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Die Erfindung betrifft ein Head-up-Display, umfassend eine Bildquelle zur Ausgabe eines sichtbaren optischen Strahles, der von einem Hilfsspiegel und einem Fangspiegel auf eine Projektionsfläche umlenkbar ist, wobei der Fangspiegel unterhalb der Projektionsfläche angeordnet ist.
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Aus der
DE 10 2004 031 311 A1 ist eine Vorrichtung zur Darstellung von Informationen auf einer Projektionsfläche bekannt, welche ein optisches System umfasst, über das ein von einer Bildquelle erzeugbares Bild in veränderbaren Positionen auf die Projektionsfläche projizierbar ist. Unterhalb der Projektionsfläche ist ein als optischer Hohlspiegel ausgebildeter Fangspiegel angeordnet, welcher den von der Bildquelle ausgehenden sichtbaren Strahlengang reflektiert.
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Für Head-up-Displays mit einem großen Field of View und einem großen Bereich, in dem sich die Augen des Fahrers befinden müssen, damit das Bild, das virtuell auftritt, auch wirklich gesehen werden kann, wird ein großer Fangspiegel benötigt, der umso größer sein muss, je größer das Field of View oder der Bereich ist, in dem die Augen des Fahrers vorhanden sein müssen. Große Spiegel sind in der Herstellung jedoch sehr teuer, da Fangspiegel für Head-up-Displays aus einem einzigen Stück gefertigt werden. Mit zunehmender Größe steigen Kosten und Komplexität bei der Herstellung.
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Diese Probleme großer Spiegel sind mit dem Bau von großen Spiegelteleskopen vergleichbar, bei welchen der Spiegel aus diesen Gründen aus kleinen Teilsegmenten zusammengesetzt wird. Gemäß der
US 5,157,556 A ist ein großer Teleskopspiegel aus vielen kleinen Sechsecken wabenförmig zusammengesetzt. Die
EP 0 222 689 beschreibt einen Teleskopspiegel mittels einer Segmentierung mit Kreisen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Head-up-Display anzugeben, welches einen Fangspiegel aufweist, der einfach herzustellen ist und trotzdem groß ausgebildet werden kann.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe ist mit einem Head-up-Display dadurch gelöst, dass der Fangspiegel aus einzelnen Teilspiegelsegmenten zusammengesetzt ist. Bei solchen, aus einzelnen Teilspiegelsegmenten bestehenden Fangspiegeln ist eine gute Qualität bei der Darstellung von augmented reality in einem Head-up-Display erreichbar, wo virtuelle Objekte, wie beispielsweise Pfeile oder Markierungen, kontaktanalog mit der Realität überlagert werden. Der Fangspiegel ist somit in seiner Größe nicht mehr begrenzt und trotzdem mit relativ einfachen Mitteln und mit geringen Herstellungskosten herstellbar.
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Vorteilhafterweise sind in Abhängigkeit von einem zu bedienenden Projektionsbereich bestimmte Teilspiegelsegmente optisch höherwertig ausgebildet als andere. Dabei kann durch eine geschickte Wahl der Darstellung z. B. durch Unschärfe am Rand eines Pfeils oder einer Fahrzeugmarkierung geschickt versteckt werden, dass die optische Darstellung eines zusammengesetzten Spiegels nicht optimal ist. Somit können die speziellen Eigenschaften von augmented reality vorteilhaft für die Kostensenkung bei der Herstellung des Head-up-Displays ausgenutzt werden. Die einzelnen Teilspiegelsegmente, welche höherwertig ausgeführt sind als andere, sind erforderlich, wenn in den entsprechenden Sichtbereichen beispielsweise eine symbolische Darstellung notwendig ist.
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Vorteilhafterweise sind die einzelnen Teilspiegelsegmente gekrümmt ausgebildet. Durch diese gekrümmte Ausbildung der einzelnen Teilspiegelsegmente kommt der zusammengesetzte Fangspiegel seiner idealen Form nahe und gibt somit ein gutes Bild aus.
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In einer Alternative sind die einzelnen Teilspiegelsegmente planar ausgebildet. Dadurch wird zwar in der Zusammensetzung nur näherungsweise die eigentliche Form des idealen Fangspiegels erreicht, aber durch eine Kostensenkung bei der Herstellung des Head-up-Displays wird somit ein vorteilhafter Fangspiegel mit ausreichenden optischen Eigenschaften realisiert. Es besteht auch die Möglichkeit die Teilspiegelsegmente mit Stelleinheiten zu versehen, um diese unabhängig voneinander in eine gewünschte räumliche Position zu verdrehen, um Details des optischen Strahlenganges zu verbessern.
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In einer Ausführungsform sind die einzelnen Teilspiegelsegmente sechseckig oder rund ausgebildet, welche sich einfach herstellen und darüber hinaus sich auch wieder gut zu einem Hohlspiegel zusammensetzen lassen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das ein Head-up-Display umfasst. Das Head-up-Display ist dabei nach mindestens einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmal ausgebildet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung des Strahlenganges eines Head-up-Displays in einem Fahrzeug,
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2 Beispiele für einen aus Teilspiegelsegmenten zusammengesetzten Fangspiegel.
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In 1 ist ein Ausschnitt eines Fahrzeuges 1 dargestellt, welches eine Windschutzscheibe 3 umfasst. Im Fahrzeuginnenraum des Fahrzeuges 1 ist ein Head-up-Display angeordnet, welches eine, einen optisch sichtbaren Strahl aussendende Bildquelle 5 aufweist. Der optisch sichtbare Strahl wird dabei von einem ersten Spiegel 7 und einem Hohlspiegel 9, welcher als Fangspiegel bezeichnet wird, auf die Windschutzscheibe 3 umgelenkt. Dabei entsteht in der Windschutzscheibe 3 ein virtuelles Bild 11, welches vom Fahrer 13 wahrgenommen wird.
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Insbesondere bei der Darstellung von augmented reality in einem Head-up-Display werden virtuelle Objekte, wie Pfeile oder Markierungen von Fahrzeugen, kontaktanalog mit der Realität überlagert, so dass der Fahrer den Eindruck hat, dass diese virtuellen Objekte in der Umgebung tatsächlich vorhanden sind. Für diesen Zweck werden Hohlspiegel 9 mit großen Abmessungen benötigt.
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Der als Fangspiegel ausgebildete Hohlspiegel 9 besteht dabei aus einer Vielzahl einzelner Teilspiegelsegmente 13, 15, wie in 2 dargestellt. Die Teilspiegelsegmente 13 können dabei sechseckig sein und wabenförmig aneinander angeordnet werden (2a). Die Teilspiegelsegmente 15 können auch rund ausgebildet sein (2b). Jedes Teilspiegelsegment 13, 15 kann dabei entweder planar oder gekrümmt ausgebildet sein. Je nach Ausgestaltung ergibt sich eine bessere optische Qualität bei der gekrümmten Ausbildung der Teilspiegelsegmente oder eine schlechtere optische Qualität bei der planaren Ausbildung der Teilspiegelsegmente. Ebenso hat die Größe der Teilspiegelsegmente Einfluss auf die Qualität des virtuellen Bildes.
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Einzelne Teilspiegelsegmente des Hohlspiegels 9 werden optisch höherwertig ausgebildet als andere. Somit können entsprechende Sichtbereiche einer symbolischen Darstellung deutlicher mit den höherwertig ausgebildeten Teilspiegelsegmenten dargestellt werden. Durch eine geschickte Wahl der Darstellung, z. B. Unschärfen am Rand eines Pfeiles oder einer Fahrzeugmarkierung, wird kaschiert, dass die optische Darstellung eines zusammengesetzten Spiegels nicht optimal ist. Aufgrund dieser Tatsache werden die speziellen Eigenschaften von augmented reality vorteilhaft für die Kostensenkung bei der Herstellung des Head-up-Displays ausgenutzt.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 3
- Windschutzscheibe
- 5
- Bildquelle
- 7
- Spiegel
- 9
- Hohlspiegel
- 11
- virtuelles Bild
- 13
- Fahrer
- 15
- Teilspiegelsegment
- 17
- Teilspiegelsegment
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004031311 A1 [0002]
- US 5157556 A [0004]
- EP 0222689 [0004]
