interference pattern is illuminated homogeneously with the same intensity, the image of the diffuser can be perceived over a complete area of the volume hologram with constant brightness. The image appears equally bright from every angle. The representation of the volume hologram is thus vignetting-free. The possible angle of view for viewing the volume hologram can be limited to one viewing area. Outside the viewing area, the volume hologram then appears unlit despite the illumination. Outside the viewing area, no light is emitted.

Wenn das Volumenhologramm des idealen Diffusors als diffraktives optisches Element mit einem Bild aus Bildpunkten angestrahlt wird, dann werden die einzelnen Hologrammpunkte mit den Farb- und/oder Helligkeitsinformationen der einzelnen Bildpunkte des Bilds beleuchtet. Bildlich ausgedrückt leuchtet der in einem einzelnen Hologrammpunkt abgebildete Diffusor mit der Farb- und/oder Helligkeitsinformation des jeweils darauf gestrahlten Bildpunkts. Durch die vignettierungsfreie Abstrahlcharakteristik des Interferenzmusters ist der Bildpunkt aus jedem Blickwinkel des Betrachtungsbereichs gleich hell wahrnehmbar. Das Bild wird im gesamten Betrachtungsbereich vignettierungsfrei bereitgestellt. Außerhalb des Betrachtungsbereichs kann das Bild nicht gesehen werden.If the volume hologram of the ideal diffuser is illuminated as a diffractive optical element with an image of pixels, then the individual hologram points are illuminated with the color and / or brightness information of the individual pixels of the image. Figuratively speaking, the diffuser imaged in a single hologram point illuminates with the color and / or brightness information of the particular pixel radiated thereon. Due to the vignetting-free radiation characteristic of the interference pattern, the pixel is equally bright from every viewing angle of the viewing area. The image is provided vignette-free throughout the entire viewing area. Outside the viewing area, the image can not be seen.

Es wird ein Blickfeldanzeigegerät zum Projizieren einer grafischen Information für einen Betrachter in eine Augenbereichsfläche des Blickfeldanzeigegeräts vorgestellt, wobei das Blickfeldanzeigegerät die folgenden Merkmale aufweist:
einen Projektor zum Bereitstellen der grafischen Information in Richtung einer optischen Achse des Blickfeldanzeigegeräts; und
eine Projektionsflächeneinheit zum Wandeln der grafischen Information in ein reelles Bild, die in der optischen Achse zwischen dem Projektor und einem Bildausgang des Blickfeldanzeigegeräts angeordnet ist, wobei die Projektionsflächeneinheit ein Volumenhologramm mit einer auf die Augenbereichsfläche gerichteten Streucharakteristik für die grafische Information aufweist oder als Volumenhologramm mit einer auf die Augenbereichsfläche gerichteten Streucharakteristik für die grafische Information ausgeführt ist.There is provided a field of view display device for projecting graphical information for an observer into an eye area of the field of view display device, the field of view display device comprising:
a projector for providing the graphic information in the direction of an optical axis of the visual field display device; and
a projection surface unit for converting the graphic information into a real image arranged in the optical axis between the projector and an image output of the visual field display device, wherein the projection surface unit comprises a volume hologram having a scattering characteristic for the graphic information directed to the eye area surface or a volume hologram having a directed to the eye area surface scattering characteristic for the graphical information is executed.

Es wird ferner ein Verfahren zum Projizieren einer grafischen Information für einen Betrachter in eine Augenbereichsfläche eines Blickfeldanzeigegeräts vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen der grafischen Information in Richtung einer optischen Achse des Blickfeldanzeigegeräts; und
Streuen der grafischen Information an einer Projektionsflächeneinheit, um die grafische Information in einem reellen Bild zu projizieren, wobei die Projektionsflächeneinheit in der optischen Achse des Blickfeldanzeigegeräts angeordnet ist und ein Volumenhologramm mit einer auf die Augenbereichsfläche gerichteten Streucharakteristik für die grafische Information aufweist oder als Volumenhologramm mit einer auf die Augenbereichsfläche gerichteten Streucharakteristik für die grafische Information ausgeführt ist.There is further provided a method of projecting graphical information to a viewer into an eye area area of a viewer Visual field display device, the method comprising the following steps:
Providing the graphic information in the direction of an optical axis of the visual field display device; and
Scattering the graphic information on a projection surface unit to project the graphic information in a real image, wherein the projection surface unit is arranged in the optical axis of the field of view display device and has a volume hologram with a directed on the eye area surface scattering characteristic for the graphic information or as a volume hologram with a directed to the eye area surface scattering characteristic for the graphical information is executed.

Unter einem Blickfeldanzeigegerät kann ein Head-Up Display verstanden werden. Eine grafische Information kann eine Bildinformation und/oder ein Lichtstrahl (oder ein Lichtstrahlenbündel) zur Abbildung eines Bildpunktes (oder mehrerer Bildpunkte) auf der Projektionsflächeneinheit sein. Ein Betrachter kann insbesondere ein Fahrer eines Fahrzeugs sein. Das Blickfeldanzeigegerät ist dazu ausgebildet, ein virtuelles Bild im Bereich einer Augenbereichsfläche bereitzustellen. Die Augenbereichsfläche kann eine Position oder ein Bereich einer Augenpartie des Betrachters sein, an der die Augen in der Regel angeordnet sind. Das virtuelle Bild ist ein Abbild einer grafischen Information, die dem Betrachter in seinem Blickfeld „schwebend“ eingeblendet wird. Das Blickfeldanzeigegerät projiziert die grafische Information unter Verwendung einer transparenten Fläche im Blickfeld des Betrachters. Die transparente Fläche kann eine Frontscheibe eines Fahrzeugs sein. Die transparente Fläche kann auch eine zusätzliche Fläche, beispielsweise ein zwischen der Frontscheibe und dem Betrachter angeordneter Combiner sein. Ein Projektor kann die grafische Information beispielsweise unter Verwendung eines Bildgebers in Form eines Strahlenbündels bereitstellen. Dabei kann sich das Strahlenbündel von dem Projektor in einer Abstrahlrichtung des Projektors aufweiten, um die grafische Information zu skalieren. Eine optische Achse kann beispielsweise als ein zentral angeordneter Mittelstrahl des Strahlenbündels verstanden werden. Die optische Achse kann mit der Abstrahlrichtung des Projektors übereinstimmen. Die optische Achse kann durch und/oder über alle optischen Bauteile des Blickfeldanzeigegeräts bis zu einem Zentralpunkt der Augenbereichsfläche verlaufen. Die optische Achse kann zumindest einen Knick aufweisen, insbesondere wenn ein der optischen Achse folgender Lichtstrahl reflektiert oder gebeugt würde. Eine Projektionsflächeneinheit kann als Diffusor bezeichnet werden. Die Projektionsflächeneinheit kann dazu ausgebildet sein, die grafische Information gezielt in Richtung auf die Augenbereichsfläche zu streuen. Das aus der grafischen Information entstehende reelle Bild auf der Projektionsflächeneinheit kann aus der gesamten Augenbereichsfläche erkannt werden. Ein Bildausgang kann beispielsweise ein Bereich oder ein Ort sein, an dem das Bild aus einem Gehäuse des Blickfeldanzeigegeräts austritt. Ein Volumenhologramm kann ein Hologramm sein, das Informationen (insbesondere optische Informationen) in drei (räumlichen) Dimensionen speichert. Das Volumenhologramm kann sich über eine vorbestimmte Breite, Höhe und Tiefe erstrecken. Das Volumenhologramm kann in einem Material der Projektionsflächeneinheit integriert sein. Eine Streucharakteristik kann einen Verlauf der Intensität der Abstrahlung eines Punkts des Volumenhologramms in Bezug auf einen Winkel relativ zum Mittelstrahl bezeichnen.A field of view display device can be understood as a head-up display. Graphic information may be image information and / or a light beam (or a light beam) for imaging a pixel (or multiple pixels) on the projection surface unit. In particular, a viewer may be a driver of a vehicle. The field of view display device is designed to provide a virtual image in the region of an eye area area. The eye area area may be a position or area of an eye area of the observer on which the eyes are usually located. The virtual image is an image of graphic information that is displayed to the viewer in its field of view "floating". The field of view display device projects the graphic information using a transparent area in the field of view of the observer. The transparent surface may be a windshield of a vehicle. The transparent surface can also be an additional surface, for example a combiner arranged between the front pane and the viewer. A projector may provide the graphical information using, for example, a beamformer imager. In this case, the beam from the projector in a radiation direction of the projector can expand to scale the graphical information. An optical axis can be understood, for example, as a centrally arranged center beam of the beam. The optical axis may coincide with the direction of the projector. The optical axis may extend through and / or over all optical components of the field of view display device to a central point of the eye area area. The optical axis may have at least one bend, in particular if a light beam following the optical axis would be reflected or diffracted. A projection surface unit may be referred to as a diffuser. The projection surface unit may be designed to scatter the graphic information selectively in the direction of the eye area area. The real image on the projection surface unit resulting from the graphic information can be recognized from the entire area of the eye area. For example, an image output may be an area or a location where the image exits a housing of the field of view display device. A volume hologram may be a hologram that stores information (particularly optical information) in three (spatial) dimensions. The volume hologram may extend over a predetermined width, height and depth. The volume hologram may be integrated in a material of the projection surface unit. A scattering characteristic may indicate a course of the intensity of the radiation of a point of the volume hologram with respect to an angle relative to the center beam.

Der Projektor und die Projektionsflächeneinheit können derart angeordnet sein, dass die grafische Information auf einer dem Bildausgang gegenüberliegenden Seite in die Projektionsflächeneinheit eingeblendet wird und das Bild auf einer dem Bildausgang zugewandten Seite aus der Projektionsflächeneinheit ausgeblendet wird. Die Projektionsflächeneinheit kann somit in einer Durchlicht-Anordnung im Blickfeldanzeigegerät verbaut sein. Bei der Durchlicht-Anordnung kann eine besonders große Menge Licht in die Augenbereichsfläche gestreut werden.The projector and the projection surface unit may be arranged such that the graphic information is superimposed on a side opposite the image output in the projection surface unit and the image is hidden on a side facing the image output from the projection surface unit. The projection surface unit can thus be installed in a transmitted light arrangement in the field of view display device. In the transmitted light arrangement, a particularly large amount of light may be scattered into the eye area area.

Der Projektor und die Projektionsflächeneinheit können derart angeordnet sein, dass die grafische Information auf einer dem Bildausgang zugewandten Seite in die Projektionsflächeneinheit eingeblendet wird und das Bild auf der dem Bildausgang zugewandten Seite aus der Projektionsflächeneinheit ausgeblendet wird. Die Projektionsflächeneinheit kann somit in einer Auflicht-Anordnung im Blickfeldanzeigegerät verbaut sein. Bei der Auflicht-Anordnung kann das Licht besonders gleichmäßig in die Augenbereichsfläche gestreut werden.The projector and the projection surface unit may be arranged such that the graphic information on a side facing the image output is faded into the projection surface unit and the image on the side facing the image output is masked out of the projection surface unit. The projection surface unit can thus be installed in a reflected light arrangement in the field of view display device. In the incident light arrangement, the light can be scattered particularly evenly in the eye area area.

Der Projektor kann dazu ausgebildet sein, die grafische Information in Form von Bildpunkten des Bilds auf der Projektionsflächeneinheit bereitzustellen. Das Volumenhologramm kann dazu ausgebildet sein, dass ohne Berücksichtigung einer höheren Beugungsordnung von jedem Bildpunkt der Projektionsflächeneinheit eine Abstrahlpyramide aufgespannt wird, die als Grundfläche die Augenbereichsfläche des Blickfeldanzeigegeräts aufweist. Unter einer höheren Beugungsordnung kann eine Beugungserscheinung eines Lichtstrahls mit einer Ordnung von mindestens zwei verstanden werden. Auch kann das Volumenhologramm dazu ausgebildet sein, die Bildpunkte in auf die Augenbereichsfläche zentrierten Abstrahlpyramiden bereitzustellen. Die Abstrahlpyramiden können eine gemeinsame virtuelle Grundfläche im Bereich der Augenbereichsfläche aufweisen. Das Volumenhologramm kann eine Vielzahl von Bildpunkten aufweisen. In jedem Bildpunkt kann ein, für eine Koordinate des Bildpunkts optimierter Diffusor repräsentiert sein, der eine (rechteckige) Abstrahlung direkt auf eine Referenzfläche in der Augenbereichsfläche ermöglicht. Die Grundfläche kann die Referenzfläche sein. Durch die pyramidenförmige Abstrahlung und die gemeinsame Grundfläche ergeben sich ein besonders helles virtuelles Bild und ein besonders stark ausgeprägter Helligkeitsgradient am Rand der Grundfläche.The projector may be configured to provide the graphical information in the form of pixels of the image on the projection surface unit. The volume hologram can be designed such that, without taking into account a higher diffraction order of each pixel of the projection surface unit, a radiation pyramid is spanned, which has as base the eye area surface of the field of view display device. By a higher order of diffraction, a diffraction phenomenon of a light beam having an order of at least two can be understood. The volume hologram can also be designed to provide the pixels in emission pyramids centered on the eye area area. The Abstrahlpyramiden can have a common virtual base in the area of the eye area. The volume hologram may have a plurality of pixels. In each pixel, a diffuser optimized for a coordinate of the pixel can be represented, which has a (rectangular) Radiation direct to a reference surface in the eye area area allows. The base can be the reference surface. The pyramid-shaped radiation and the common base area result in a particularly bright virtual image and a particularly pronounced brightness gradient at the edge of the base area.

Die Projektionsflächeneinheit kann auf einer dem Bildausgang zugewandten Seite eine selektiv reflektierende Oberfläche aufweisen, die für die grafische Information und/oder das reelle Bild durchlässig ist, insbesondere wobei die Oberfläche unter einem Winkel zu der optischen Achse angestellt ist. Eine selektiv reflektierende Oberfläche kann einen ersten Wellenlängenbereich des Lichts, insbesondere des sichtbaren Lichts, reflektieren. Die selektiv reflektierende Oberfläche kann einen zweiten Wellenlängenbereich durchlassen. Die Oberfläche kann insbesondere einen Wellenlängenbereich der vom Projektor bereitgestellten grafischen Information durchlassen. Die Oberfläche kann eine Beschichtung, beispielsweise eine Vergütung und/oder eine Teilverspiegelung aufweisen. Durch das selektive Reflektieren an der, dem Bildausgang zugewandten Seite der Projektionsflächeneinheit kann ein Eindringen von störendem Streulicht in das Blickfeldanzeigegerät verhindert werden. Durch das schräge Anstellen der Projektionsflächeneinheit kann der erste Wellenlängenbereich aus der optischen Achse heraus reflektiert werden und eine Blendung des Betrachters durch Streulicht verhindert werden. Der erste Wellenlängenbereich kann in eine Lichtfalle abgelenkt werden.The projection surface unit may have on a side facing the image output a selectively reflective surface which is transparent to the graphic information and / or the real image, in particular wherein the surface is set at an angle to the optical axis. A selectively reflective surface may reflect a first wavelength range of the light, particularly the visible light. The selectively reflecting surface may pass a second wavelength range. In particular, the surface may pass a wavelength range of the graphical information provided by the projector. The surface may have a coating, for example a coating and / or a partial mirroring. By selectively reflecting on the, the image output side facing the projection surface unit penetration of interfering scattered light can be prevented in the field of view display device. By tilting the projection surface unit, the first wavelength range can be reflected out of the optical axis and glare of the observer can be prevented by stray light. The first wavelength range can be deflected into a light trap.

Das Volumenhologramm kann dazu ausgebildet sein, die grafische Information um einen Winkel zu beugen, insbesondere wobei der Winkel abweichend von einem Reflexionswinkel und/oder Brechungswinkel der Projektionsflächeneinheit ist. Das Volumenhologramm kann die grafische Information streuen und beugen. Dadurch kann die dreidimensionale Struktur des Volumenhologramms besonders effizient das einfallende Licht in die Augenbereichsfläche umlenken.The volume hologram may be configured to bend the graphic information by an angle, in particular wherein the angle is different from a reflection angle and / or refraction angle of the projection surface unit. The volume hologram can scatter and bow the graphic information. As a result, the three-dimensional structure of the volume hologram can divert the incident light into the area of the eye area in a particularly efficient manner.

Der Projektor kann ein Laserprojektor zum zeilenweisen und/oder spaltenweisen Bereitstellen der grafischen Information sein. Der Projektor kann auch auf LEDs basieren, jedoch ist dann von einer weniger scharfkantigen Abstrahlcharakteristik auszugehen. Der Projektor kann dazu ausgebildet sein, das Bild zeilenweise und/oder spaltenweise aufzubauen. Dabei kann einer oder mehrere Laserstrahlen über die Projektionsflächeneinheit bewegt werden, um Bildpunkte der grafischen Information bereitzustellen. Durch einen Laserprojektor kann ein besonders helles Bild erreicht werden.The projector may be a laser projector for providing the graphical information line by line and / or column by column. The projector can also be based on LEDs, but then assume a less sharp-edged radiation characteristic. The projector may be configured to construct the image line by line and / or column by column. One or more laser beams may be moved across the screen unit to provide pixels of the graphical information. With a laser projector, a particularly bright image can be achieved.

In der optischen Achse kann zwischen der Projektionsflächeneinheit und dem Bildausgang eine Abbildungsoptik angeordnet sein, um das Bild zu skalieren und an die Augenbereichsfläche anzupassen. Eine Abbildungsoptik kann Linsen und/oder Spiegel umfassen. Die Abbildungsoptik kann dazu ausgebildet sein, das Bild auf der Projektionsflächeneinheit in einer Projektionsentfernung vor dem Betrachter „schweben“ zu lassen.In the optical axis, an imaging optics may be arranged between the projection surface unit and the image output in order to scale the image and adapt it to the area of the eye area. An imaging optics may include lenses and / or mirrors. The imaging optics can be designed to "float" the image on the projection surface unit in a projection distance in front of the viewer.

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 Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.A computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program product is installed on a computer or a device is also of advantage is performed.

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 ein Blockschaltbild eines Blickfeldanzeigegeräts zum Projizieren einer grafischen Information in eine Augenbereichsfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a block diagram of a field of view display device for projecting a graphic information in an eye area area according to an embodiment of the present invention;

2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Projizieren einer grafischen Information in eine Augenbereichsfläche eines Blickfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a flow chart of a method for projecting a graphic information in an eye area of a field of view display device according to an embodiment of the present invention;

3 eine Prinzipdarstellung eines Blickfeldanzeigegeräts; 3 a schematic diagram of a field of view display device;

4 eine Prinzipdarstellung eines Blickfeldanzeigegeräts mit einer Lichtfalle; 4 a schematic diagram of a field of view display device with a light trap;

5 eine Prinzipdarstellung eines Blickfeldanzeigegeräts mit einem Projektor ohne Lichtfalle; 5 a schematic diagram of a field of view display device with a projector without light trap;

6 eine Darstellung eines Blickfeldanzeigegeräts zum Projizieren einer grafischen Information in eine Augenbereichsfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 an illustration of a field of view display device for projecting graphical information into an ocular area according to an embodiment of the present invention;

7 eine Darstellung eines Blickfeldanzeigegeräts zum Projizieren einer grafischen Information in eine Augenbereichsfläche gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 7 an illustration of a field of view display device for projecting graphic information into an eye area area according to another embodiment of the present invention;

8 eine schematische Darstellung einer Projektion einer grafischen Information in eine Eye-Box; und 8th a schematic representation of a projection of graphical information in an eye-box; and

9 eine schematische Darstellung einer Projektion einer grafischen Information in eine Augenbereichsfläche eines Blickfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 9 a schematic representation of a projection of a graphic information in an eye area of a field of view display device according to an embodiment of the present invention.

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 ein Blockschaltbild eines Blickfeldanzeigegeräts 100 zum Projizieren einer grafischen Information in eine Augenbereichsfläche 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Blickfeldanzeigegerät 100 weist einen Projektor 104 und eine Projektionsflächeneinheit 106 auf. Der Projektor 104 ist dazu ausgebildet, die grafische Information in Richtung einer optischen Achse 108 des Blickfeldanzeigegeräts 100 bereitzustellen. Die optische Achse 108 ist hier zur Vereinfachung der Darstellung geradlinig und verkürzt dargestellt. Die optische Achse 108 kann gefaltet ausgeführt sein. Die optische Achse 108 verläuft von dem Projektor 104 über eine Mitte der Projektionsflächeneinheit 106 zu einem Mittelpunkt der Augenbereichsfläche 102. Die Projektionsflächeneinheit 106 ist in der optischen Achse 108 zwischen dem Projektor 104 und einem Bildausgang 110 des Blickfeldanzeigegeräts 100 angeordnet. Die Projektionsflächeneinheit 106 ist dazu ausgebildet, die grafische Information in ein reelles Bild zu wandeln. Die Projektionsflächeneinheit 106 ist als Volumenhologramm 111 mit einer auf die Augenbereichsfläche 102 gerichteten Streucharakteristik für das reelle Bild ausgeführt. Die grafische Information wird von dem Projektor 104 als von einem Brennpunkt ausgehendes sich aufweitendes Strahlenbündel bereitgestellt, das um die optische Achse 108 zentriert ist. Beispielhaft ist hier ein Strahl 112 der grafischen Information dargestellt, der unter einem Winkel von dem Projektor 104 auf die Projektionsflächeneinheit 106 gerichtet ist. An einem Auftreffpunkt 114 des Strahls 112 auf die Projektionsflächeneinheit 106 wird der Strahl 112 gestreut. Von dem Auftreffpunkt 114 wird durch die Streucharakteristik des Volumenhologramms 111 ein konusförmiger Streubereich 116 aufgespannt, der genau auf die Augenbereichsfläche 102 gerichtet ist. Von jeder Position der Augenbereichsfläche 102 ist der Auftreffpunkt 114 mit gleichbleibender Helligkeit erkennbar. Die Streucharakteristik des Volumenhologramms 111 ist auf die Augenbereichsfläche 102 begrenzt. Von außerhalb der Augenbereichsfläche 102 weisen die Auftreffpunkte der grafischen Information eine Helligkeit unterhalb einer Wahrnehmungsschwelle auf. 1 shows a block diagram of a field of view display device 100 for projecting graphic information into an eye area area 102 according to an embodiment of the present invention. The field of view display device 100 has a projector 104 and a projection surface unit 106 on. The projector 104 is adapted to the graphic information in the direction of an optical axis 108 of the field of view display device 100 provide. The optical axis 108 is shown here in a straight line and shortened to simplify the presentation. The optical axis 108 can be folded. The optical axis 108 runs from the projector 104 over a center of the projection surface unit 106 to a center of the eye area area 102 , The projection surface unit 106 is in the optical axis 108 between the projector 104 and a picture output 110 of the field of view display device 100 arranged. The projection surface unit 106 is designed to transform the graphical information into a real image. The projection surface unit 106 is as a volume hologram 111 with one on the eye area area 102 directed scattering characteristic for the real image executed. The graphic information is taken from the projector 104 as an outgoing from a focus expanding beam provided around the optical axis 108 is centered. By way of example, here is a ray 112 the graphical information displayed at an angle from the projector 104 on the projection surface unit 106 is directed. At a meeting point 114 of the beam 112 on the projection surface unit 106 becomes the beam 112 scattered. From the point of impact 114 is determined by the scattering characteristic of the volume hologram 111 a cone-shaped spreading area 116 spanned, which is exactly on the eye area area 102 is directed. From any position of the eye area area 102 is the point of impact 114 recognizable with constant brightness. The scattering characteristic of the volume hologram 111 is on the eye area area 102 limited. From outside the eye area area 102 the points of impact of the graphical information have a brightness below a threshold of perception.

Mit anderen Worten zeigt 1 eine Projektionsanzeige 100 mit einem Volumenhologramm als Streufläche 106.In other words shows 1 a projection display 100 with a volume hologram as the scattering surface 106 ,

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Projizieren einer grafischen Information in eine Augenbereichsfläche eines Blickfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 weist einen Schritt 202 des Bereitstellens und einen Schritt 204 des Streuens auf. Im Schritt 202 des Bereitstellens wird die grafische Information in Richtung einer optischen Achse des Blickfeldanzeigegeräts bereitgestellt. Im Schritt 204 des Streuens wird die grafische Information an einer Projektionsflächeneinheit gestreut, um die grafische Information zu projizieren, wobei die Projektionsflächeneinheit in der optischen Achse des Blickfeldanzeigegeräts angeordnet ist und als Volumenhologramm mit einer auf die Augenbereichsfläche gerichteten Streucharakteristik für die grafische Information ausgeführt ist. 2 shows a flowchart of a method 200 for projecting graphic information into an eye area of a field of view display device according to an embodiment of the present invention. The procedure 200 has a step 202 providing and a step 204 of scattering. In step 202 of providing the graphical information is provided in the direction of an optical axis of the field of view display device. In step 204 scattering, the graphic information is scattered on a projection surface unit to project the graphic information, the projection surface unit being arranged in the optical axis of the field of view display device, and executed as a volume hologram having a diffraction characteristic for the graphic information directed to the eye area surface.

3 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Blickfeldanzeigegeräts 300. Das Blickfeldanzeigegerät 300 weist einen Bildgeber 302, einen Spiegel 304 und eine Reflexionsfläche 306 auf. Der Bildgeber 302 ist als LCD Flachbildschirm mit einer spiegelnden Oberfläche ausgeführt. Der Spiegel 304 lenkt ein Bild auf dem Bildgeber 302 nach oben auf die Reflexionsfläche 306 ab. Die Reflexionsfläche 306 ist teilreflektierend bzw. halbdurchlässig ausgeführt. An der Reflexionsfläche 306 wird das Bild in ein Blickfeld eines Betrachters 310 als virtuelles Bild 308 eingeblendet. Das virtuelle Bild 308 scheint im Blickfeld des Betrachters 310 zu schweben. Hier ist die Reflexionsfläche 306 eine Frontscheibe eines Fahrzeugs und der Betrachter 310 ist ein Fahrer des Fahrzeugs. Der Bildgeber 302 ist senkrecht zu einer optischen Achse 108, die eine Augenpartie des Betrachters 310 mit einer Mitte des Bildgebers 302 verbindet, ausgerichtet. Die optische Achse 108 weist am Spiegel 304 und an der Reflexionsfläche 306 einen Knick auf. Wenn Licht von einer Störquelle 312, beispielsweise einer Straßenlaterne oder der Sonne über dem Fahrzeug näherungsweise parallel zu der optischen Achse 108 zwischen der Reflexionsfläche 306 und dem Spiegel 304 in das Blickfeldanzeigegerät 300 einfällt, wird das Licht auf den Bildgeber 302 umgelenkt. Das umgelenkte Licht wird am Bildgeber 302 reflektiert und näherungsweise parallel zur optischen Achse 108, dem Bild überlagert, in Richtung auf den Betrachter 310 zurückgeworfen. Das Licht kann dabei störend das virtuelle Bild 308 überlagern und schlimmstenfalls den Betrachter 310 blenden. 3 shows a schematic diagram of a field of view display device 300 , The field of view display device 300 has an imager 302 , a mirror 304 and a reflection surface 306 on. The imager 302 is designed as a LCD flat screen with a reflective surface. The mirror 304 draws a picture on the imager 302 upwards on the reflection surface 306 from. The reflection surface 306 is designed partially reflective or semipermeable. At the reflection surface 306 the picture is in the field of vision of an observer 310 as a virtual picture 308 appears. The virtual picture 308 seems in the field of vision of the beholder 310 to float. Here is the reflection surface 306 a windshield of a vehicle and the viewer 310 is a driver of the vehicle. The imager 302 is perpendicular to an optical axis 108 which is an eye area of the viewer 310 with a center of the imager 302 connects, aligned. The optical axis 108 points at the mirror 304 and at the reflection surface 306 a kink. When light from a source of interference 312 For example, a street lamp or the sun above the vehicle approximately parallel to the optical axis 108 between the reflection surface 306 and the mirror 304 in the field of view display device 300 the light shines on the imager 302 diverted. The deflected light is at the imager 302 reflected and approximately parallel to the optical axis 108 , superimposed on the image, towards the viewer 310 thrown back. The light can disturb the virtual image 308 overlay and in the worst case the viewer 310 dazzle.

Mit anderen Worten ist in 3 ein einfaches HUD 300 (HUD = Head-Up-Display = Blickfeldanzeigegerät) dargestellt, welches ein reelles Bild von einem Bildgeber 302 über einen Hohlspiegel 304 und die Windschutzscheibe 306 als virtuelles Bild 308 für den Fahrer 310 im primären Sichtfeld darstellt. Die Oberfläche des Bildgebers 302 ist dabei in diesem beispielhaften Fall senkrecht zum Mittelstrahl 108 orientiert, wodurch ein Lichtstrahl von einer Fremdlichtquelle 312 von diesem reflektiert wird und mit dem virtuellen Bild 308 in Form eines Rückreflexes überlagert wird. Dadurch verliert das virtuelle Bild 308 an Kontrast und der Fahrer 310 wird im schlimmsten Fall geblendet.In other words, in 3 a simple HUD 300 (HUD = head-up display = field of view display device) shown, which is a real image from an imager 302 via a concave mirror 304 and the windshield 306 as a virtual picture 308 for the driver 310 in the primary field of view. The surface of the imager 302 is in this exemplary case perpendicular to the center beam 108 oriented, creating a beam of light from one External light source 312 is reflected from this and with the virtual image 308 superimposed in the form of a back reflex. As a result, the virtual image loses 308 in contrast and the driver 310 is blinded in the worst case.

4 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Blickfeldanzeigegeräts 300 mit einer Lichtfalle 400. Das Blickfeldanzeigegerät 300 entspricht der Darstellung in 3. Im Gegensatz zu 3 ist der Bildgeber 302 hier unter einem Winkel zu der optischen Achse 108 angestellt. Damit wird das am Bildgeber 302 reflektierte Licht in Richtung der Lichtfalle 400 nach unten abgelenkt und gelangt nicht zum Betrachter 310. 4 shows a schematic diagram of a field of view display device 300 with a light trap 400 , The field of view display device 300 corresponds to the illustration in 3 , In contrast to 3 is the imager 302 here at an angle to the optical axis 108 hired. This will do so at the imager 302 reflected light in the direction of the light trap 400 deflected downwards and does not reach the viewer 310 ,

Eine Flüssigkristallanzeige 302 kann derart zur optischen Achse 108 verdreht werden, dass einfallendes Licht 312 an ihrer glatten, spiegelnden Oberfläche reflektiert wird und auf einen Absorber 400 trifft und nicht wieder in den Strahlengang zurückreflektiert wird. Optische HUD-Auslegungen, die als Lichtfalle 400 funktionieren, werden als rückreflexfrei bezeichnet.A liquid crystal display 302 so can the optical axis 108 be twisted that incident light 312 is reflected on its smooth, reflective surface and on an absorber 400 meets and is not reflected back into the beam path. Optical HUD designs that serve as a light trap 400 are called backfree-free.

In 4 ist der Bildgeber 302 zum Mittelstrahl 108 geneigt, um einen von einer Fremdlichtquelle 312 ausgehenden Lichtstrahl nicht in den Nutzstrahlengang 108 zu reflektieren und von einem Absorber 400 aufzunehmen. Im Allgemeinen reduziert sich durch die Neigung des Bildgebers 302 im Vergleich zu dem HUD 300 in 3 die Bildqualität, weswegen die anderen optischen Komponenten 304, 306 des HUD-Systems 300, in diesem Fall der Hohlspiegel 304, dies kompensieren müssen.In 4 is the imager 302 to the middle ray 108 inclined to one from an extraneous light source 312 Outgoing light beam not in the Nutzstrahlengang 108 to reflect and by an absorber 400 take. Generally reduced by the inclination of the imager 302 compared to the HUD 300 in 3 the picture quality, which is why the other optical components 304 . 306 of the HUD system 300 , in this case the concave mirror 304 to compensate for this.

5 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Blickfeldanzeigegeräts 300 mit einem Projektor 104 ohne Lichtfalle. Das Blickfeldanzeigegerät 300 entspricht der Darstellung in 4. Im Gegensatz zu 3 ist der Bildgeber durch den Projektor 104 und einen Projektionsschirm 500 ersetzt. Der Projektionsschirm 500 ist ebenso unter einem Winkel zu der optischen Achse 108 angestellt, um eine direkte Reflexion von eindringendem Licht in Richtung des Betrachters 310 zu verhindern. Der Projektionsschirm 500 ist dazu ausgebildet, eine Bildinformation vom Projektor 104 in eine reale Projektion zu wandeln und diffus zu streuen, um die Projektion aus einem Winkelbereich erkennen zu können. Wenn Licht von einer Störquelle 312 auf den Projektionsschirm 500 geworfen wird, so wird das Licht ebenfalls diffus gestreut. Damit wird ein Kontrast der Projektion verringert und der Betrachter 310 kann die Projektion nur noch schlecht oder gar nicht mehr erkennen. 5 shows a schematic diagram of a field of view display device 300 with a projector 104 without light trap. The field of view display device 300 corresponds to the illustration in 4 , In contrast to 3 is the imager through the projector 104 and a projection screen 500 replaced. The projection screen 500 is also at an angle to the optical axis 108 hired to direct a reflection of incoming light in the direction of the viewer 310 to prevent. The projection screen 500 is designed to receive image information from the projector 104 to transform into a real projection and diffuse diffusely to be able to recognize the projection from an angular range. When light from a source of interference 312 on the projection screen 500 is thrown, so the light is also diffused scattered. This reduces the contrast of the projection and the viewer 310 can only recognize the projection poorly or not at all.

Um einen Miniaturbildprojektor 104 im HUD 300 einzusetzen, wird eine Projektionsflächeneinheit 106 benötigt, die das vom Projektor 104 einfallende Licht streut und so ein reelles Bild sichtbar macht. Dieses reelle Bild wird durch die Abbildungsoptik 304 vergrößert und als virtuelles Bild ins primäre Sichtfeld des Fahrers 310 eingespiegelt.To a thumbnail projector 104 in the HUD 300 becomes a projection surface unit 106 needed that from the projector 104 incident light scatters and thus makes a real picture visible. This real image is through the imaging optics 304 enlarged and as a virtual image in the driver's primary field of view 310 mirrored.

Miniaturprojektoren 104 stellen für ein HUD 300 eine interessante Alternative zu Flüssigkristallanzeigen dar. Sie bieten eine größere Auslegungsfreiheit in Bezug auf die Größe des beim HUD 300 zugrunde liegenden reellen Bildes. Um eine Änderung des Bildes zu erreichen, genügt es, die Distanz zwischen Projektor 104 und Bildfläche 106 bei festem Projektionswinkel zu verändern. Außerdem versprechen verfügbare Laserlichtquellen höhere Kontraste und einen erweiterten Farbraum. Allerdings erfordert dies eine geeignete Projektionsflächeneinheitstechnologie, welche das vom Miniaturprojektor 104 kommende Licht derart streut, dass möglichst viel Licht homogen verteilt in den Eyebox-Bereich fällt, von dem das virtuelle HUD-Bild aus sichtbar ist. Projektionsflächeneinheiten 106, welche über eine solche gerichtete, elliptische Abstrahlcharakteristik verfügen, bestehen im Allgemeinen aus mikrostrukturierten Oberflächen, die entweder refraktiv (z. B. Mikrolinsenarrays) oder diffraktiv (periodisch oder nicht-periodisch) ausgeführt sind.miniature projectors 104 ask for a HUD 300 an interesting alternative to liquid crystal displays. They offer greater freedom of design in terms of the size of the HUD 300 underlying real image. To achieve a change in the picture, it is sufficient to measure the distance between the projector 104 and picture surface 106 to change at a fixed projection angle. In addition, available laser light sources promise higher contrasts and an extended color space. However, this requires a suitable projection area unit technology similar to that used by the miniature projector 104 scattering light in such a way that as much light as possible is distributed homogeneously into the eyebox area from which the virtual HUD image is visible. projection units 106 which have such a directional elliptical radiation pattern generally consist of microstructured surfaces that are either refractive (eg microlens arrays) or diffractive (periodic or non-periodic).

Die Projektionsflächeneinheiten 500 oder Diffusoren 500 bestehen aus einer strukturierten Oberfläche, welche refraktiv, reflektiv oder diffraktiv funktioniert. An diesen strukturierten Oberflächen kann Fremdlicht zum Teil diffus reflektiert werden. Bezogen auf die HUD-Optik bedeutet dies, dass Fremdlicht 312 z. T. in den Nutzstrahlengang zurückreflektiert wird und den Kontrast des HUD-Bildes verschlechtert. Eine solche Optik ist also nicht rückreflexfrei.The projection surface units 500 or diffusers 500 consist of a structured surface, which works refractive, reflective or diffractive. Extraneous light can be partially diffusely reflected on these structured surfaces. In terms of HUD optics, this means that extraneous light 312 z. T. is reflected back into the Nutzstrahlengang and degrades the contrast of the HUD image. Such an appearance is therefore not backfree.

In 5 ist ein projektionsbasiertes HUD-System 300 mit Projektionsflächeneinheit 500 dargestellt. Der Projektor 104 ist dabei nicht detailliert dargestellt und strahlt hier von vorne auf die Projektionsflächeneinheit 106, auf der ein reelles Bild entsteht, welches über Hohlspiegel 304 und Windschutzscheibe 306 ins primäre Sichtfeld des Fahrers 310 als virtuelles Bild 308 eingespiegelt wird. Aufgrund der strukturierten Oberfläche von Projektionsflächeneinheit 500 wird der an der Projektionsflächeneinheit 500 reflektierte Teil eines von Fremdlichtquelle 312 ausgehenden Lichtstrahls nicht ausschließlich spekular, sondern auch diffus reflektiert. Der diffus reflektierte Teil des Fremdlichts kann dadurch in den Nutzstrahlengang 108 gelangen, wodurch er für den Fahrer 310 Bildkontrast reduzierend wirkt und im schlimmsten Fall blendend.In 5 is a projection-based HUD system 300 with projection surface unit 500 shown. The projector 104 is not shown in detail here and radiates from the front onto the projection surface unit 106 on which a real image is created, which is about concave mirror 304 and windshield 306 into the driver's primary field of vision 310 as a virtual picture 308 is reflected. Due to the structured surface of projection surface unit 500 becomes the at the projection surface unit 500 reflected part of an extraneous light source 312 Outgoing light beam not only specular, but also diffusely reflected. The diffusely reflected part of the extraneous light can thereby into the Nutzstrahlengang 108 which gives it to the driver 310 Image contrast reduces and in the worst case dazzling.

6 zeigt eine Darstellung eines Blickfeldanzeigegeräts 100 zum Projizieren einer grafischen Information in eine Augenbereichsfläche 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 weist das Blickfeldanzeigegerät 100 einen Projektor 104 und eine Projektionsflächeneinheit 106 auf. Zusätzlich weist das Blickfeldanzeigegerät 100 wie in den 3 bis 5 einen Spiegel 304 und eine Reflexionsfläche 306 auf. Ferner weist das Blickfeldanzeigegerät wie in 4 eine Lichtfalle 400 auf. Der Bildausgang 110 ist hier als Fenster zwischen dem Spiegel 304 und der Reflexionsfläche 306 ausgebildet, um eine Barriere für Verschmutzungen bereitzustellen. Die Projektionsflächeneinheit 106 weist zusätzlich zu dem Volumenhologramm, mit der auf die Augenbereichsfläche 102 gerichteten Streucharakteristik, eine dem Bildausgang 110 zugewandte selektiv reflektierende Oberfläche auf. Die Oberfläche ist dazu ausgebildet, Streulicht von der Störquelle 312 in Richtung der Lichtfalle 400 abzulenken. Die Projektionsflächeneinheit 106 ist dazu schräg zur optischen Achse 108 ausgerichtet. Der Projektor 104 ist auf einer vom Bildausgang 110 abgewandten Seite der Projektionsflächeneinheit 106 angeordnet. Die Projektionsflächeneinheit 106 ist in einer Durchlicht-Konfiguration ausgeführt. Das Volumenhologramm fungiert hier als Mattscheibe mit spezieller Abstrahlcharakteristik. Durch die Abstrahlcharakteristik ist das virtuelle Bild 308 vom Betrachter 310 in der gesamten Augenbereichsfläche 102 gleichmäßig hell zu erkennen. 6 shows a representation of a field of view display device 100 for projecting graphic information into an eye area area 102 according to an embodiment of the present invention. As in 1 has the field of view indicator 100 a projector 104 and a projection surface unit 106 on. In addition, the field of view display device 100 like in the 3 to 5 a mirror 304 and a reflection surface 306 on. Further, the visual field display device has as in 4 a light trap 400 on. The picture output 110 is here as a window between the mirror 304 and the reflection surface 306 designed to provide a barrier to contamination. The projection surface unit 106 In addition to the volume hologram, which points to the eye area area 102 directed scattering characteristic, the image output 110 facing selectively reflecting surface. The surface is designed to scatter light from the source of interference 312 in the direction of the light trap 400 distract. The projection surface unit 106 is oblique to the optical axis 108 aligned. The projector 104 is on one of the image output 110 opposite side of the projection surface unit 106 arranged. The projection surface unit 106 is executed in a transmitted light configuration. The volume hologram acts as a screen with a special emission characteristic. The radiation characteristic is the virtual image 308 from the viewer 310 in the entire eye area area 102 to see evenly bright.

7 zeigt eine Darstellung eines Blickfeldanzeigegeräts 100 zum Projizieren einer grafischen Information in eine Augenbereichsfläche 102 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Blickfeldanzeigegerät 100 entspricht dem Blickfeldanzeigegerät in 6. Im Gegensatz zu 6 ist der Projektor 104 auf die, dem Bildausgang 110 zugewandte Seite der Projektionsflächeneinheit 106 gerichtet. Der Projektor 104 ist zwischen dem Spiegel 304 und der Lichtfalle 400 angeordnet. Da der Projektor 104 eine sehr kleine Austrittsöffnung für die grafische Information aufweist und damit wenig Bauraum beansprucht, kann die Lichtfalle 400 nahe an dem Spiegel 304 angeordnet werden und das Blickfeldanzeigegerät 100 sehr kompakt gebaut werden. Die Projektionsflächeneinheit 106 ist hier in einer Auflicht-Konfiguration ausgeführt. Das Volumenhologramm fungiert als idealer Diffusor mit der speziellen Streucharakteristik. Die selektiv reflektierende Oberfläche der Projektionsflächeneinheit 106 reflektiert Wellenlängenbereiche des Streulichts, bevor sie auf das Volumenhologramm treffen. Für Wellenlängenbereiche, in den der Projektor 104 die Information bereitstellt, ist die selektiv reflektierende Oberfläche durchlässig. 7 shows a representation of a field of view display device 100 for projecting graphic information into an eye area area 102 according to another embodiment of the present invention. The field of view display device 100 corresponds to the field of view display in 6 , In contrast to 6 is the projector 104 on the, the picture output 110 facing side of the projection surface unit 106 directed. The projector 104 is between the mirror 304 and the light trap 400 arranged. Because the projector 104 has a very small outlet opening for the graphic information and thus requires little space, the light trap 400 close to the mirror 304 be arranged and the field of view display device 100 be built very compact. The projection surface unit 106 is executed here in an incident light configuration. The volume hologram acts as an ideal diffuser with the special scattering characteristic. The selectively reflecting surface of the projection surface unit 106 reflects wavelength ranges of the stray light before hitting the volume hologram. For wavelength ranges in which the projector 104 provides the information, the selectively reflective surface is permeable.

Die in den 6 und 7 dargestellten Head-up Displays 100 (HUDs) sind als Lichtfalle ausgelegt, d. h. derart konstruiert, dass das durch das Deckglas 110 ins optische System eindringendes Fremdlicht nicht wieder herausreflektiert wird, um den Fahrer 310 zu stören oder im schlimmsten Fall zu blenden. Umgesetzt ist dies bei der hier dargestellten optischen Auslegung, indem die optischen Elemente zum Mittelstrahl 108 geneigt werden, um einfallendes Fremdlicht 312 aus dem Nutzstrahlengang herauszureflektieren.The in the 6 and 7 illustrated head-up displays 100 (HUDs) are designed as a light trap, ie designed so that that through the cover glass 110 extraneous light entering the optical system is not reflected back out to the driver 310 to disturb or in the worst case to dazzle. This is implemented in the optical design shown here, by the optical elements to the center beam 108 be inclined to incident extraneous light 312 herauszureflektieren from the Nutzstrahlengang.

Die Projektionsflächeneinheit 106 (die auch als Projektionsfläche betrachtet oder bezeichnet werden kann) eignet sich für ein rückreflexfreies HUD-Design, d. h., einfallendes Fremdlicht 312 wird nicht in den Nutzstrahlengang zurückreflektiert und dadurch für den Fahrer 310 unsichtbar. Wie in 4 können TFT-Anzeigen zum Mittelstrahl geneigt angeordnet werden. Dies funktioniert, da die Oberfläche der Flüssigkristallanzeige eine spekular reflektierende Glasschicht ist.The projection surface unit 106 (which can also be considered or designated as a projection surface) is suitable for a back-reflection-free HUD design, ie incident external light 312 is not reflected back into the Nutzstrahlengang and thereby for the driver 310 invisible. As in 4 TFT displays can be arranged inclined to the central jet. This works because the surface of the liquid crystal display is a specularly reflecting glass layer.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird statt einer herkömmlichen Projektionsflächeneinheit mit Oberflächenstruktur ein Volumenhologramm verwendet, das als Streuscheibe 106 ausgelegt ist. Dieses verfügt über eine glatte Oberfläche und kann so wie die Flüssigkristallanzeige in 4 geneigt zum Mittelstrahl 108 verbaut werden, um jegliche Rückreflexe zu eliminieren.In the approach presented here, instead of a conventional surface-area projection surface unit, a volume hologram is used which acts as a diffuser 106 is designed. This has a smooth surface and can be like the liquid crystal display in 4 inclined to the center jet 108 be installed to eliminate any reflexes.

Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung volumenholografischer Streuflächen 106 ist der, dass die Streucharakteristik ideal an die HUD-Optik angepasst werden kann, wodurch ausschließlich die Eyebox 102 ausgeleuchtet wird. Dies hat zur Folge, dass die Bildhelligkeit über die Eyebox 102 sehr homogen erscheint und das virtuelle Bild 308 hell wird, bzw. die Anforderungen an die optische Leistung der Lichtquelle reduziert werden können.Another advantage of using volume holographic scattering surfaces 106 is that the Streucharakteristik can be ideally adapted to the HUD optics, which exclusively the Eyebox 102 is illuminated. As a result, the image brightness on the eyebox 102 appears very homogeneous and the virtual image 308 becomes bright, or the requirements for the optical power of the light source can be reduced.

Bei Verwendung eines Volumenhologramms anstelle einer strukturierten Oberfläche als Projektionsflächeneinheit 106 wird das Fremdlicht wie bei den aktuell verbauten Flüssigkristallbildschirmen spekular reflektiert.When using a volume hologram instead of a textured surface as the projection surface unit 106 the extraneous light is speculatively reflected as in the currently installed liquid crystal screens.

8 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektion einer grafischen Information 800 in eine Augenbereichsfläche 102. Die grafische Information 800 wird von einem Projektor 104 auf eine Projektionsflächeneinheit 500 projiziert und erscheint dort als ein reales Bild 802. In der Projektionsflächeneinheit 500, die hier als Mattscheibe ausgeführt ist, wird die grafische Information 800 ungerichtet gestreut. Dabei weist jeder einzelne Bildpunkt des realen Bilds 802 eine Abstrahlcharakteristik auf, die in einer Abstrahlachse des realen Bilds 802 ein Helligkeitsmaximum aufweist. Mit zunehmender Winkelabweichung von der Abstrahlachse sinkt die abgestrahlte Helligkeit. Deshalb erscheint einem Betrachter im Bereich der Augenbereichsfläche 102 ein jeweils in Abstrahlrichtung von einem Beobachtungspunkt angeordneter zentraler Bildpunkt des realen Bilds 802 am hellsten. Bildpunkte, die weiter von dem zentralen Bildpunkt entfernt auf der Projektionsflächeneinheit angeordnet sind, weisen einen deutlichen Helligkeitsabfall auf. Außerhalb der Augenbereichsfläche 102 können Bereiche des realen Bilds 802 bereits unterhalb einer Wahrnehmungsschwelle liegen und damit nicht mehr erkennbar sein, während andere Bereiche noch erkannt werden können. 8th shows a schematic representation of a projection of graphical information 800 in an eye area area 102 , The graphic information 800 is from a projector 104 on a projection surface unit 500 projected and appears there as a real picture 802 , In the projection unit 500 , which is executed here as a screen, is the graphical information 800 scattered undirected. Each individual pixel of the real image points 802 a radiation characteristic, in a radiation axis of the real image 802 has a brightness maximum. As the angle deviation from the emission axis increases, the radiated brightness decreases. Therefore, a viewer appears in the area of the eye area 102 a central pixel of the real image arranged in each case in the emission direction from an observation point 802 the brightest. Pixels farther from the central pixel on the projection surface unit are arranged, have a significant decrease in brightness. Outside the eye area area 102 can be areas of the real picture 802 already below a threshold of perception and thus no longer be recognizable, while other areas can still be recognized.

Mit anderen Worten zeigt 8 schematisch (HUD-Abbildungsoptik nicht eingezeichnet) eine transmissive Projektionsfläche 500, die von hinten von einem Projektor 104 bestrahlt wird. Die Oberflächenstruktur der Projektionsfläche 500 führt zu einer Streuung des einfallenden Lichts 800, die über die Fläche 500 gleich ist, sodass ein Großteil in der Eyebox 102 ankommt, aber auch ein signifikanter Teil daran vorbeigeht. Dabei weist die Projektionsfläche 500 beispielsweise elliptische Abstrahlcharakteristiken auf, da die Eyebox 102 in der Regel rechteckig ist und daher verschiedene Abstrahlwinkel in horizontaler respektive vertikaler Richtung erfordern.In other words shows 8th schematically (HUD imaging optics not shown) a transmissive projection surface 500 from the back of a projector 104 is irradiated. The surface structure of the projection surface 500 leads to a scattering of the incident light 800 that over the area 500 is the same, so much of the eyebox 102 arrives, but also passes a significant part of it. In this case, the projection surface 500 For example, elliptical radiation characteristics, since the Eyebox 102 is generally rectangular and therefore require different beam angles in the horizontal and vertical directions.

9 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektion einer grafischen Information 800 in eine Augenbereichsfläche 102 eines Blickfeldanzeigegeräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 8 wird die grafische Information von einem Projektor 104 als Strahlenbündel auf die Projektionsflächeneinheit 106 projiziert. An der Projektionsflächeneinheit 106 entsteht das reale Bild 802. Die Projektionsflächeneinheit 106 ist als Volumenhologramm ausgeführt. Das Volumenhologramm ist dazu ausgebildet, das Licht von jedem Bildpunkt des realen Bilds 802 in eine Abstrahlpyramide zu streuen, die als Grundfläche die Augenbereichsfläche 102 aufweist. Außerhalb der Abstrahlpyramide wird kein Licht abgegeben oder die abgegebene Helligkeit liegt unterhalb der Wahrnehmungsschwelle. Die Projektionsflächeneinheit 106 ist hier zwischen dem Projektor 104 und der Augenbereichsfläche 102 angeordnet. Die grafische Information 800 fällt auf einer Seite der Projektionsflächeneinheit 106 ein und tritt als das reale Bild 802 auf der anderen Seite der Projektionsflächeneinheit 106 wieder aus. Eine optische Achse, die von einem Austrittspunkt der grafischen Information 800 am Projektor 104 über einen effektiven Zentralpunkt der Projektionsflächeneinheit 106 zu einem Zentralpunkt der Augenbereichsfläche 102 verläuft, weist an der Projektionsflächeneinheit 106 einen Knick auf. Die grafische Information 800 wird zur Erzeugung des realen Bilds 802 zusätzlich zum Streuen um einen Winkel gebeugt. Der Winkel an einem Bildpunkt ist abhängig von einer Koordinate des Bildpunkts auf der Projektionsflächeneinheit 106, da die grafische Information 800 als Strahlenbündel von einem Fokus im Projektor 104 emittiert wird, das einen x- und einen y-Winkelbereich abdeckt. Das Strahlenbündel weist damit annähernd eine Pyramidenform auf, die als Grundfläche die Projektionsflächeneinheit 106 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Projektor 104 unterhalb der Projektionsflächeneinheit 106 angeordnet. Die optische Achse verläuft von der Projektionsflächeneinheit 106 zu der Augenbereichsfläche 102 näherungsweise waagerecht. Die optische Achse kann wie in den 6 und 7 dargestellt zwischen der Projektionsflächeneinheit 106 und der Augenbereichsfläche 102 und/oder zwischen dem Projektor 104 und der Projektionsflächeneinheit 106 Knicks aufweisen. Die Darstellung in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist vereinfacht. 9 shows a schematic representation of a projection of graphical information 800 in an eye area area 102 a field of view display 100 according to an embodiment of the present invention. As in 8th gets the graphic information from a projector 104 as a beam on the projection surface unit 106 projected. At the projection surface unit 106 the real picture emerges 802 , The projection surface unit 106 is designed as a volume hologram. The volume hologram is adapted to receive the light from each pixel of the real image 802 to sprinkle in a radiation pyramid, the base of the eye area area 102 having. Outside the emission pyramid, no light is emitted or the emitted brightness is below the detection threshold. The projection surface unit 106 is here between the projector 104 and the eye area area 102 arranged. The graphic information 800 falls on one side of the projection surface unit 106 and enters as the real picture 802 on the other side of the projection surface unit 106 out again. An optical axis coming from an exit point of the graphic information 800 on the projector 104 via an effective central point of the projection surface unit 106 to a central point of the eye area 102 runs, points at the projection surface unit 106 a kink. The graphic information 800 becomes the creation of the real picture 802 in addition to the scattering bent at an angle. The angle at a pixel depends on a coordinate of the pixel on the projection surface unit 106 because the graphic information 800 as a beam of a focus in the projector 104 is emitted covering an x and a y angle range. The beam thus has approximately a pyramidal shape, as the base surface of the projection surface unit 106 having. In this embodiment, the projector 104 below the projection surface unit 106 arranged. The optical axis extends from the projection surface unit 106 to the eye area area 102 approximately horizontal. The optical axis can be as in the 6 and 7 represented between the projection surface unit 106 and the eye area area 102 and / or between the projector 104 and the projection surface unit 106 Knicks have. The representation in the embodiment shown here is simplified.

Als Projektor 104 kann ein RGB-Laserscanner oder ein LED-Laserprojektor verwendet werden, welcher beispielsweise über einen in Resonanz schwingenden Mikrospiegel verfügt, um zeilenweise ein Bild auf die Projektionsfläche 106 zu schreiben. Alternativ dazu kann der Laserscanner auch zwei separat angesteuerte Spiegel für jeweils eine Raumrichtung aufweisen. As a projector 104 For example, an RGB laser scanner or an LED laser projector having, for example, a resonant micromirror may be used to line-by-line an image on the projection surface 106 to write. Alternatively, the laser scanner may also have two separately controlled mirrors for each one spatial direction.

Die Strahlen des Lasers treffen auf die Projektionsfläche 106, welche aus einem Volumenhologramm besteht. Dieses Volumenhologramm rekonstruiert Punkt für Punkt die Abstrahlcharakteristik eines holografisch aufgenommenen konventionellen Diffusors, wodurch von jedem beleuchteten Punkt der Projektionsfläche 106 eine Abstrahlpyramide aufgespannt wird, die als Grundfläche die Eyebox 102 des HUD 100 hat, wobei höhere Beugungsordnungen hier vernachlässigt werden.The rays of the laser hit the projection surface 106 which consists of a volume hologram. This volume hologram reconstructs, point by point, the emission characteristics of a holographically recorded conventional diffuser, thereby producing from every illuminated point of the projection surface 106 a radiation pyramid is spanned, the base of which is the eyebox 102 of the HUD 100 has, with higher diffraction orders are neglected here.

Weiterhin ist die volumenholografische Streufläche 106 zum Mittelstrahl derart geneigt, dass einfallendes Fremdlicht aus dem Nutzstrahlengang herausreflektiert wird und auf einen Absorber trifft. Dies ist möglich, da das Volumenhologramm über glatte, spekular reflektierende Oberflächen verfügt. Der spektrale Anteil des einfallenden Fremdlichts, der den Nutzwellenlängen der Bildquelle entspricht, wird dabei zum Teil in Richtung des Laserscanners 104 gebeugt, was hier vernachlässigt wird. Weiterhin hat die volumenholografische Streufläche 106 den Vorteil, dass sie in jedem Punkt eine optimal an die HUD-Optik angepasste Abstrahlcharakteristik aufweist, wodurch die Lichtausbeute im Vergleich zu einem HUD mit gleichen Abstrahlcharakteristika über alle Bildpunkte steigt.Furthermore, the volume holographic scattering surface 106 to the central beam inclined so that incident extraneous light is reflected out of the Nutzstrahlengang and strikes an absorber. This is possible because the volume hologram has smooth, specularly reflective surfaces. The spectral component of the incident extraneous light, which corresponds to the useful wavelengths of the image source, is thereby partly in the direction of the laser scanner 104 bent, which is neglected here. Furthermore, the volume holographic scattered surface has 106 the advantage that it has at each point optimally adapted to the HUD optics emission characteristic, whereby the light output increases compared to a HUD with the same emission characteristics over all pixels.

In 9 ist eine als Volumenhologramm realisierte Streufläche 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche in jedem Punkt eine unterschiedliche Streucharakteristik realisiert. Dadurch wird die Eyebox 102 optimal ausgeleuchtet. Verluste durch höhere Beugungsordnungen seien hier vernachlässigt und sind daher nicht eingezeichnet.In 9 is a scattered surface realized as a volume hologram 106 according to an embodiment of the present invention, which realizes a different Streussarakteristik in each point. This will make the eyebox 102 optimally lit. Losses due to higher diffraction orders are neglected here and are therefore not shown.

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. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments can be combined completely or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.

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.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008009095 A1 [0002]

Claims

Visual field display device ( 100 ) for projecting graphical information ( 800 ) for a viewer ( 310 ) in an eye area area ( 102 ) of the field of view display device ( 100 ), whereby the field of view display device ( 100 ) has the following features: a projector ( 104 ) for providing the graphical information ( 800 ) in the direction of an optical axis ( 108 ) of the field of view display device ( 100 ); and a projection surface unit ( 106 ) for converting the graphical information ( 800 ) into a real picture ( 802 ), wherein the projection surface unit ( 106 ) in the optical axis ( 108 ) between the projector ( 104 ) and an image output ( 110 ) of the field of view display device ( 100 ), wherein the projection surface unit ( 106 ) a volume hologram ( 111 ) with one on the eye area ( 102 ) scattering characteristic for the graphic information ( 800 ) or as a volume hologram ( 111 ) with one on the eye area ( 102 ) scattering characteristic for the graphic information ( 800 ) is executed.

Visual field display device ( 100 ) according to claim 1, wherein the projector ( 104 ) and the projection surface unit ( 106 ) are arranged such that the graphical information ( 800 ) on one of the image output ( 110 ) opposite side into the projection surface unit ( 106 ) and the image ( 802 ) on one of the image output ( 110 ) facing side of the projection surface unit ( 106 ) disappears.

Visual field display device ( 100 ) according to claim 1, wherein the projector ( 104 ) and the projection surface unit ( 106 ) are arranged such that the graphical information ( 800 ) on one of the image output ( 110 ) facing side in the projection surface unit ( 106 ) and the image ( 802 ) on the image output ( 110 ) facing side of the projection surface unit ( 106 ) disappears.

Visual field display device ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the projector ( 104 ) is designed to provide the graphical information ( 800 ) in the form of pixels of the image ( 802 ) on the projection surface unit ( 106 ) and the volume hologram ( 111 ) is formed such that without consideration of a higher diffraction order of each pixel of the projection surface unit ( 106 ) a radiation pyramid is spanned, which serves as the base area of the eye area ( 102 ) of the field of view display device ( 100 ) having.

Visual field display device ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the projection surface unit ( 106 ) on one of the image output ( 110 ) has a selectively reflecting surface which is responsible for the graphic information ( 800 ) and / or the real image ( 802 ) is permeable, in particular wherein the surface is at an angle to the optical axis ( 108 ) is employed.

Visual field display device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the volume hologram ( 111 ) is designed to provide the graphical information ( 800 ) by an angle, in particular wherein the angle deviates from a reflection angle and / or refraction angle of the projection surface unit ( 106 ).

Visual field display device ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the projector ( 104 ) a laser projector for providing the graphic information in columns and / or in rows ( 800 ).

Visual field display device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein in the optical axis ( 108 ) between the projection surface unit ( 106 ) and the image output ( 110 ) an imaging optics ( 304 ) is arranged to the image ( 802 ) and to the eye area ( 102 ).

Procedure ( 200 ) for projecting graphical information ( 800 ) for a viewer ( 310 ) in an eye area area ( 102 ) of a field of vision display device ( 100 ), the process ( 200 ) comprises the following steps: providing ( 202 ) of graphical information ( 800 ) in the direction of an optical axis ( 108 ) of the field of view display device ( 100 ); and sprinkling ( 204 ) of graphical information ( 800 ) on a projection surface unit ( 106 ), the graphical information ( 800 ) in a real picture ( 802 ), wherein the projection surface unit ( 106 ) in the optical axis ( 108 ) of the field of view display device ( 100 ) and a volume hologram ( 111 ) with one on the eye area ( 102 ) scattering characteristic for the information ( 800 ) or as a volume hologram ( 111 ) with one on the eye area ( 102 ) scattering characteristic for the information ( 800 ) is executed.

Computer program product with program code for carrying out the method ( 200 ) according to claim 9, when the program product is executed on a device.