DE102016211823A1

DE102016211823A1 - Deflector for deflecting light on a windshield of a vehicle, windshield, head-up display system and sensor system

Info

Publication number: DE102016211823A1
Application number: DE102016211823.4A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Fiess; Stefanie Mayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2018-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Umlenkeinheit (100) zum Umlenken von Licht an einer Windschutzscheibe (110) eines Fahrzeugs (112). Die Umlenkeinheit (100) umfasst zumindest ein holografisch-optisches Einkoppelelement (102) zum Einkoppeln zumindest eines Lichtstrahls (108), zumindest ein holografisch-optisches Auskoppelelement (104) zum Auskoppeln des Lichtstrahls (108) und zumindest ein Lichtleitelement (106) zum Leiten des Lichtstrahls (108) zwischen dem Einkoppelelement (102) und dem Auskoppelelement (104). Das Einkoppelelement (102) und das Auskoppelelement (104) sind an unterschiedlichen Stellen des Lichtleitelements (106) angeordnet. Das Lichtleitelement (106) ist an der Windschutzscheibe (110) angeordnet oder anordenbar.The invention relates to a deflection unit (100) for deflecting light on a windshield (110) of a vehicle (112). The deflecting unit (100) comprises at least one holographic-optical coupling element (102) for coupling at least one light beam (108), at least one holographic-optical coupling-out element (104) for coupling out the light beam (108) and at least one light-conducting element (106) for conducting the Light beam (108) between the coupling element (102) and the decoupling element (104). The coupling element (102) and the coupling-out element (104) are arranged at different points of the light-guiding element (106). The light guide element (106) is arranged or can be arranged on the windshield (110).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.

Es sind Windschutzscheiben mit eingebetteten holografisch-optischen Elementen bekannt.There are windshields with embedded holographic-optical elements known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Umlenkeinheit zum Umlenken von Licht an einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, eine Windschutzscheibe, ein Head-up-Display-System, ein Sensorsystem, ein Verfahren zum Betreiben eines Head-up-Display-Systems sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a deflection unit for deflecting light on a windshield of a vehicle, a windshield, a head-up display system, a sensor system, a method for operating a head-up display system and a Method for operating a sensor system according to the main claims presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.

Es wird eine Umlenkeinheit zum Umlenken von Licht an einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs vorgestellt, wobei die Umlenkeinheit folgende Merkmale aufweist:
zumindest ein holografisch-optisches Einkoppelelement zum Einkoppeln zumindest eines Lichtstrahls;
zumindest ein holografisch-optisches Auskoppelelement zum Auskoppeln des Lichtstrahls; und
zumindest ein Lichtleitelement zum Leiten des Lichtstrahls zwischen dem Einkoppelelement und dem Auskoppelelement, wobei das Einkoppelelement und das Auskoppelelement an unterschiedlichen Stellen des Lichtleitelements angeordnet sind und wobei das Lichtleitelement an der Windschutzscheibe angeordnet oder anordenbar ist.A deflection unit for deflecting light on a windshield of a vehicle is presented, wherein the deflection unit has the following features:
at least one holographic-optical coupling element for coupling at least one light beam;
at least one holographic-optical decoupling element for decoupling the light beam; and
at least one light-guiding element for guiding the light beam between the coupling element and the coupling-out element, wherein the coupling element and the coupling-out element are arranged at different points of the light-guiding element and wherein the light-guiding element is arranged or can be arranged on the windshield.

Unter einer Windschutzscheibe kann eine Frontscheibe des Fahrzeugs verstanden werden. Unter einem Fahrzeug kann insbesondere ein Kraftfahrzeug wie etwa ein Pkw oder Lkw verstanden werden. Unter einem Ein- oder Auskoppelelement kann jeweils ein holografisch-optisches Element, kurz HOE, verstanden werden. Dabei kann es sich um ein holografisch aufgenommenes, lichtbeugendes Gitter handeln. Das Ein- oder Auskoppelelement kann etwa mit unterschiedlichen optischen Funktionen wie z. B. der einer Linse, eines Prismas oder eines Spiegels realisiert sein. Die Umlenkeinheit kann etwa an einem Rand der Windschutzscheibe befestigt oder befestigbar sein. Alternativ kann die Umlenkeinheit als integraler Bestandteil der Windschutzscheibe realisiert sein. Beispielsweise kann das Ein- oder Auskoppelelement an einer einem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs zugewandten Seite des Lichtleitelements angeordnet sein. So kann der Lichtstrahl beispielsweise in einen Strahlengang zu einem Fahrer des Fahrzeugs ausgekoppelt oder aus diesem Strahlengang eingekoppelt werden. Alternativ kann das Ein- oder Auskoppelelement auch an einer dem Fahrzeuginnenraum abgewandten Seite des Lichtleitelements angeordnet sein. Dadurch ist es beispielsweise möglich, von einer dem Fahrzeuginnenraum gegenüberliegenden Seite der Windschutzscheibe auf die Windschutzscheibe treffende Lichtstrahlen einzukoppeln oder Lichtstrahlen in diese Richtung auszukoppeln.Under a windshield, a windshield of the vehicle can be understood. A vehicle may, in particular, be understood as a motor vehicle, such as a car or truck. In each case a holographic-optical element, HOE for short, can be understood as being an input or output element. This can be a holographically recorded, diffractive grating. The input or output element can be about with different optical functions such. B. be realized of a lens, a prism or a mirror. The deflection unit can be fastened or fastened approximately at an edge of the windshield. Alternatively, the deflection can be realized as an integral part of the windshield. For example, the input or output coupling element may be arranged on a side of the light-guiding element facing a vehicle interior of the vehicle. For example, the light beam can be coupled out into a beam path to a driver of the vehicle or coupled in from this beam path. Alternatively, the input or output coupling element can also be arranged on a side of the light-guiding element facing away from the vehicle interior. As a result, it is possible, for example, to couple light beams impinging on the windscreen from a side of the windscreen opposite the vehicle interior, or to couple light beams in this direction.

Unter einem Lichtleitelement kann eine Wellenleiterstruktur verstanden werden. Beispielsweise kann das Lichtleitelement ausgebildet sein, um Lichtstrahlen entlang seiner Längsrichtung durch Reflexion, insbesondere durch Totalreflexion, innerhalb des Lichtleitelements zu leiten. Zu diesem Zweck kann das Lichtleitelement beispielsweise zumindest zwei Materialien mit je einem anderen Brechungsindex aufweisen. Ferner kann das Lichtleitelement beispielsweise als Lagenverbund aus zumindest zwei Lagen realisiert sein. Das Einkoppelelement und das Auskoppelelement können zueinander beanstandet oder aneinander angrenzend an dem Lichtleitelement angeordnet sein. Beispielsweise kann das Einkoppelelement an einem ersten Ende des Lichtleitelements und das Auskoppelelement an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Lichtleitelements angeordnet sein. Je nach Ausführungsform können sich die jeweiligen Haupterstreckungsebenen des Einkoppelelements und des Auskoppelelements im Wesentlichen parallel zueinander oder in unterschiedliche Richtungen erstrecken. Die Haupterstreckungsebenen können beispielsweise auch im Wesentlichen senkrecht aufeinanderstehen.A light-guiding element can be understood as a waveguide structure. For example, the light-guiding element can be designed to guide light rays along its longitudinal direction by reflection, in particular by total reflection, within the light-guiding element. For this purpose, the light-guiding element can have, for example, at least two materials each having a different refractive index. Furthermore, the light guide can be realized, for example, as a layer composite of at least two layers. The coupling element and the coupling-out element can be mutually objectionable or arranged adjacent to one another on the light-guiding element. For example, the coupling element can be arranged at a first end of the light-guiding element and the coupling-out element at a second end of the light-guiding element opposite the first end. Depending on the embodiment, the respective main extension planes of the coupling element and the coupling-out element may extend substantially parallel to one another or in different directions. The main extension planes can for example also be substantially perpendicular to each other.

Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass durch die Kombination einer Windschutzscheibe mit einer Umlenkeinheit zum Umlenken von Licht an der Windschutzscheibe, insbesondere etwa durch Anordnen der Umlenkeinheit im Bereich einer Scheibenwurzel, eine multifunktionale Nutzung der Windschutzscheibe ermöglicht wird. Insbesondere kann durch Anordnen der Umlenkeinheit im Bereich der Scheibenwurzel eine multifunktionale Sonnenbank für ein Head-up-Display-System oder ein Sensorsystem realisiert werden. So kann die Sonnenbank beispielsweise als zusätzliches Anzeigeelement zum Anzeigen von Fahrerinformationen oder als Lichtleiter für ein Kamerasystem, etwa zur Strahlumlenkung für eine (Nachtsicht-)Frontkamera oder eine Fahrerbeobachtungskamera, fungieren. Hierzu umfasst die Umlenkeinheit zumindest zwei holografisch-optische Elemente. Optional können die holografisch-optischen Elemente unterschiedliche optische Funktionen erfüllen, wodurch eine Mehrfachnutzung der Umlenkeinheit ermöglicht wird. Zudem kann durch die kompakte Bauform der Umlenkeinheit die Positionierung von Kameras oder Projektoren im Fahrzeug erleichtert werden.The approach described here is based on the finding that a multifunctional use of the windscreen is made possible by the combination of a windshield with a deflecting unit for deflecting light on the windshield, in particular by arranging the deflecting unit in the region of a windshield root. In particular, by arranging the deflection unit in the area of the lens root, a multifunctional sunbed for a head-up display system or a sensor system can be realized. For example, the sunbed can function as an additional display element for displaying driver information or as a light guide for a camera system, for example for beam deflection for a (night vision) front camera or a driver observation camera. For this purpose, the deflection unit comprises at least two holographic-optical elements. Optionally, the holographic-optical elements can perform different optical functions, thereby providing a Multiple use of the deflection is possible. In addition, the positioning of cameras or projectors in the vehicle can be facilitated by the compact design of the deflection unit.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Lichtleitelement eine erste Lage mit einem ersten Brechungsindex und eine zweite Lage mit einem von dem ersten Brechungsindex abweichenden zweiten Brechungsindex aufweisen. Hierbei können die erste Lage und die zweite Lage einander gegenüberliegend angeordnet sein, um eine Grenzfläche zum Umlenken des Lichtstrahls zu bilden. Die beiden Lagen können je aus einem anderen nicht lichtabsorbierenden Material gefertigt sein. Beispielsweise können die beiden Lagen miteinander zu einem Lagenverbund kombiniert sein. Je nach Ausführungsform kann der Lagenverbund als Teil der Windschutzscheibe, etwa als Teil einer Sonnenbank, realisiert sein. Durch diese Ausführungsform wird eine effiziente Weiterleitung der Lichtstrahlen zwischen dem Einkoppelelement und dem Auskoppelelement ermöglicht.According to one embodiment, the light-guiding element may have a first layer with a first refractive index and a second layer with a second refractive index different from the first refractive index. Here, the first layer and the second layer may be arranged opposite to each other to form an interface for deflecting the light beam. The two layers may each be made of another non-light-absorbing material. For example, the two layers can be combined together to form a layer composite. Depending on the embodiment, the layer composite can be realized as part of the windshield, for example as part of a sunbed. This embodiment enables efficient transmission of the light beams between the coupling element and the coupling-out element.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können das Einkoppelelement und das Auskoppelelement an der ersten Lage angeordnet sein. Die zweite Lage kann dem Einkoppelelement oder dem Auskoppelelement oder beiden Elementen gegenüberliegend angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Lage zwischen dem Einkoppelelement und dem Auskoppelelement angeordnet sein. Insbesondere kann die erste Lage an der Windschutzscheibe angeordnet oder anordenbar sein. Dadurch kann der Lichtstrahl mit geringem Fertigungsaufwand an unterschiedlichen Stellen des Lichtleitelements ein- oder ausgekoppelt werden.According to a further embodiment, the coupling element and the decoupling element can be arranged on the first layer. The second layer may be arranged opposite the coupling element or the coupling-out element or both elements. Additionally or alternatively, the second layer may be arranged between the coupling element and the coupling-out element. In particular, the first layer may be arranged on the windshield or be arrangeable. As a result, the light beam can be coupled in or out at different points of the light-guiding element with little manufacturing effort.

Es ist von Vorteil, wenn das Einkoppelelement und das Auskoppelelement auf einer der zweiten Lage abgewandten Seite der ersten Lage angeordnet sind. Dadurch kann der Lichtstrahl auf der der zweiten Lage abgewandten Seite der ersten Lage ein- und ausgekoppelt werden.It is advantageous if the coupling element and the decoupling element are arranged on a side facing away from the second layer of the first layer. As a result, the light beam can be coupled in and out on the side of the first layer facing away from the second layer.

Alternativ können das Einkoppelelement und das Auskoppelelement auf einer der zweiten Lage zugewandten Seite der ersten Lage angeordnet sein. Dadurch kann der Lichtstrahl auf der der zweiten Lage zugewandten Seite der ersten Lage ein- und ausgekoppelt werden.Alternatively, the coupling element and the coupling-out element can be arranged on a side of the first layer facing the second layer. As a result, the light beam can be coupled in and out on the side of the first layer facing the second layer.

Des Weiteren können das Einkoppelelement und das Auskoppelelement auf je einer anderen Seite der ersten Lage angeordnet sein. Dadurch kann der Lichtstrahl auf einer ersten Seite der ersten Lage eingekoppelt und auf einer von der ersten Seite abweichenden zweiten Seite der ersten Lage ausgekoppelt werden. Beispielsweise können die erste Seite und die zweite Seite einander gegenüberliegen oder aneinander angrenzen.Furthermore, the coupling element and the coupling-out element can each be arranged on a different side of the first layer. As a result, the light beam can be coupled in on a first side of the first layer and coupled out on a second side of the first layer deviating from the first side. For example, the first side and the second side may face each other or adjoin one another.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Einkoppelelement ausgebildet sein, um den Lichtstrahl derart auf die Grenzfläche zu lenken, dass ein Einfallswinkel des Lichtstrahls an der Grenzfläche größer oder gleich einem Grenzwinkel einer Totalreflexion an der Grenzfläche ist. Dadurch kann der Lichtstrahl besonders effizient zwischen dem Einkoppelelement und dem Auskoppelelement geleitet werden.According to a further embodiment, the coupling element can be designed to direct the light beam onto the boundary surface in such a way that an angle of incidence of the light beam at the interface is greater than or equal to a critical angle of total reflection at the interface. As a result, the light beam can be conducted particularly efficiently between the coupling element and the decoupling element.

Die Umlenkeinheit kann ferner zumindest eine lichtundurchlässige oder lichtabsorbierende Zusatzlage aufweisen. Die Zusatzlage kann an dem Lichtleitelement angeordnet sein. Unter einer Zusatzlage kann eine Lage verstanden werden, die ausgebildet ist, um die Transmission von Lichtstrahlen, insbesondere beispielsweise von UV-Strahlung, zu verhindern oder zumindest abzuschwächen. Bei der Zusatzlage kann es sich beispielsweise um eine Absorberfläche einer Sonnenbank der Windschutzscheibe handeln. Beispielsweise kann die Zusatzlage an einer einem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs zugewandten Seite des Lichtleitelements angeordnet sein. Die Zusatzlage kann beispielsweise derart an dem Lichtleitelement angeordnet sein, dass die zweite Lage zwischen der ersten Lage und der Zusatzlage angeordnet ist. Durch diese Ausführungsform kann die Transmission von Lichtstrahlen durch die Umlenkeinheit verhindert oder reduziert werden.The deflection unit can furthermore have at least one light-impermeable or light-absorbing additional layer. The additional layer can be arranged on the light guide. An additional layer can be understood to be a layer which is designed to prevent or at least to attenuate the transmission of light beams, in particular, for example, UV radiation. The additional layer may be, for example, an absorber surface of a sunbed of the windshield. For example, the additional layer may be arranged on a vehicle interior of the vehicle side facing the light guide. The additional layer may for example be arranged on the light-guiding element such that the second layer is arranged between the first layer and the additional layer. By this embodiment, the transmission of light beams can be prevented or reduced by the deflection unit.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn das Einkoppelelement oder das Auskoppelelement mit zumindest zwei unterschiedlichen optischen Funktionen realisiert ist. Unter einer optischen Funktion kann eine bestimmte holografische Struktur des Ein- oder Auskoppelelements verstanden werden, durch die Lichtstrahlen beispielsweise umgelenkt, geformt oder gefiltert werden können. Beispielsweise kann es sich bei einer solchen optischen Funktion um die Funktion eines Diffusors, einer Sammellinse oder eines Farbfilters handeln. Dadurch wird eine Mehrfachnutzung der Umlenkeinheit ermöglicht.It is also advantageous if the coupling element or the coupling-out element is realized with at least two different optical functions. An optical function can be understood as meaning a specific holographic structure of the input or output coupling element, by means of which light beams can be redirected, shaped or filtered, for example. For example, such an optical function may be the function of a diffuser, a condenser lens or a color filter. This allows multiple use of the deflection.

Von Vorteil ist auch, wenn das Auskoppelelement ausgebildet ist, um den Lichtstrahl in einen Strahlengang zu einem Fahrer des Fahrzeugs, insbesondere beispielsweise zu einem Sichtfeld des Fahrers, auszukoppeln. Zusätzlich oder alternativ kann das Einkoppelelement ausgebildet sein, um den Lichtstrahl aus dem Strahlengang zu dem Fahrer oder aus einem Strahlengang zu einem Umfeld des Fahrzeugs einzukoppeln. Dadurch kann die Umlenkeinheit als kompakter Lichtleiter zur Realisierung eines Head-up-Display-Systems oder eines Sensorsystems zur Fahrer- oder Umfelderfassung fungieren.It is also advantageous if the decoupling element is designed to decouple the light beam into a beam path to a driver of the vehicle, in particular, for example, to a field of vision of the driver. Additionally or alternatively, the coupling element can be designed to couple the light beam from the beam path to the driver or from a beam path to an environment of the vehicle. As a result, the deflecting unit can function as a compact optical waveguide for realizing a head-up display system or a sensor system for driver or surroundings detection.

Der hier beschriebene Ansatz schafft zudem eine Windschutzscheibe mit einer Umlenkeinheit gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen. Hierbei ist die Umlenkeinheit an der Windschutzscheibe angeordnet. Durch diese Ausführungsform kann ein Funktionsumfang der Windschutzscheibe erweitert werden.The approach described here also creates a windshield with a deflection unit according to one of the preceding embodiments. Here, the deflection is arranged on the windshield. By this embodiment, a functional scope of the windshield can be extended.

Ferner schafft der hier vorgestellte Ansatz ein Head-up-Display-System zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Fahrers eines Fahrzeugs, wobei das Head-up-Display-System folgende Merkmale aufweist:
zumindest eine Bilderzeugungseinheit zum Erzeugen zumindest eines das virtuelle Bild repräsentierenden Lichtstrahls; und
zumindest eine Umlenkeinheit gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Umlenkeinheit ausgebildet ist, um den Lichtstrahl in einen Strahlengang zu dem Sichtfeld umzulenken.Furthermore, the approach presented here creates a head-up display system for displaying a virtual image in a field of vision of a driver of a vehicle, the head-up display system having the following features:
at least one image generation unit for generating at least one light beam representing the virtual image; and
at least one deflection unit according to one of the preceding embodiments, wherein the deflection unit is designed to deflect the light beam in a beam path to the field of view.

Auf diese Weise kann die multifunktionale Sonnenbank ein reales Bild auf Höhe des Elements erzeugen, zusätzlich zum Head-up-Bild. Wird die Erfindung mit einem Head-up-Display kombiniert, wird die Funktionalität erweitert: Es wird ein virtuelles Bild vom Head-up-Display und ein reales Bild an der Scheibenwurzel auf der multifunktionalen Sonnenbank generiert.In this way, the multifunctional sunbed can create a real picture at the level of the element, in addition to the head-up image. If the invention combined with a head-up display, the functionality is expanded: It will generate a virtual image of the head-up display and a real image on the lens root on the multifunctional tanning bed.

Des Weiteren schafft der hier vorgestellte Ansatz ein Sensorsystem zum Erfassen eines Umfelds oder eines Fahrers eines Fahrzeugs, wobei das Sensorsystem folgende Merkmale aufweist:
zumindest einen optischen Sensor zum Erfassen des Umfelds und/oder des Fahrers; und
zumindest eine Umlenkeinheit gemäß der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Umlenkeinheit ausgebildet ist, um zumindest einen Lichtstrahl aus einem Strahlengang zu dem Umfeld und/oder aus einem Strahlengang zu dem Fahrer zu dem optischen Sensor umzulenken.Furthermore, the approach presented here creates a sensor system for detecting an environment or a driver of a vehicle, the sensor system having the following features:
at least one optical sensor for detecting the surroundings and / or the driver; and
at least one deflection unit according to the preceding embodiments, wherein the deflection unit is designed to deflect at least one light beam from a beam path to the environment and / or from a beam path to the driver to the optical sensor.

Gegenstand des hier vorgestellten Ansatzes ist zudem ein Verfahren zum Betreiben eines Head-up-Display-Systems gemäß einer vorstehenden Ausführungsform, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst:
Bereitstellen eines Ansteuersignals zum Ansteuern der Bilderzeugungseinheit, um den das virtuelle Bild repräsentierenden Lichtstrahl zu erzeugen.The object of the approach presented here is also a method for operating a head-up display system according to a preceding embodiment, the method comprising the following step:
Providing a drive signal for driving the image generation unit to generate the light beam representing the virtual image.

Schließlich schafft der hier vorgestellte Ansatz ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems gemäß einer vorstehenden Ausführungsform, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Einlesen eines von dem optischen Sensor unter Verwendung des von der Umlenkeinheit umgelenkten Lichtstrahls erzeugten Sensorsignals; und
Auswerten des Sensorsignals, um das Umfeld oder den Fahrer zu erfassen.Finally, the approach presented here provides a method for operating a sensor system according to a preceding embodiment, the method comprising the following steps:
Reading a sensor signal generated by the optical sensor using the light beam deflected by the diverter unit; and
Evaluate the sensor signal to detect the environment or the driver.

Diese Verfahren können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.These methods can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a control unit which is designed to execute, to control or to implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a control device, the object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.

Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the control unit can have at least one arithmetic unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and / or or at least a communication interface for reading or outputting data embedded in a communication protocol. The arithmetic unit may be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit may be a flash memory, an EPROM or a magnetic memory unit. The communication interface can be designed to read or output data wirelessly and / or by line, wherein a communication interface that can read or output line-bound data, for example, electrically or optically read this data from a corresponding data transmission line or output in a corresponding data transmission line.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains various functions of the control unit. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which is stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical disk Memory may be stored and used for carrying out, implementing and / or driving the steps of the method according to one of the embodiments described above, in particular when the program product or program is executed on a computer or a device.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer Umlenkeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 a schematic representation of a deflection unit according to an embodiment;

2 eine schematische Darstellung einer Umlenkeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel; 2 a schematic representation of a deflection unit according to an embodiment;

3 eine schematische Darstellung einer Umlenkeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3 a schematic representation of a deflection unit according to an embodiment;

4 eine schematische Darstellung eines Head-up-Display-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel; 4 a schematic representation of a head-up display system according to an embodiment;

5 eine schematische Darstellung eines Head-up-Display-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel; 5 a schematic representation of a head-up display system according to an embodiment;

6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Head-up-Display-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel; und 6 a flowchart of a method for operating a head-up display system according to an embodiment; and

7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. 7 a flowchart of a method for operating a sensor system according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger 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 favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Umlenkeinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Umlenkeinheit 100 umfasst ein holografisch-optisches Einkoppelelement 102 und ein holografisch-optisches Auskoppelelement 104. Beide Elemente 102, 104 sind an einem Lichtleitelement 106 angeordnet. Das Einkoppelelement 102 ist ausgebildet, um einen Lichtstrahl 108 in das Lichtleitelement 106 einzukoppeln. Das Lichtleitelement 106 ist ausgebildet, um den Lichtstrahl 108 vom Einkoppelelement 102 zum Auskoppelelement 104 zu leiten. Das Auskoppelelement 104 ist ausgebildet, um den Lichtstrahl 108 aus dem Lichtleitelement 106 auszukoppeln. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden holografisch-optischen Elemente 102, 104 zueinander beanstandet an einander gegenüberliegenden Enden des Lichtleitelements 106 angeordnet. 1 zeigt dabei einen Anwendungsfall für die Frontkamera, die nach vorne über die Windschutzscheibe und die Wellenleiterstruktur aus dem Fahrzeug schaut. Hierbei sind die holografisch optischen Elemente an der gleichen Seite des Lichtleiterelements angeordnet. 1 shows a schematic representation of a deflection 100 according to an embodiment. The deflection unit 100 comprises a holographic-optical coupling element 102 and a holographic-optical decoupling element 104 , Both elements 102 . 104 are on a light guide 106 arranged. The coupling element 102 is designed to receive a beam of light 108 in the light guide 106 couple. The light guide 106 is trained to the light beam 108 from the coupling element 102 to the coupling element 104 to lead. The decoupling element 104 is trained to the light beam 108 from the light guide 106 decouple. According to this embodiment, the two holographic-optical elements 102 . 104 complained to each other at opposite ends of the light guide 106 arranged. 1 shows an application for the front camera, looking forward over the windshield and the waveguide structure from the vehicle. Here, the holographic optical elements are arranged on the same side of the light guide element.

Das Lichtleitelement 106 mit den beiden holografisch-optischen Elementen 102, 104 ist an einer Windschutzscheibe 110 eines Fahrzeugs 112 angebracht, hier an einer einem Fahrzeuginnenraum 114 des Fahrzeugs 112 zugewandten Seite der Windschutzscheibe 110.The light guide 106 with the two holographic-optical elements 102 . 104 is on a windshield 110 of a vehicle 112 attached, here at a vehicle interior 114 of the vehicle 112 facing side of the windshield 110 ,

Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Umlenkeinheit 100 an einem einer Motorhaube 116 des Fahrzeugs 112 zugewandten Rand der Windschutzscheibe 110 angeordnet. Die beiden Elemente 102, 104 sind jeweils an einer der Windschutzscheibe 110 zugewandten Seite des Lichtleitelements 106 angeordnet, sodass sich die beiden Elemente 102, 104 zwischen der Windschutzscheibe 110 und dem Lichtleitelement 106 befinden. Das Einkoppelelement 102 ist an einem der Motorhaube 116 abgewandten Ende des Lichtleitelements 106 angeordnet, während das Auskoppelelement 104 an einem der Motorhaube 116 zugewandten Ende des Lichtleitelements 106 angeordnet ist.According to the in 1 the embodiment shown is the deflection unit 100 on one of a hood 116 of the vehicle 112 facing edge of the windshield 110 arranged. The two elements 102 . 104 are each on one of the windshield 110 facing side of the light guide 106 arranged so that the two elements 102 . 104 between the windshield 110 and the light guide 106 are located. The coupling element 102 is on one of the hood 116 remote end of the light guide 106 arranged while the decoupling element 104 on one of the bonnet 116 facing the end of the light guide 106 is arranged.

Benachbart zur Umlenkeinheit 100 ist eine Lichtfalle 118, auch glare trap genannt, angeordnet, die Komponente einer Head-up-Display-Einheit des Fahrzeugs 112 sein kann. Die Lichtfalle 118 ist ausgebildet, um das Einfallen von Lichtstrahlen in die Head-up-Display-Einheit zu verhindern.Adjacent to the deflection unit 100 is a light trap 118 , also called glare trap, arranged the component of a head-up display unit of the vehicle 112 can be. The light trap 118 is designed to prevent the collision of light rays in the head-up display unit.

Das Lichtleitelement 106 ist optional als Lagenverbund aus einer ersten Lage 120 mit einem ersten Brechungsindex n₁ und einer der ersten Lage gegenüberliegend angeordneten zweiten Lage 122 mit einem zweiten Brechungsindex n₂ realisiert. Hierbei sind die beiden holografisch-optischen Elemente 102, 104 an der ersten Lage 120 angeordnet, genauer an einer der zweiten Lage 120 abgewandten Seite der ersten Lage 120. Die zweite Lage 122 erstreckt sich beispielhaft über eine gesamte Breite der ersten Lage 120, sodass die zweite Lage 122 sowohl gegenüber als auch zwischen den beiden Elementen 102, 104 angeordnet ist. Alternativ können die beiden Lagen 120, 122 unterschiedlich dimensioniert sein, sodass beispielsweise die zweite Lage 120 lediglich einen Teilabschnitt der ersten Lage 120 abdeckt, wie dies in 3 gezeigt ist.The light guide 106 is optional as a layer composite from a first layer 120 with a first refractive index n ₁ and a second layer arranged opposite the first layer 122 realized with a second refractive index n ₂ . Here are the two holographic-optical elements 102 . 104 at the first location 120 arranged, more precisely at one of the second layer 120 opposite side of the first layer 120 , The second location 122 extends exemplarily over an entire width of the first layer 120 so the second layer 122 both opposite and between the two elements 102 . 104 is arranged. Alternatively, the two layers 120 . 122 be dimensioned differently, so that, for example, the second layer 120 only a portion of the first layer 120 covers, as in 3 is shown.

An einer Grenzfläche 124 zwischen den beiden Lagen 120, 122 wird der Lichtstrahl 108 je nach Einfallswinkel (total)reflektiert oder gebeugt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Einkoppelelement 102 ausgebildet, um den Lichtstrahl 108 derart auf die Grenzfläche 124 zu lenken, dass der Einfallswinkel des Lichtstrahls 108 größer oder gleich einem Grenzwinkel θ₁ einer Totalreflexion an der Grenzfläche 124 ist, wie dies in 1 der Fall ist. Der Lichtstrahl 108 wird dann entlang der Grenzfläche 124 in Richtung des Auskoppelelements 104 totalreflektiert. At an interface 124 between the two layers 120 . 122 becomes the light beam 108 depending on the angle of incidence (total) reflected or diffracted. According to one embodiment, the coupling element 102 trained to the light beam 108 so on the interface 124 to divert that the angle of incidence of the light beam 108 greater than or equal to a critical angle θ ₁ of total reflection at the interface 124 is like this in 1 the case is. The light beam 108 is then along the interface 124 in the direction of the decoupling element 104 totally reflected.

Eine der ersten Lage 120 abgewandte Seite der zweiten Lage 122 ist mit einer optionalen Zusatzlage 126 abgedeckt. Bei der Zusatzlage 126 handelt es sich beispielsweise um eine lichtabsorbierende Schicht zum Absorbieren von Sonnenstrahlung. Die Zusatzlage 126 kann als Absorberfläche einer Sonnenbank der Windschutzscheibe 110 realisiert sein. Alternativ ist die Zusatzlage 126 als lichtundurchlässige Schicht realisiert. Die Zusatzlage 126 kann mit den beiden Lagen 120, 122 zu dem Lagenverbund des Lichtleitelements 106 kombiniert sein.One of the first location 120 opposite side of the second layer 122 is with an optional additional layer 126 covered. At the additional position 126 For example, it is a light-absorbing layer for absorbing solar radiation. The additional situation 126 Can be used as the absorber surface of a sunbed of the windshield 110 be realized. Alternatively, the additional position 126 realized as an opaque layer. The additional situation 126 can with the two layers 120 . 122 to the layer composite of the light-guiding element 106 be combined.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug 112 mit einem Sensorsystem 128 realisiert, das neben der Umlenkeinheit 100 zumindest einen optischen Sensor 130 umfasst, hier eine Frontkamera zum Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs 112. Hierbei ist das Einkoppelelement 102 ausgebildet, um den Lichtstrahl 108 aus einem Strahlengang zu dem Umfeld einzukoppeln. Das Auskoppelelement 104 ist ausgebildet, um den Lichtstrahl 108 in einen Strahlengang zu dem optischen Sensor 130 auszukoppeln, sodass der optische Sensor 130 den Lichtstrahl 108 detektieren kann.In one embodiment, the vehicle is 112 with a sensor system 128 realized, in addition to the deflection unit 100 at least one optical sensor 130 includes, here a front camera for detecting an environment of the vehicle 112 , Here is the coupling element 102 trained to the light beam 108 from a beam path to the environment einkoppeln. The decoupling element 104 is trained to the light beam 108 in a beam path to the optical sensor 130 decouple so that the optical sensor 130 the light beam 108 can detect.

Alternativ kann das Auskoppelelement 104 an der dem Fahrzeuginnenraum 114 zugewandten Seite des Lichtleitelements 106 angeordnet sein, um den Lichtstrahl 108 aus einem Strahlengang zu einem Fahrer des Fahrzeugs 112 einzukoppeln. Der optische Sensor 130 fungiert hierbei etwa als Fahrerbeobachtungskamera zum Beobachten des Fahrers.Alternatively, the decoupling element 104 at the vehicle interior 114 facing side of the light guide 106 be arranged to the light beam 108 from a beam path to a driver of the vehicle 112 couple. The optical sensor 130 acts as a driver observation camera for observing the driver.

Die Umlenkeinheit 100 ist beispielsweise Teil einer multifunktionalen Sonnenbank. Die Multifunktionalität ist durch die Kombination aus einer Absorberfläche als Zusatzlage 126 und zwei sogenannten Edge-Lit-Hologrammen als den Elementen 102, 104 gegeben. Hierbei können in den beiden Elementen 102, 104 je nach Ausführungsbeispiel unterschiedliche optische Funktionen gespeichert sein.The deflection unit 100 is for example part of a multifunctional tanning bed. The multifunctionality is due to the combination of an absorber surface as an additional layer 126 and two so-called edge-lit holograms as the elements 102 . 104 given. This can be done in the two elements 102 . 104 depending on the embodiment, different optical functions may be stored.

Dadurch, dass die beiden Elemente 102, 104 als Edge-Lit-Hologramme realisiert sind, kann eine hohe Flexibilität bezüglich einer Bauform der Umlenkeinheit 100 erreicht werden. Hierbei wird der Lichtstrahl 108 mittels des Einkoppelelements 102 in die erste Lage 120 zum zugehörigen Winkel für die Totalreflexion gebeugt: θ₁ = arcsin(n₂/n₁) In that the two elements 102 . 104 As edge-lit holograms are realized, a high flexibility in terms of a design of the deflection 100 be achieved. Here, the light beam 108 by means of the coupling element 102 in the first location 120 bent to the corresponding angle for the total reflection: θ ₁ = arcsin (n ₂ / n ₁ )

Der Grenzwinkel θ₁ ist dabei durch den Brechungsindexübergang zwischen den beiden Lagen 120, 122 vorgegeben. Mittels des Auskoppelelements 104 wird der von der zweiten Lage 122 reflektierte Lichtstrahl 108 in einem definierten Winkel und mit einer definierten optischen Funktion gebeugt.The critical angle θ ₁ is the refractive index transition between the two layers 120 . 122 specified. By means of the decoupling element 104 becomes the second layer 122 reflected light beam 108 bent at a defined angle and with a defined optical function.

Der optische Sensor 130 kann somit über die beiden holografisch-optischen Elemente 102, 104, die an einer Rückseite der Sonnenbank angebracht sein können, aus dem System schauen.The optical sensor 130 can thus have the two holographic-optical elements 102 . 104 that can be installed on a back of the tanning bed, look out of the system.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Umlenkeinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die in 2 gezeigte Umlenkeinheit 100 entspricht im Wesentlichen der anhand von 1 gezeigten Umlenkeinheit, mit dem Unterschied, dass das Einkoppelelement 102 auf der der Windschutzscheibe 110 zugewandten Seite der ersten Lage 120 angeordnet ist, während das Auskoppelelement 104 auf der dem Fahrzeuginnenraum 114 zugewandten Seite der ersten Lage 120 angeordnet ist. Ähnlich wie in 1 sind die beiden Elemente 102, 104 hierbei an einander gegenüberliegenden Enden des Lichtleitelements 106 angeordnet, jedoch mit dem Unterschied, dass das Einkoppelelement 102 gemäß 2 an dem der Motorhaube 116 zugewandten Ende des Lichtleitelements 106 angeordnet ist, während das Auskoppelelement 104 an dem der Motorhaube 116 abgewandten Ende des Lichtleitelements 106 angeordnet ist. Die zweite Lage 122 liegt dem Einkoppelelement 102 gegenüber und erstreckt sich bis vor das Auskoppelelement 104. 2 shows a schematic representation of a deflection 100 according to an embodiment. In the 2 shown deflection unit 100 essentially corresponds to the basis of 1 shown deflection unit, with the difference that the coupling element 102 on the windshield 110 facing side of the first layer 120 is arranged while the decoupling element 104 on the vehicle interior 114 facing side of the first layer 120 is arranged. Similar to in 1 are the two elements 102 . 104 in this case at opposite ends of the light-guiding element 106 arranged, but with the difference that the coupling element 102 according to 2 on the hood 116 facing the end of the light guide 106 is arranged while the decoupling element 104 on the hood 116 remote end of the light guide 106 is arranged. The second location 122 lies the coupling element 102 opposite and extends to the decoupling element 104 ,

Die erste Lage 120 bildet mit der Windschutzscheibe 110 eine weitere Grenzfläche 200, die sich im Wesentlichen parallel zur Grenzfläche 124 erstreckt. Der Lichtstrahl 108 wird zwischen den beiden Grenzflächen 124, 200 wechselseitig totalreflektiert und gelangt so vom Einkoppelelement 102 zum Auskoppelelement 104, wo er in den Fahrzeuginnenraum 114 ausgekoppelt wird, hier in einen Strahlengang zu einem Sichtfeld eines Fahrers des Fahrzeugs 112.The first location 120 forms with the windshield 110 another interface 200 that are essentially parallel to the interface 124 extends. The light beam 108 is between the two interfaces 124 . 200 Mutual totally reflected and thus passes from the coupling element 102 to the coupling element 104 where he is in the vehicle interior 114 is decoupled, here in a beam path to a field of view of a driver of the vehicle 112 ,

Die Umlenkeinheit 100 ist gemäß 2 als Komponente eines Head-up-Display-Systems 202 realisiert, das neben der Umlenkeinheit 100 eine Bilderzeugungseinheit 204, hier einen Laserprojektor, zum Erzeugen des Lichtstrahls 108 umfasst. Der Lichtstrahl 108 repräsentiert hierbei ein reales Bild, das im Sichtfeld des Fahrers angezeigt werden soll. Mittels der Umlenkeinheit 100 kann der Lichtstrahl 108 von der Bilderzeugungseinheit 204 in den Fahrzeuginnenraum 114 umgelenkt werden. Hierbei kann das Einkoppelelement 102 als holografischer Strahlumlenker realisiert sein. Das Auskoppelelement 104 kann hingegen als holografischer Diffusor mit gerichteter Abstrahlcharakteristik realisiert sein.The deflection unit 100 is according to 2 as a component of a head-up display system 202 realized, in addition to the deflection unit 100 an image forming unit 204 , here a laser projector, for generating the light beam 108 includes. The light beam 108 This represents a real image that should be displayed in the field of vision of the driver. By means of the deflection unit 100 can the light beam 108 from the image forming unit 204 in the vehicle interior 114 be redirected. Here, the coupling element 102 be realized as a holographic beam deflector. The decoupling element 104 however, can be realized as a holographic diffuser with directional radiation characteristic.

Das Licht der Bilderzeugungseinheit 204 wird durch das Einkoppelelement 102 in die erste Lage 120 zum Winkel der Totalreflexion eingekoppelt. Das Auskoppelelement 104 weist gemäß 2 in Richtung des Fahrzeuginnenraums 114 und hat die optische Funktion eines holografischen Diffusors, der gerichtet Licht in eine definierte Position mit vorgegebenem Streuwinkel abstrahlt. The light of the imaging unit 204 is through the coupling element 102 in the first location 120 coupled to the angle of total reflection. The decoupling element 104 according to 2 in the direction of the vehicle interior 114 and has the optical function of a holographic diffuser, which emits directed light in a defined position with a predetermined scattering angle.

Über weitere geeignete Umlenkungen, die holografisch realisiert sein können, können auch andere Positionierungen der Bilderzeugungseinheit 204 oder des vorangehend anhand von 1 beschriebenen optischen Sensors realisiert werden.Other suitable deflections, which can be realized holographically, can also be used for other positions of the imaging unit 204 or the above with reference to 1 be realized described optical sensor.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Elemente 102, 104 mit unterschiedlichen optischen Funktionen für unterschiedliche Wellenlängen realisiert. Somit können beispielsweise chromatische Fehler ausgeglichen werden oder die Elemente 102, 104 an eine Farbkamera, etwa an einen Bayerfilter, angepasst werden.According to one embodiment, the elements 102 . 104 realized with different optical functions for different wavelengths. Thus, for example, chromatic errors can be compensated or the elements 102 . 104 adapted to a color camera, such as a Bayer filter.

Die optische Funktion des Auskoppelelements 104 kann dabei an eine jeweilige Anwendung angepasst sein. So kann das Auskoppelelement 104 beispielsweise mit der Funktion einer Sammellinse im sichtbaren Wellenlängenbereich oder auch im NIR-Bereich, d. h. im Wellelängenbereich nahen Infrarots, realisiert sein.The optical function of the decoupling element 104 can be adapted to a particular application. Thus, the decoupling element 104 For example, with the function of a converging lens in the visible wavelength range or in the NIR range, ie in the wavelength range near infrared, be realized.

Das Umlenkelement 100 kann beispielsweise als holografische NIR-Optik für eine Nachtsichtfunktion realisiert sein. Auch hier dient das Einkoppelelement 102 als Einkoppelhologramm in das Lichtleitelement 106. In dem Auskoppelelement 104 kann eine entsprechende optische Funktion gespeichert sein. Durch Multiplexing besteht zusätzlich die Möglichkeit, mehrere optische Funktionen in eine holografische Schicht des Auskoppelelements 104 zu schreiben. Je nach Ausführungsbeispiel kann das Einkoppelelement 102 oder das Auskoppelelement 104 als Schichtstapel aus mehreren holografischen Folien mit unterschiedlicher optischer Funktion realisiert sein.The deflecting element 100 can for example be realized as a holographic NIR optics for a night vision function. Again, the coupling element is used 102 as Einkoppelhologramm in the light guide 106 , In the decoupling element 104 a corresponding optical function can be stored. By multiplexing there is the additional possibility of multiple optical functions in a holographic layer of the decoupling element 104 to write. Depending on the embodiment, the coupling element 102 or the decoupling element 104 be realized as a layer stack of several holographic films with different optical function.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Umlenkeinheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu der vorangehend anhand von 2 beschriebenen Umlenkeinheit sind die beiden holografisch-optischen Elemente 102, 104 gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel auf der dem Fahrzeuginnenraum 114 zugewandten Seite der ersten Lage 120 angeordnet. Die zweite Lage 122 mit der darauf befindlichen optionalen Zusatzlage 126 ist zwischen den beiden Elementen 102, 104 angeordnet. Hierbei können die beiden Elemente 102, 104 jeweils an einen Rand der zweiten Lage 122 angrenzen. Eine solche Umlenkeinheit kann beispielsweise in einem oder als Head-Up-Display verwendet werden. 3 shows a schematic representation of a deflection 100 according to an embodiment. In contrast to the above with reference to 2 described deflecting unit are the two holographic-optical elements 102 . 104 according to the in 3 shown embodiment on the vehicle interior 114 facing side of the first layer 120 arranged. The second location 122 with the optional additional layer on top 126 is between the two elements 102 . 104 arranged. Here are the two elements 102 . 104 each to an edge of the second layer 122 adjoin. Such a deflection unit can be used, for example, in one or as a head-up display.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Head-up-Display-Systems 202 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa eines Head-up-Display-Systems, wie es vorangehend anhand von 2 beschrieben ist. Gezeigt ist die Umlenkeinheit 100 mit dem Einkoppelelement 102, hier ein Einkoppelhologramm zur Strahlumlenkung für die Wellenleitung durch das Lichtleitelement 106, und dem Auskoppelelement 104, hier ein Auskoppelhologramm zur Strahlumlenkung und Streuung des Lichtstrahls 108 bei der Auskopplung aus dem Lichtleitelement 106. Die Umlenkeinheit 100 ist in einem Bereich einer Sonnenbank der Windschutzscheibe 110 angeordnet. 4 zeigt somit eine multifunktionale Sonnenbank zur Realisierung eines zusätzlichen Anzeigeelements mit einem Laserprojektor als Bilderzeugungseinheit 204. 4 shows a schematic representation of a head-up display system 202 according to an embodiment, such as a head-up display system, as described above with reference to 2 is described. Shown is the deflection unit 100 with the coupling element 102 , Here is a Einkoppelhologramm for beam deflection for the waveguide through the light guide 106 , and the decoupling element 104 , here a Auskoppelhologramm for beam deflection and scattering of the light beam 108 in the decoupling from the light guide 106 , The deflection unit 100 is in an area of a sunbed of the windshield 110 arranged. 4 Thus shows a multifunctional sunbed for the realization of an additional display element with a laser projector as an image forming unit 204 ,

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Head-up-Display-Systems 202 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa eines vorangehend anhand der 2 bis 4 beschriebenen Head-up-Display-Systems. Gezeigt ist ein mögliches Design für ein holografisches Windschutzscheiben-Head-up-Display, bei dem die Zusatzlage 126 in Form einer lichtabsorbierenden Fläche einer Sonnenbank 500 direkt auf die Windschutzscheibe 110 aufgebracht ist. Hierbei ist die Umlenkeinheit als Teil der Sonnenbank 500 realisiert. Das Head-up-Display-System 202 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einer laserbasierten Bilderzeugungseinheit 204 mit Ultra-HD-Imager realisiert. Gezeigt sind ferner eine Head-up-Display-Optik 502 sowie die Lichtfalle 118. In die Windschutzscheibe 110 ist ein optionales Off-Axis-Hologramm 504 eingebettet. 5 shows a schematic representation of a head-up display system 202 according to an embodiment, such as one above based on the 2 to 4 described head-up display system. Shown is a possible design for a holographic windshield head-up display, in which the additional layer 126 in the form of a light absorbing surface of a sunbed 500 directly on the windshield 110 is applied. Here, the deflection is as part of the tanning bed 500 realized. The head-up display system 202 is according to this embodiment with a laser-based image forming unit 204 realized with Ultra HD Imager. Shown are also a head-up display optics 502 as well as the light trap 118 , In the windshield 110 is an optional off-axis hologram 504 embedded.

In 5 sind verschiedene Komponenten des Head-up-Display-Systems 202 mit einem zusätzlichen holografischen Element 504 in der Windschutzscheibe 110 schematisch dargestellt. Die komplexe Head-up-Display-Optik 502 ist dabei vereinfacht durch einen Spiegel dargestellt. Die Bilderzeugungseinheit 204, auch picture generating unit oder PGU genannt, basiert beispielsweise auf einem RGB-Lasermodul, einem hochauflösenden Imager, einem Objektiv und einer Streufläche.In 5 are different components of the head-up display system 202 with an additional holographic element 504 in the windshield 110 shown schematically. The complex head-up display optics 502 is shown simplified by a mirror. The image generation unit 204 , also called picture generating unit or PGU, is based, for example, on an RGB laser module, a high-resolution imager, a lens and a scattering surface.

Zur Vermeidung von Sonnenreflexionen sind die Lichtfalle 118 und die Sonnenbank 500 im System 202 integriert. Durch die Lichtfalle 118 und die Sonnenbank 500 kann vermieden werden, dass Licht von außen durch Reflexion an der Head-up-Display-Optik 502 in das Sichtfeld des Fahrers gelangt.To avoid solar reflections are the light trap 118 and the tanning bed 500 in the system 202 integrated. Through the light trap 118 and the tanning bed 500 can be avoided, that light from the outside by reflection on the head-up display optics 502 gets into the driver's field of vision.

Je nach Ausführungsbeispiel bietet die Umlenkeinheit 100 die Möglichkeit einer freien Positionierung und Konstruktion der Bilderzeugungseinheit 204 oder des optischen Sensors 130. So können diese wie in den 1 und 2 gezeigt in einem Motorinnenraum des Fahrzeugs 112 positioniert sein. Eine Länge der durch die beiden Elemente 102, 104 gebildeten holografischen Wellenleiterstruktur kann dabei beliebig gewählt werden und an die Fahrzeuggeometrie angepasst sein. Hierbei sind nicht nur vertikale, sondern auch horizontale Anordnungen der Umlenkeinheit 100, etwa durch Positionierung der Bilderzeugungseinheit 204 oder des optischen Sensors in einer A-Säule des Fahrzeugs 112, möglich.Depending on the embodiment, the deflection unit 100 the possibility of free positioning and construction of the imaging unit 204 or the optical sensor 130 , So can these as in the 1 and 2 shown in an engine compartment of the vehicle 112 be positioned. A length of through the two elements 102 . 104 formed holographic waveguide structure can be chosen arbitrarily and adapted to the vehicle geometry. Here are not only vertical, but also horizontal arrangements of the deflection 100 , for example by positioning the image forming unit 204 or the optical sensor in an A pillar of the vehicle 112 , possible.

Bei Verwendung der Umlenkeinheit 100 in Kombination mit einem Frontsicht- oder Fahrerbeobachtungskamerasystem kann das Auskoppelelement 104 als reines Umlenkelement ausgeführt sein.When using the deflection unit 100 in combination with a front-view or driver observation camera system, the decoupling element 104 be designed as a pure deflecting element.

6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Betreiben eines Head-up-Display-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa eines Head-up-Display-Systems, wie es vorangehend anhand der 2 bis 5 beschrieben ist. Das Verfahren 600 umfasst einen Schritt 610, in dem ein Ansteuersignal zum Ansteuern der Bilderzeugungseinheit bereitgestellt wird. Unter Verwendung des Ansteuersignals erzeugt die Bilderzeugungseinheit einen Lichtstrahl, der ein im Sichtfeld des Fahrers anzuzeigendes reales Bild repräsentiert. Der Lichtstrahl wird mittels der an der Windschutzscheibe angebrachten Umlenkeinheit des Head-up-Display-Systems in das Sichtfeld des Fahrers umgelenkt, sodass dieser zusätzlich zum virtuellen Bild des Head-Up Displays ein reales Bild an Element 500 wahrnehmen kann. 6 shows a flowchart of a method 600 for operating a head-up display system according to an embodiment, such as a head-up display system, as described above with reference to FIG 2 to 5 is described. The procedure 600 includes a step 610 in which a drive signal for driving the image generation unit is provided. Using the drive signal, the image generation unit generates a light beam representing a real image to be displayed in the driver's field of view. The light beam is deflected by means of the mounted on the windshield deflection unit of the head-up display system in the driver's field of vision, so that this in addition to the virtual image of the head-up display a real picture element 500 can perceive.

7 zeigt ein Ablaufdiagramm als Verfahren 700 zum Betreiben eines Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa eines Sensorsystems, wie es vorangehend anhand von 1 beschrieben ist. Das Verfahren 700 umfasst einen Schritt 710, in dem ein von dem optischen Sensor unter Verwendung des von dem Auskoppelelement ausgekoppelten Lichtstrahls erzeugtes Sensorsignal eingelesen wird. Je nach Ausführungsbeispiel der Umlenkeinheit repräsentiert der Lichtstrahl entweder das Umfeld oder den Fahrer des Fahrzeugs. In einem weiteren Schritt 720 wird das Sensorsignal ausgewertet, um das Umfeld bzw. den Fahrer zu erfassen. 7 shows a flowchart as a method 700 for operating a sensor system according to an exemplary embodiment, for example a sensor system, as described above with reference to FIG 1 is described. The procedure 700 includes a step 710 in which a sensor signal generated by the optical sensor using the light beam coupled out from the decoupling element is read in. Depending on the exemplary embodiment of the deflection unit, the light beam represents either the environment or the driver of the vehicle. In a further step 720 the sensor signal is evaluated to detect the environment or the driver.

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.

Claims

Deflection unit ( 100 ) for deflecting light on a windshield ( 110 ) of a vehicle ( 112 ), wherein the deflection unit ( 100 ) has the following features: at least one holographic-optical coupling element ( 102 ) for coupling at least one light beam ( 108 ); at least one holographic-optical decoupling element ( 104 ) for decoupling the light beam ( 108 ); and at least one light-guiding element ( 106 ) for guiding the light beam ( 108 ) between the coupling element ( 102 ) and the decoupling element ( 104 ), wherein the coupling element ( 102 ) and the decoupling element ( 104 ) at different locations of the light guide element ( 106 ) are arranged and wherein the light guide ( 106 ) on the windshield ( 110 ) is arranged or can be arranged.

Deflection unit ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the light-guiding element ( 106 ) a first layer ( 120 ) having a first refractive index (n ₁ ) and a second layer ( 122 ) having a second refractive index (n ₂ ) deviating from the first refractive index (n ₁ ), the first layer ( 120 ) and the second layer ( 122 ) are arranged opposite one another to form an interface ( 124 ) for deflecting the light beam ( 108 ) to build.

Deflection unit ( 100 ) according to claim 2, characterized in that the coupling element ( 102 ) and the decoupling element ( 104 ) at the first position ( 120 ), the second layer ( 122 ) the coupling element ( 102 ) and / or the decoupling element ( 104 ) opposite and / or between the coupling element ( 102 ) and the decoupling element ( 104 ), in particular wherein the first layer ( 120 ) on the windshield ( 110 ) is arranged or can be arranged.

Deflection unit ( 100 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the coupling element ( 102 ) and the decoupling element ( 104 ) on one of the second layer ( 122 ) facing away from the first layer ( 120 ) are arranged.

Deflection unit ( 100 ) According to claim 2 or 3, characterized in that the coupling element ( 102 ) and the decoupling element ( 104 ) on one of the second layer ( 122 ) facing side of the first layer ( 120 ) are arranged.

Deflection unit ( 100 ) According to claim 2 or 3, characterized in that the coupling element ( 102 ) and the decoupling element ( 104 ) on either side of the first layer ( 120 ) are arranged.

Deflection unit ( 100 ) according to one of claims 2 to 6, characterized in that the coupling element ( 102 ) is adapted to the light beam ( 108 ) so on the interface ( 124 ) that an angle of incidence of the light beam ( 108 ) at the interface ( 124 ) greater than or equal to a critical angle (θ ₁ ) of total internal reflection at the interface ( 124 ).

Deflection unit ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one light-impermeable or light-absorbing additional layer ( 126 ), the additional position ( 126 ) on the light guide element ( 106 ) is arranged.

Deflection unit ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling element ( 102 ) and / or the decoupling element ( 104 ) is realized with at least two different optical functions.

Deflection unit ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling element ( 104 ) is adapted to the light beam ( 108 ) in a beam path to a driver of the vehicle ( 112 ), and / or the coupling element ( 102 ) is adapted to the light beam ( 108 ) from a beam path to a driver of the vehicle ( 112 ) and / or from a beam path to an environment of the vehicle ( 112 ).

Windscreen ( 110 ) with a deflection unit ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the deflection unit ( 100 ) on the windshield ( 110 ), in particular on an edge of the windshield ( 110 ) is arranged.

Head-up display system ( 202 ) for displaying a virtual image in a field of view of a driver of a vehicle ( 112 ), the head-up display system ( 202 ) has the following features: at least one imaging unit ( 204 ) for generating at least one light beam representing the virtual image ( 108 ); and at least one deflection unit ( 100 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the deflection unit ( 100 ) is adapted to the light beam ( 108 ) to deflect in a beam path to the field of view.

Sensor system ( 128 ) for detecting an environment and / or a driver of a vehicle ( 112 ), wherein the sensor system ( 128 ) has the following features: at least one optical sensor ( 130 ) for detecting the environment and / or the driver; and at least one deflection unit ( 100 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the deflection unit ( 100 ) is formed to at least one light beam ( 108 ) from a beam path to the surroundings and / or from a beam path to the driver to the optical sensor ( 130 ) to divert.

Procedure ( 600 ) for operating a head-up display system ( 202 ) according to claim 12, wherein the method ( 600 ) comprises the step of: providing ( 610 ) of a drive signal for driving the image generation unit ( 204 ) to the light beam representing the virtual image ( 108 ) to create.

Procedure ( 700 ) for operating a sensor system ( 128 ) according to claim 13, wherein the method ( 700 ) includes the following steps: reading in ( 710 ) one of the optical sensor ( 130 ) using the deflection unit ( 100 ) deflected light beam ( 108 ) generated sensor signal; and evaluation ( 720 ) of the sensor signal to detect the environment and / or the driver.