DE102013218108B4

DE102013218108B4 - Head-up-Display

Info

Publication number: DE102013218108B4
Application number: DE102013218108.6A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Finger; Willi Juschtschenko; Hans-Peter Kreipe; Heinrich-Jochen Blume; Thorsten Alexander Kern
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2033-09-11
Also published as: DE102013218108A1; WO2015036363A1

Abstract

Head-up-Display mit einer Bilderzeugungseinrichtung (1), die ein reales Bild erzeugt und wobei die Lichtstrahlen des realen Bildes über zwei Spiegel (2; 3) zu einem Combiner reflektiert werden und so einen Strahlengang (SG) bilden und von dort in Richtung eines Beobachters reflektiert werden, so dass der Beobachter ein virtuelles Bild (I) hinter dem Combiner wahrnehmen kann, wobei der eine Spiegel (2) zwei direkt aneinander angrenzende Krümmungsfelder (2a; 2b) mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweist, und den zwei Krümmungsfeldern (2a; 2b) unterschiedliche Bereiche der Bilderzeugungseinrichtung (1) zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Head-up-Display mit einer Bilderzeugungseinrichtung, die ein reales Bild erzeugt und wobei die Lichtstrahlen des realen Bildes über mindestens einen Spiegel zu einem Combiner reflektiert werden und so einen Strahlengang bilden und von dort in Richtung eines Beobachters reflektiert werden, so dass der Beobachter ein virtuelles Bild hinter dem Combiner wahrnehmen kann.
Aus dem Stand der Technik sind derartige Head-up-Displays bekannt, mit denen ein imaginäres Bild aus zwei Teilbereichen zusammengesetzt ist, wobei sich die Teilbereiche der imaginären Bilder in zwei verschiedenen Entfernungen von dem Combiner wahrgenommen werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass diese Head-up-Displays zwei Bilderzeugungseinrichtungen und einen halbdurchlässigen Spiegel aufweisen, wobei das Bild einer Bilderzeugungseinrichtung von dem halbdurchlässigen Spiegel reflektiert wird, und das Bild der anderen Bilderzeugungseinrichtung durch den halbdurchlässigen Spiegel gesandt werden und die Strahlengänge der beiden Bilder eine unterschiedliche Länge aufweisen. Dieser Aufbau erfordert durch die beiden Bilderzeugungseinrichtungen und die Positionierung des halbtransparenten Spiegels im Zusammenwirken mit den beiden Bilderzeugungseinrichtungen einen großen räumlichen Aufwand, der in derzeit üblichen Armaturenbrettern, insbesondere von Personenkraftfahrzeugen kaum vorgefunden werden kann.
Aus DE 10 2012 206 962 A1 ist ein Head-up-Display mit einer Bilderzeugungseinrichtung bekannt, die ein reales Bild erzeugt und wobei die Lichtstrahlen des realen Bildes über einen Spiegel zu einem Combiner reflektiert werden und so einen Strahlengang bilden und von dort in Richtung eines Beobachters reflektiert werden, so dass der Beobachter ein virtuelles Bild hinter dem Combiner wahrnehmen kann, wobei der Spiegel zwei Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungsfeldern aufweist, und den unterschiedlichen Krümmungsfeldern unterschiedliche Bereiche der Bilderzeugungseinrichtung zugeordnet sind. Die unterschiedlichen Krümmungsfelder sind dort getrennt voneinander angeordnete optische Grenzflächen, die wellenlängenselektiv sind, also Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, und Licht anderer Wellenlängen passieren lassen. Die unterschiedlichen Bereiche der Bilderzeugungseinrichtung erzeugen daher Bilder jeweils unterschiedlicher Farbe
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Head-up-Display anzugeben, welches zwei verschiedene Bildebenen aufweist und einen geringeren Aufwand als der bereits bekannte Stand der Technik benötigt.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Ein Spiegel weist zwei Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungsfeldern auf, und den unterschiedlichen Krümmungsfeldern sind unterschiedliche Bereiche der Bilderzeugungseinrichtung zugeordnet. Hierdurch ergeben sich unterschiedlich lange wirksame Strahlengänge, da unterschiedliche Vergrößerungen vorliegen, so dass das für den Betrachter wahrnehmbare virtuelle Bild in zwei verschiedenen Bildebenen wahrnehmbar ist. Dadurch, dass diesen unterschiedlichen Krümmungsfeldern unterschiedliche Bereiche der Bilderzeugungseinrichtung zugeordnet sind, werden zwei Teilbilder realisiert, wobei das erste Teilbild in einer Bildebene wahrgenommen werden kann, die näher zu dem Combiner angeordnet ist und das zweite Teilbild in einer Ebene wahrgenommen werden kann, die weiter entfernt von dem Combiner wahrgenommen werden kann als das erste Teilbild.
Wenn der Combiner als separates Bauteil zwischen dem Beobachter und der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges ausgestaltet ist, müssen die Verzerrungen, die ansonsten durch eine Projektion an die Windschutzscheibe realisiert würden, nicht durch die Spiegel oder durch die Bilderzeugungseinrichtung kompensiert werden.
Wenn der Combiner Teil der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges ist, wird kein zusätzlicher Bauraum für einen separaten Combiner benötigt.
Durch eine Bilderzeugungseinrichtung, die das dargestellte Bild derart vorverzerrt, dass der Beobachter ein unverzerrtes imaginäres Bild wahrnehmen kann, wird die Realisierung des oder der Spiegel vereinfacht, da nicht alle durch die Windschutzscheibe verursachten Verzerrungen durch den oder die Spiegel kompensiert werden müssen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Head-up-Displays,
2 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Bilderzeugungseinrichtung.

Man erkennt in 1 eine Bilderzeugungseinrichtung 1, beispielsweise ein Flüssigkristalldisplay, einen ersten Spiegel 2 mit zwei unterschiedlichen Krümmungsfeldern 2a; 2b, einen zweiten Spiegel 3, eine Windschutzscheibe WS, ein Auge E eines Beobachters und ein imaginäres Bild I, welches einen ersten Bildbereich I1 und einen zweiten Bildbereich I2 aufweist. Die von der Bilderzeugungseinrichtung 1 generierten Lichtstrahlen werden über die Spiegel 2; 3 zur Windschutzscheibe WS reflektiert, von wo sie zum Auge E des Beobachters reflektiert werden, so dass er das imaginäre Bild I hinter der Windschutzscheibe WS wahrnehmen kann. Der Krümmungsradius des Krümmungsfeldes 2a ist geringer als der Krümmungsradius des Krümmungsfeldes 2b. So wird erreicht, dass die Bildteile der Bilderzeugungseinrichtung 1, die dem Krümmungsfeld 2a zugeordnet sind, in dem imaginären Bildbereich I1 wahrgenommen werden, der sich näher zur Windschutzscheibe befindet als der Bildbereich 12, in dem die Bildelemente wahrnehmbar sind, die von dem Krümmungsfeld 2b reflektiert werden. So kann ein Beobachter mit dem Auge E in zwei unterschiedlichen Ebenen Informationen des Head-up-Displays wahrnehmen.
Eine mögliche Verteilung der Bildbereiche ist in 2 zu sehen. So ist in 2 ein erster Bildbereich A von einem Bildbereich B an drei Seiten umgeben. Wenn der Spiegel 2 entsprechend aufgebaute Krümmungsfelder aufweist, kann von dem dargestellten Bild der Bildinhalt des Bildbereiches A in der ersten Bildebene I1 wahrgenommen werden und der Bildbereich B in der imaginären Bildebene 12. Es ist natürlich auch möglich, den ersten und zweiten Bildbereich gleich groß auszugestalten oder in jeder beliebigen Form, für die der Spiegel 2 entsprechend anpassbar ist, beispielsweise kann die Bildebene I1 etwa 2 bis 3 m von der Windschutzscheibe entfernt angeordnet sein und die Bildebene 12 in einer Bildebene angeordnet sein, die beispielsweise zwischen 7 und 15 m von der Windschutzscheibe entfernt angeordnet ist.
Diese letzt genannte Bildebene kann beispielsweise für den genannten Bereich dadurch erreicht werden, dass eine insgesamt schräge Projektion stattfindet, so dass, nicht wie in 1 dargestellt, die Bildebene senkrecht zu einem Untergrund verläuft, sondern beispielsweise in einem Winkel von ca. 20° bis 80° zum Untergrund