DE102015225068A1

DE102015225068A1 - Head-up Display

Info

Publication number: DE102015225068A1
Application number: DE102015225068.7A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Kreipe; Yilmaz Efe
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2017-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-up Display aufweisend eine elektrooptische Anzeige (102) und einen ersten Spiegel (108, 110, 120), wobei mittels der elektrooptischen Anzeige (102) eine Bilddarstellung (106) erzeugbar ist, die über den ersten Spiegel (108, 110) wider einen Combiner (101) reflektierbar ist und so ein Strahlengang (S) von der Bilderzeugungseinrichtung (102) zum Combiner (101) realisierbar ist und so für einen Beobachter des Head-up Displays beim Blick auf den Combiner (101) sowohl die mittels der elektrooptischen Anzeige erzeugte Bilddarstellung (106) als virtuelles Bild (107) als auch die hinter dem Combiner (101) vorhandene Umwelt wahrnehmbar ist und der erste Spiegel (108, 110, 120) zur Veränderung der Lage des virtuellen Bildes um eine Drehachse (109, 111, 123) verdrehbar ausgestaltet ist, wobei die Drehachse (109, 111, 123) außerhalb des optischen Zentrums (122) des ersten Spiegels (108, 110, 120) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Head-up Display. Aus dem Stand der Technik sind Head-up Displays bekannt, die eine elektrooptische Anzeige, einen ersten Spiegel und einen Combiner aufweisen. Mittels der elektrooptischen Anzeige ist eine Bilddarstellung erzeugbar, die über den mindestens ersten Spiegel wider den Combiner reflektierbar ist. So ist ein Strahlengang von der Bilderzeugungseinrichtung zum Combiner realisierbar und so für einen Beobachter des Head-up Displays beim Blick auf den Combiner sowohl die mittels der Anzeige erzeugte Bilddarstellung als virtuelles Bild als auch die hinter dem Compiner vorhandene Umwelt wahrnehmbar. Dabei überlagert sich das virtuelle Bild über der realen Welt. Obwohl das virtuelle Bild für den Beobachter hinter dem Combiner zu schweben scheint, schaut der Beobachter in Wirklichkeit auf die elektrooptische Anzeige, wobei der Compiner ebenfalls als Spiegel wirkt. Deshalb gibt es nur einen kleinen Bereich, die sogenannte Eyebox, in der sich die Augen eines Beobachters finden müssen, um das virtuelle Bild wahrnehmen zu können. Deshalb ist der erste Spiegel zur Veränderung der Lage des virtuellen Bildes um eine Drehachse verdrehbar ausgestaltet. Im Stand der Technik liegt diese Drehachse innerhalb des optischen Zentrums (Mittenstrahl) des ersten Spiegels. Diese Ausgestaltung erfordert einen großen Bauraum, der in den üblichen Armaturenbrettern von Kraftfahrzeugen kaum vorhanden ist, da in den Armaturenbrettern beispielsweise auch sonstige Anzeigen, Verkabelungen und Schächte von Klimaanlagen vorhanden sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Head-up Display anzugeben, welches einen kleineren Bauraum erfordert gegenüber den im Stand der Technik bekannten Lösungen.
Diese Aufgabe wird dadurch erreicht, dass die Drehachse außerhalb des optischen Zentrums des ersten Spiegels angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass die einzelnen im Strahlengang des Head-up Displays angeordneten Bauelemente näher beieinander angeordnet sein können und so der erforderliche Bauraum des Head-up Displays reduziert werden kann.
Besonders bevorzugt ist es, die Drehachse von dem optischen Zentrum des ersten Spiegels in Richtung eines Randes des ersten Spiels zu verschieben, insbesondere bis zum Rand des ersten Spiegels. Weiter Platz kann eingespart werden, wenn die Drehachse von dem optischen Zentrum des ersten Spiegels vor einer aktive Fläche des ersten Spiegels verschoben ist. Durch eine Kombination der vorgenannten Verschiebungen kann eine optimale Raumeinsparung erreicht werden.
Wenn der Combiner als Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges ausgestaltet ist, wird kein zusätzliches Bauteil für den Combiner benötigt, somit auch kein zusätzlicher Bauraum. Weiterhin kann die Lage des virtuellen Bildes so optimal eingestellt werden.
Wenn der Combiner als separates Bauteil ausgestaltet ist, kann der erste Spiegel einfacher ausgestaltet sein, da dann der Combiner eine plane Oberfläche aufweisen kann und so der erste Spiegel keine Verzerrungen ausgleichen muss. Wenn dieser separate Combiner verschwenkbar angeordnet ist, kann er bei Nichtgebrauch verschwenkt werden und so beispielsweise die restlichen Bauteile des Head-up Displays verschließen.
Wenn der erste Spiegel asphärisch ausgestaltet ist, können Verzerrungen, die durch eine gewölbte Windschutzscheibe entstehen derart ausgeglichen werden, dass das virtuelle Bild unverzerrt erscheint.
Wenn im Strahlengang zwischen der elektrooptischen Anzeige und dem Combiner ein weiterer Spiegel angeordnet ist, kann ein entsprechend längerer Strahlengang realisiert werden, so dass das virtuelle Bild weiter entfernt hinter den Combiner liegt.
Wenn die Bilddarstellung auf der elektrooptischen Anzeige verzerrt erzeugbar ist, können Verzerrungen, die durch den ersten Spiegel nicht ausgeglichen werden können ausgeglichen werden, so dass das virtuelle Bild wieder unverzerrt erscheint.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Head-up Displays nach dem Stand der Technik
2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Head-up Displays
3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Head-up Displays
4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen ersten Spiegels
In 1 erkennt man eine teilweise Darstellung eines Kraftfahrzeuges 100 mit einer Windschutzscheibe 101, eine elektrooptische Anzeige 102, einen zweiten Spiegel 103, einen ersten Spiegel 104 mit einer Drehachse 105, eine Bilddarstellung 106, ein virtuelles Bild 107, einen Strahlengang S und ein Auge E eines ansonsten nicht dargestellten Beobachters des Head-up Displays. Die von der elektrooptischen Anzeige 102 erzeugte Bilddarstellung 106 wird über den zweiten Spiegel 103 zu dem ersten Spiegel 104 reflektiert, der erste Spiegel 104 reflektiert die Lichtstrahlen wider die Windschutzscheibe 101, die ebenfalls in ihrer Eigenschaft als Combiner die von dem ersten Spiegel 104 auftreffenden Lichtstrahlen in das Auge E eines Beobachters reflektieren, so dass bei dem Beobachter der Eindruck entsteht, dass er das virtuelle Bild 107 an der dargestellten Position wahrnimmt. Da der Beobachter mit seinem Auge E tatsächlich auch auf die elektrooptische Anzeige 102 schaut, muss je nach Lage des Auge E des Beobachters der Strahlengang ist durch ein Verdrehen des ersten Spiegels 104 um seine Drehachse so gedreht werden, dass der Strahlengang S auch zu dem Auge E gelangen kann. Im Stand der Technik ist diese Drehachse 105 wie dargestellt optischen Zentrum des ersten Spiegels 104 angeordnet.
In 2 erkennt man auch wie in 1 wieder das Kraftfahrzeug 100 mit der Windschutzscheibe 101, eine elektrooptische Anzeige 102, den zweiten Spiegel 103, das virtuelle Bild 107, den Strahlengang S und das Auge E eines Beobachters. Ein erster Spiegel 108 ist um eine Drehachse 109 verdrehbar, wobei die Drehachse 109 am Rand des ersten Spiegels 108 und vor dessen aktiver Fläche angeordnet ist. Hierdurch kann erforderlicher Bauraum verkleinert werden. Die Bilddarstellung 106 der elektrooptischen Anzeige 102 wird über den zweiten Spiegel 103 wider den ersten Spiegel 108 reflektiert und von dort über die Windschutzscheibe 101 in das Auge E des Beobachters reflektiert, so dass er das virtuelle Bild 107 an der dargestellten Position wahrnehmen kann.
In 3 erkennt man wieder das Kraftfahrzeug 100 mit der Windschutzscheibe 101, die elektrooptische Anzeige 102, die Bilddarstellung 106, den Strahlengang S, das virtuelle Bild 107 und das Auge E eines Beobachters. Weiterhin ist ein erster Spiegel 110 dargestellt, der um eine Drehachse 111 verdrehbar angeordnet ist. Die Drehachse 111 befindet sich vor der optisch aktiven Fläche des ersten Spiegels 110 außerhalb des nicht dargestellten optischen Zentrums des ersten Spiegels 110.
Die Bilddarstellung 106 der elektrooptischen Anzeige 102 wird von dem ersten Spiegel 110 wider die Windschutzscheibe 101 und von dort in das Auge E eines Beobachters reflektiert. So kann ein Beobachter seinem Auge E das virtuelle Bild 107 an der dargestellten Position wahrnehmen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde auf einen zweiten Spiegel verzichtet. So kann der erforderliche Bauraum weiter reduziert werden.
In 4 erkennt man einen ersten Spiegel 120 mit einer optisch aktiven Fläche (Spiegelfläche) 121, einem optischen Zentrum 122 des ersten Spiegels 120 und einer Drehachse 123 des ersten Spiegels 120. Weiterhin ist ein Mittelstrahl MS dargestellt, der vom optischen Zentrum 122 reflektiert wird. Die Drehachse 123 des ersten Spiegel 120 ist wie dargestellt vor der optisch aktiven Fläche 121 des ersten Spiegels 120 und an dessen Rand angeordnet. Eine starke Verschlechterung eines virtuellen Bildes wird trotz der Verlagerung der Drehachse 123 aus dem optischen Zentrum 122 vermieden. Kleinere Ungenauigkeiten können gegebenenfalls durch eine Vorverzerrung der Bilddarstellung 106 (in 2 und 3) ausgeglichen werden.

Claims

Head-up Display aufweisend eine elektrooptische Anzeige (102) und einen ersten Spiegel (108, 110, 120), wobei mittels der elektrooptischen Anzeige (102) eine Bilddarstellung (106) erzeugbar ist, die über den ersten Spiegel (108, 110) wider einen Combiner (101) reflektierbar ist und so ein Strahlengang (S) von der Bilderzeugungseinrichtung (102) zum Combiner (101) realisierbar ist und so für einen Beobachter des Head-up Displays beim Blick auf den Combiner (101) sowohl die mittels der elektrooptischen Anzeige erzeugte Bilddarstellung (106) als virtuelles Bild (107) als auch die hinter dem Combiner (101) vorhandene Umwelt wahrnehmbar ist und der erste Spiegel (108, 110, 120) zur Veränderung der Lage des virtuellen Bildes um eine Drehachse (109, 111, 123) verdrehbar ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (109, 111, 123) außerhalb des optischen Zentrums (122) des ersten Spiegels (108, 110, 120) angeordnet ist.
Head-up Display nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (109, 111, 123) von dem optischen Zentrum (122) des ersten Spiegels (108, 110, 120) in Richtung eines Randes des ersten Spiegels (108, 110, 120) verschoben ist.
Head-up Display nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (109, 111, 123) von dem optischen Zentrum (122) des ersten Spiegels (108, 110, 120) zum Rand des ersten Spiegels verschoben ist.
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (109, 111, 123) von dem optischen Zentrum (122) des ersten Spiegels (108, 110, 120) vor eine aktive Fläche (121) des ersten Spiegels (108, 110, 120) verschoben ist
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Combiner als Windschutzscheibe (101) eines Kraftfahrzeuges (100) ausgestaltet ist.
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Combiner als separates Bauteil eines Kraftfahrzeuges ausgestaltet ist.
Head-up Display nach vorstehenden Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Combiner verschwenkbar angeordnet ist
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spiegel (108, 110, 120) asphärisch ausgestaltet ist.
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Spiegel (103) im Strahlengang zwischen der elektrooptischen Anzeige (102) und dem Combiner (101) angeordnet ist.
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddarstellung (106) auf der elektrooptischen Anzeige (102) verzerrt erzeugbar ist.
Head-up Display nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddarstellung (106) auf der elektrooptischen Anzeige (102) derart verzerrbar ist, dass für den Beobachter die Bilddarstellung in Form des virtuellen Bildes (107) unverzerrt erscheint.