DE102017212445A1 - Head-up-Display-Einheit und Verfahren zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit - Google Patents

Head-up-Display-Einheit und Verfahren zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit Download PDF

Info

Publication number
DE102017212445A1
DE102017212445A1 DE102017212445.8A DE102017212445A DE102017212445A1 DE 102017212445 A1 DE102017212445 A1 DE 102017212445A1 DE 102017212445 A DE102017212445 A DE 102017212445A DE 102017212445 A1 DE102017212445 A1 DE 102017212445A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
head
display unit
volume hologram
layer
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017212445.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Reinhold Fiess
Stefanie Mayer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102017212445.8A priority Critical patent/DE102017212445A1/de
Publication of DE102017212445A1 publication Critical patent/DE102017212445A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23—Head-up displays [HUD]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/40—Instruments specially adapted for improving the visibility thereof to the user, e.g. fogging prevention or anti-reflection arrangements
    • B60K35/415—Glare prevention
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/40—Instruments specially adapted for improving the visibility thereof to the user, e.g. fogging prevention or anti-reflection arrangements
    • B60K35/425—Anti-reflection arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/32—Holograms used as optical elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20—Optical features of instruments
    • B60K2360/25—Optical features of instruments using filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20—Optical features of instruments
    • B60K2360/29—Holographic features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20—Optical features of instruments
    • B60K2360/33—Illumination features
    • B60K2360/334—Projection means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
    • G02B2027/012—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility comprising devices for attenuating parasitic image effects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Head-up-Display-Einheit (100) mit einem Schichtverbund (102) aus zumindest einer Polarisationsfilterschicht (104) und einer Verzögerungsschicht (106), wobei der Schichtverbund (102) gegenüber einer Lichtdurchlassöffnung (108) der Head-up-Display-Einheit (100) angeordnet oder anordenbar ist, um durch die Lichtdurchlassöffnung (108) einfallendes Störlicht zu unterdrücken. Des Weiteren umfasst die Head-up-Display-Einheit (100) zumindest ein holografisch-optisches Volumenhologramm (110) zum Transmittieren von von einer Bilderzeugungseinheit (112) der Head-up-Display-Einheit (100) ausgesandtem Licht, wobei das Volumenhologramm (110) innerhalb der Head-up-Display-Einheit (100) zwischen der Bilderzeugungseinheit (112) und dem Schichtverbund (102) angeordnet oder anordenbar ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
  • Ein Head-up-Display besteht in der Regel aus einer Lichtquelle, einem Display und einer abbildenden Optik. Als Lichtquelle kann beispielsweise ein LED-Backlight zum Einsatz kommen, das ein Display hinterleuchtet, wo der entsprechende Anzeigeinhalt visualisiert wird. Eine nachfolgende Optik erzeugt dann das gewünschte virtuelle Bild für den Fahrer. Die Überlagerung des virtuellen Bildes mit der Umgebung lässt sich beispielsweise über eine Combinerscheibe oder die Windschutzscheibe erreichen. Der Fahrer sieht ein virtuelles Bild in einiger Entfernung, etwa in einer Entfernung von größer 2,5 m.
  • Zunehmend werden auch miniaturisierte Projektoren basierend auf DMD-, LCoS- oder Lasertechnologie eingesetzt. Weiterhin wird versucht, kontaktanaloge Head-up-Displays zu realisieren.
  • Beispielsweise kann ein Teil der Optik eines Head-up-Displays in Form eines Windschutzscheibenhologramms in die Windschutzscheibe integriert sein.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Head-up-Display-Einheit, ein Verfahren zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • Es wird eine Head-up-Display-Einheit mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
    • einem Schichtverbund aus zumindest einer Polarisationsfilterschicht und einer Verzögerungsschicht, wobei der Schichtverbund gegenüber einer Lichtdurchlassöffnung der Head-up-Display-Einheit angeordnet oder anordenbar ist, um durch die Lichtdurchlassöffnung einfallendes Störlicht zu unterdrücken; und
    • zumindest einem holografisch-optischen Volumenhologramm zum Transmittieren von von einer Bilderzeugungseinheit der Head-up-Display-Einheit ausgesandtem Licht, wobei das Volumenhologramm innerhalb der Head-up-Display-Einheit zwischen der Bilderzeugungseinheit und dem Schichtverbund angeordnet oder anordenbar ist.
  • Unter einer Head-up-Display-Einheit kann eine in ein Fahrzeug integrierbare Blickfeldanzeige zum Anzeigen von Informationen in Form virtueller Bilder in einem Blickfeld eines Fahrers verstanden werden. Die Head-up-Display-Einheit kann ein beispielsweise in ein Armaturenbrett des Fahrzeugs integrierbares Gehäuse mit der Lichtdurchlassöffnung aufweisen, wobei der Schichtverbund und das Volumenhologramm innerhalb des Gehäuses angeordnet sein können. Unter einer Polarisationsfilterschicht kann etwa eine als linearer Polarisator wirkende Schicht verstanden werden. Unter einer Verzögerungsschicht kann eine Verzögerungsplatte, auch Wellenplatte, Verzögerungsplättchen oder λ/n-Plättchen genannt, verstanden werden, beispielsweise in Form einer Retarderfolie. Unter einem holografisch-optischen Volumenhologramm kann beispielsweise ein Transmissionselement, ein transmissives Volumenhologramm oder ein holografisches Element verstanden werden. Dabei kann eine Strahlumlenkung nicht durch Brechung, sondern durch Beugung an einem Volumengitter vorgegeben sein. Das Volumenhologramm kann sowohl in Transmission als auch in Reflexion gefertigt sein, wobei Einfalls-, Ausfalls- oder Beugungswinkel je nach Bauform frei wählbar sein können. Beispielsweise kann ein entsprechendes holografisches Beugungsgitter in eine dünne Folie belichtet sein. Durch eine derartige Volumenbeugung kann dem Volumenhologramm zusätzlich noch eine charakteristische Wellenlängen- und Winkelselektivität oder auch eine Filterfunktion zugeordnet werden. Abhängig von einer Aufnahmebedingung wie beispielsweise Wellenlänge oder Winkel kann damit erreicht werden, dass nur Licht aus definierten Richtungen und mit definierten Wellenlängen an der Struktur gebeugt werden. Unter einer Bilderzeugungseinheit kann beispielsweise eine Projektionseinrichtung mit einer Lichtquelle und einem mittels der Lichtquelle hinterleuchtbaren Display verstanden werden. Alternativ kann es sich bei der Bilderzeugungseinheit auch um ein sogenanntes Mikroshutter-Display handeln, das beispielsweise mit einer Laserhinterleuchtung kombiniert sein kann.
  • Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass ein reflexionsmindernder Retarder und ein holografisch-optisches Element innerhalb eines Gehäuses eines Head-up-Displays miteinander kombiniert werden können. So kann durch Integration eines Transmissionshologramms in das Gehäuse des Head-up-Displays der Bauraum des Head-up-Displays im Vergleich zu konventionellen Head-up-Displays erheblich reduziert werden, beispielsweise um bis zu 50 Prozent. Insbesondere, d. h. in einer vorteilhaften Ausführungsform, können beispielsweise durch die Kombination aus einer Retarderfolie und einer Antireflexionsschicht auf dem Transmissionshologramm Reflexionen von Sonnenlicht an einer planen Oberfläche des Transmissionshologramms unterdrückt werden. Des Weiteren kann durch den hier beschriebenen Ansatz erreicht werden, dass die holografische Struktur des Transmissionshologramms aufgrund dessen Anordnung innerhalb der Head-up-Display-Einheit im Vergleich zu einem Hologramm in der Windschutzscheibe von außen nicht sichtbar ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Head-up-Display-Einheit beispielsweise eine AR-beschichtet, ebene holografische Linse als Volumenhologramm und eine darüber liegende Blendlichtfalle, auch Glare Trap genannt, mit integriertem Zirkularpolarisator bestehend aus Polfilter und Retarder zur Unterdrückung von Reflexionen umfassen.
  • Der hier vorgestellte Ansatz bietet den Vorteil, dass Einfallswinkel und Beugungswinkel flexibel an das System adaptiert werden können, wobei das Volumenhologramm, beispielsweise in Form einer holografischen Folie, beliebig formbar sein kann. Ferner kann dadurch eine Lichtleistungseinschränkung der bildgebenden Wellenlängen vermieden werden. Von Vorteil ist auch, dass eine Einbettung des Reflexionselements in die Windschutzscheibe entfallen kann. Somit kann Störlicht vermieden werden. Durch die Kombination mit einer Retarderfolie kann beispielsweise eine Unterdrückung von Sonnenrückreflexen von 1:16000 erreicht werden. Hierbei kann berücksichtigt werden, dass laut Vorgaben des Gesetzgebers die Transmission von Element im Sichtfeld des Fahrers (also Reflexionshologramme in Windschutzscheiben) oberhalb von 70% liegen soll. Daraus ergibt sich dafür eine maximale Beugungseffizienz für das Reflexionshologramm in der Windschutzscheibe von 30%. Der Ansatz mit Transmissionshologramm in der HUD-Box (HUD = Head-Up-Display = Sichtfeldanzeige) hat hier den Vorteil, dass die maximale Beugungseffizienz bei 100% liegen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Volumenhologramm eine Antireflexionsschicht aufweisen, auch AR-Coating genannt. Dadurch können Reflexionen an einer Oberfläche und Unterseite des Volumenhologramms vermieden werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Volumenhologramm als planparallele Platte ausgeformt sein. Dadurch kann das Volumenhologramm besonders kompakt ausgeführt werden.
  • Ferner kann das Volumenhologramm ausgebildet sein, um Kugelwellen in ebene Wellen umzuwandeln. Hierzu kann das Volumenhologramm beispielsweise mit einer geeigneten regelmäßigen oder unregelmäßigen Gitterstruktur realisiert sein. Dadurch kann die Bildqualität der Head-up-Display-Einheit verbessert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Schichtverbund als Zirkularpolarisator realisiert sein. Dadurch können auf einfache Weise zirkular polarisierte Lichtstrahlen erzeugt werden.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Polarisationsfilterschicht der Lichtdurchlassöffnung zugewandt ist oder, zusätzlich oder alternativ, die Verzögerungsschicht dem Volumenhologramm zugewandt ist. Dadurch kann erreicht werden, dass durch die Lichtdurchlassöffnung einfallendes Licht in zirkular polarisiertes Licht umgewandelt wird.
  • Insbesondere kann dabei die Polarisationsfilterschicht als linearer Polarisator realisiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Verzögerungsschicht als λ/4-Verzögerungsplatte realisiert sein. Dadurch kann der Schichtverbund mit geringem Aufwand als Zirkularpolarisator realisiert werden.
  • Zudem kann die Head-up-Display-Einheit mit einem Absorberelement zum Absorbieren des Störlichts realisiert sein. Dabei kann der Schichtverbund an dem Absorberelement angeordnet sein. Unter einem Absorberelement kann beispielsweise eine Spiegelbank verstanden werden. Durch diese Ausführungsform wird eine effiziente Absorption von durch die Lichtdurchlassöffnung einfallendem Störlicht ermöglicht.
  • Dabei kann der Schichtverbund an einer dem Volumenhologramm zugewandten Seite des Absorberelements angeordnet sein. Umgebungslicht wird beispielsweise an der Glaretrap zur Absorberfläche reflektiert und gelangt somit erst gar nicht ins HUD.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Absorberelement eine gekrümmte Oberfläche aufweisen. Dadurch kann die Effizienz des Absorberelements erhöht werden.
  • Zudem kann die Head-up-Display-Einheit die Bilderzeugungseinheit aufweisen. Die Bilderzeugungseinheit kann als Mikroshutter-Display realisiert sein. Beispielsweise kann das Mikroshutter in MEMS-Technologie gefertigt sein und eine Pixelgröße von 80 µm oder auch 20 µm aufweisen. Durch diese Ausführungsform kann eine zusätzliche Projektionsfläche entfallen. Somit können störende Lichtreflexionen in der Head-up-Display-Einheit vermieden werden.
  • Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • Bereitstellen eines Schichtverbunds aus zumindest einer Polarisationsfilterschicht und einer Verzögerungsschicht und zumindest eines holografisch-optischen Volumenhologramms; und
    • Anordnen des Schichtverbunds gegenüber einer Lichtdurchlassöffnung der Head-up-Display-Einheit, um durch die Lichtdurchlassöffnung einfallendes Störlicht zu unterdrücken, und Anordnen des Volumenhologramms innerhalb der Head-up-Display-Einheit zwischen einer Bilderzeugungseinheit der Head-up-Display-Einheit und dem Schichtverbund, um von der Bilderzeugungseinheit ausgesandtes Licht zu transmittieren.
  • Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
  • Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die 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 einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
  • Hierzu kann die Vorrichtung 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 Daten- oder 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.
  • Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung 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 der Vorrichtung 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.
  • 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.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Head-up-Display-Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 eine schematische Darstellung von Störlichtreflexen in einer Head-up-Display-Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 3 eine schematische Darstellung einer Head-up-Display-Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 4 eine schematische Darstellung eines Volumenhologramms gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    • 6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 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.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Head-up-Display-Einheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist eine schematische Darstellung einer Störlichtunterdrückung in der Head-up-Display-Einheit 100. Dazu umfasst die Head-up-Display-Einheit 100 einen Schichtverbund 102 aus einer Polarisationsfilterschicht 104 und einer Verzögerungsschicht 106. Der Schichtverbund 102 ist gegenüber einer Lichtdurchlassöffnung 108 der Head-up-Display-Einheit 100 angeordnet und ausgebildet, um durch die Lichtdurchlassöffnung 108 einfallendes Störlicht zu unterdrücken, das in 1 mit einem Sonnensymbol 109 angedeutet ist und beispielsweise eine Lichtstärke von 3,6 × 108 cd/m2 aufweist. Gegenüber dem Schichtverbund 102 ist ein holografisch-optisches Volumenhologramm 110 angeordnet, hier beispielhaft in Form einer planparallelen Platte. Das Volumenhologramm 110 ist ausgebildet, um von einer Bilderzeugungseinheit 112 ausgesandtes Licht zu transmittieren. Je nach Ausführungsbeispiel kann das Volumenhologramm 110 eine beliebige andere Form aufweisen. Je nach Anforderungen an das HUD (d. Head-up-Display-Einheit 100) können zusätzliche optische Elemente / Freiformspiegel im HUD verwendet werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Volumenhologramm 110, dessen Oberfläche optional mit einer Antireflexionsschicht 113 beschichtet ist, zwischen dem Schichtverbund 102 und der Bilderzeugungseinheit 112 angeordnet. Das Volumenhologramm 110 befindet sich somit innerhalb der Head-up-Display-Einheit 100. Die Antireflexionsschicht 113 weist beispielsweise eine Reflektivität von weniger als 1 Prozent auf.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Schichtverbund 102 an einem Absorberelement 114 der Head-up-Display-Einheit 100 angeordnet, hier beispielhaft in Form einer gekrümmten Spiegelbank, wobei die Polarisationsfilterschicht 104 zwischen dem Absorberelement 114 und der Verzögerungsschicht 106 angeordnet ist. Dabei folgen die beiden Schichten 104, 106 einer Kontur des Absorberelements 114, sodass auch die beiden Schichten 104, 106 entsprechend der Krümmung des Absorberelements 114 gekrümmt sind. Dabei ist die Verzögerungsschicht 106 dem Volumenhologramm 110 zugewandt, während das Absorberelement 114 der Lichtdurchlassöffnung 108 gegenüberliegt. Das Absorberelement 114 ist ausgebildet, um das einfallende Störlicht größtenteils zu absorbieren, bevor es über eine Windschutzscheibe 116 in Richtung eines Fahrers reflektiert werden kann. Mittels des Schichtverbunds 102, der insbesondere als Zirkularpolarisator mit einem linearen Polarisator als der Polarisationsschicht 104 und einem λ/4-Verzögerungspiättchen als der Verzögerungsschicht 106 realisiert ist, kann beispielsweise erreicht werden, dass weniger als 20 Prozent des einfallenden Störlichts reflektiert werden. Dieser Schichtverbund sorgt durch seine spezielle Anordnung zur Reduzierung des Störlichts.
  • Beispielhaft können für die in 1 gezeigte Head-up-Display-Einheit 100 folgende Lichtstärkewerte gemessen werden: I SL = 4,5 × 10 3 cd / m 2 ( @ 0,5 %  ReflAR )
    Figure DE102017212445A1_0001
     I SL = 9 × 10 3 cd / m 2 ( @ 1 %  ReflAR )
    Figure DE102017212445A1_0002
     I HUD = 1,4 × 10 4 cd / m 2
    Figure DE102017212445A1_0003
  • Vorteilhaft an dem hier vorgestellten Ansatz ist die Kombination aus einer Bauraumreduzierung durch die Verwendung eines planen Volumenhologramms 110, auch Transmissionshologramm oder kurz THOE genannt, und die Unterdrückung von Sonnenrückreflexen mittels der auf dem Volumenhologramm 110 aufgebrachten Antireflexionsschicht 113, auch AR-Coating genannt, der Verzögerungsschicht 106 und der Polarisationsfilterschicht 104. Durch die zusätzliche Kombination mit einem Mikroshutter-Display als Bilderzeugungseinheit 112 und einer Laserhinterleuchtung können nahezu störlichtfreie Head-up-Displays mit kleinem Bauraum und optimierter Bildgebereinheit realisiert werden.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung von Störlichtreflexen in einer Head-up-Display-Einheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa einer vorangehend anhand von 1 beschriebenen Head-up-Display-Einheit. Gezeigt sind die Bildgebereinheit 112, das Volumenhologramm 110, die Windschutzscheibe 116, eine dem Fahrer zugeordnete Eyebox 202, eine Freiformfläche 200 sowie eine Störlichtquelle 204.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Head-up-Display-Einheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu der vorangehend anhand der 1 und 2 beschriebenen Head-up-Display-Einheit ist die Head-up-Display-Einheit 100 gemäß 3 mit einer optionalen Polynomfläche 400 zum Falten eines Strahlengangs zwischen der Bilderzeugungseinheit 112 und dem Volumenhologramm 110 ausgestattet. Die Eyebox 202 weist beispielsweise eine Fläche von 130 × 130 mm2 auf.
  • In 3 ist der prinzipielle Ansatz eines holografischen Head-up-Displays mit Transmissionshologramm dargestellt. Dabei wird ein Teil der optischen Funktion als planes Transmissionshologramm realisiert, wodurch eine erhebliche Bauraumersparnis erreicht werden kann. Ein Beispiel für eine derartige optische Funktion ist in 4 dargestellt.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Volumenhologramms 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa eines vorangehend anhand der 1 bis 3 beschriebenen Volumenhologramms. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Volumenhologramm 110 ausgebildet, um eine Kugelwelle 500 in eine ebene Welle 502 umzuwandeln. Das Volumenhologramm 110 ist dazu beispielsweise als planparallele Platte ausgeformt. Die beiden Wellen 500, 502 sind beispielhaft durch jeweils drei Pfeile angedeutet.
  • Dabei wird beispielsweise divergentes Licht aus einem Winkel von 40° (gemessen zur Normalen des Volumenhologramms 110) an einem holografischen Gitter des Volumenhologramms 110 gebeugt, das das Licht in die ebene Welle 502 mit einem Ausfallswinkel von etwa 30° umwandelt. Somit gelangt das Licht bzw. die darzustellende Information nach einer Reflexion an der Windschutzscheibe in die Eyebox des Fahrers. Anhand der Spotgrößen kann etwa die Abbildungsqualität der Head-up-Display-Einheit bewertet werden.
  • Gegenüber konventionellen Ansätzen hat dieses System den Vorteil einer erheblichen Bauraumersparnis von bis zu 50 Prozent. Im Vergleich zu anderen holografischen Elementen mit Reflexionshologrammen in der Windschutzscheibe können zudem Probleme mit Streulicht, wie sie etwa an einem HOE-Glas-Verbund auftreten können, vermieden werden.
  • Weiterhin sollten für ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel auch Sonnenrückreflexe auf dem planen Hologramm berücksichtigt werden. Ein entsprechender optischer Pfad ist beispielsweise in 2 gezeigt. Bei Verwendung des Schichtverbunds aus Verzögerungsschicht und Polarisationsfilterschicht kann beispielsweise eine Störlichtunterdrückung von 1:80 gemessen werden. Um nun störende Reflexionen an der Oberfläche des Volumenhologramms zu verhindern, wird auf das Volumenhologramm eine zusätzliche Antireflexionsschicht aufgetragen, wie dies in 1 am Beispiel der hochstehenden Sonne dargestellt ist. Für eine Antireflexionsschicht mit 0,5 % Reflektivität kann beispielsweise in erster Näherung eine Störlichtunterdrückung von 1:80000 für das Gesamtsystem erreicht werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die dem Volumenhologramm vorgeschaltete Bilderzeugungseinheit als Kombination aus Mikroshutter-Display und Laserbeleuchtung realisiert. Damit kann auf eine zusätzliche Projektionsfläche verzichtet werden, womit Specklemuster und Inhomogenitäten in der Bilddarstellung vermieden werden können.
  • 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa einer vorangehend anhand der 1 bis 4 beschriebenen Head-up-Display-Einheit. Dabei werden in einem Schritt 610 der Schichtverbund und das holografisch-optische Volumenhologramm bereitgestellt. In einem weiteren Schritt 620 wird der Schichtverbund gegenüber der Lichtdurchlassöffnung der Head-up-Display-Einheit angeordnet, um das durch die Lichtdurchlassöffnung einfallende Störlicht zu unterdrücken. Ebenso wird im Schritt 620 das Volumenhologramm innerhalb der Head-up-Display-Einheit zwischen der Bilderzeugungseinheit und dem Schichtverbund angeordnet, sodass das von der Bilderzeugungseinheit ausgesandte Licht von dem Volumenhologramm in Richtung der Lichtdurchlassöffnung transmittiert werden kann.
  • 6 zeigt schematische Darstellung einer Vorrichtung 700 zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 700 kann beispielsweise im Zusammenhang mit einem vorangehend anhand von 5 beschriebenen Verfahren verwendet werden. Dazu umfasst die Vorrichtung 700 eine Bereitstellungseinheit 710 zum Bereitstellen des Schichtverbunds und des Volumenhologramms. Eine Anordnungseinheit 720 der Vorrichtung 700 ist ausgebildet, um den Schichtverbund gegenüber der Lichtdurchlassöffnung anzuordnen und das Volumenhologramm innerhalb der Head-up-Display-Einheit zwischen der Bilderzeugungseinheit und dem Schichtverbund anzuordnen.
  • 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.

Claims (15)

  1. Head-up-Display-Einheit (100) mit folgenden Merkmalen: einem Schichtverbund (102) aus zumindest einer Polarisationsfilterschicht (104) und einer Verzögerungsschicht (106), wobei der Schichtverbund (102) gegenüber einer Lichtdurchlassöffnung (108) der Head-up-Display-Einheit (100) angeordnet oder anordenbar ist, um durch die Lichtdurchlassöffnung (108) einfallendes Störlicht zu unterdrücken; und zumindest einem holografisch-optischen Volumenhologramm (110) zum Transmittieren von von einer Bilderzeugungseinheit (112) der Head-up-Display-Einheit (100) ausgesandtem Licht, wobei das Volumenhologramm (110) innerhalb der Head-up-Display-Einheit (100) zwischen der Bilderzeugungseinheit (112) und dem Schichtverbund (102) angeordnet oder anordenbar ist.
  2. Head-up-Display-Einheit (100) gemäß Anspruch 1, bei dem das Volumenhologramm (110) eine Antireflexionsschicht (113) aufweist.
  3. Head-up-Display-Einheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Volumenhologramm (110) als planparallele Platte ausgeformt ist.
  4. Head-up-Display-Einheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Volumenhologramm (110) ausgebildet ist, um Kugelwellen (500) in ebene Wellen (502) oder Kugelwellen oder eine asymmetrische Welle in eine Planwelle umzuwandeln.
  5. Head-up-Display-Einheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Schichtverbund (102) als Zirkularpolarisator realisiert ist.
  6. Head-up-Display-Einheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Polarisationsfilterschicht (104) als linearer Polarisator realisiert ist und/oder die Verzögerungsschicht (106) als N4-Verzögerungsplatte realisiert ist.
  7. Head-up-Display-Einheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Polarisationsfilterschicht (104) der Lichtdurchlassöffnung (108) zugewandt ist und/oder die Verzögerungsschicht (106) dem Volumenhologramm (110) zugewandt ist.
  8. Head-up-Display-Einheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Absorberelement (114) zum Absorbieren des Störlichts, wobei der Schichtverbund (102) an dem Absorberelement (114) angeordnet ist.
  9. Head-up-Display-Einheit (100) gemäß Anspruch 8, bei dem der Schichtverbund (102) an einer dem Volumenhologramm (110) zugewandten Seite des Absorberelements (114) angeordnet ist.
  10. Head-up-Display-Einheit (100) gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem das Absorberelement (114) eine gekrümmte Oberfläche aufweist.
  11. Head-up-Display-Einheit (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit der Bilderzeugungseinheit (112), wobei die Bilderzeugungseinheit (112) als Mikroshutter-Display realisiert ist.
  12. Verfahren (600) zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit (100), wobei das Verfahren (600) folgende Schritte umfasst: Bereitstellen (610) eines Schichtverbunds (102) aus zumindest einer Polarisationsfilterschicht (104) und einer Verzögerungsschicht (106) und zumindest eines holografisch-optischen Volumenhologramms (110); und Anordnen (620) des Schichtverbunds (102) gegenüber einer Lichtdurchlassöffnung (108) der Head-up-Display-Einheit (100), um durch die Lichtdurchlassöffnung (108) einfallendes Störlicht zu unterdrücken, und Anordnen (620) des Volumenhologramms (110) innerhalb der Head-up-Display-Einheit (100) zwischen einer Bilderzeugungseinheit (112) der Head-up-Display-Einheit (100) und dem Schichtverbund (102), um von der Bilderzeugungseinheit (112) ausgesandtes Licht zu transmittieren.
  13. Vorrichtung (700) mit Einheiten (710, 720), die ausgebildet sind, um das Verfahren (600) gemäß Anspruch 12 auszuführen und/oder anzusteuern und/oder umzusetzen.
  14. Computerprogramm, das ausgebildet ist, um das Verfahren (600) gemäß Anspruch 12 auszuführen und/oder anzusteuern und/oder umzusetzen.
  15. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.
DE102017212445.8A 2017-07-20 2017-07-20 Head-up-Display-Einheit und Verfahren zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit Withdrawn DE102017212445A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017212445.8A DE102017212445A1 (de) 2017-07-20 2017-07-20 Head-up-Display-Einheit und Verfahren zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017212445.8A DE102017212445A1 (de) 2017-07-20 2017-07-20 Head-up-Display-Einheit und Verfahren zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017212445A1 true DE102017212445A1 (de) 2019-01-24

Family

ID=64951949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017212445.8A Withdrawn DE102017212445A1 (de) 2017-07-20 2017-07-20 Head-up-Display-Einheit und Verfahren zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017212445A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10739588B2 (en) * 2016-02-18 2020-08-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Projection device for a head-up display, head-up display, and vehicle
WO2022189275A1 (de) * 2021-03-10 2022-09-15 Carl Zeiss Jena Gmbh Wellenfrontmanipulator für head-up-display mit holographischem element, optische anordnung und head-up-display
WO2022268751A1 (de) * 2021-06-22 2022-12-29 Carl Zeiss Jena Gmbh Optische anordnung und head-up-display mit mehreren bildebenen
WO2024068639A1 (de) * 2022-09-30 2024-04-04 Carl Zeiss Jena Gmbh Störlichtfilter für holographische huds
WO2024093272A1 (zh) * 2022-10-31 2024-05-10 华为技术有限公司 虚像显示装置和交通工具

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10739588B2 (en) * 2016-02-18 2020-08-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Projection device for a head-up display, head-up display, and vehicle
WO2022189275A1 (de) * 2021-03-10 2022-09-15 Carl Zeiss Jena Gmbh Wellenfrontmanipulator für head-up-display mit holographischem element, optische anordnung und head-up-display
WO2022268751A1 (de) * 2021-06-22 2022-12-29 Carl Zeiss Jena Gmbh Optische anordnung und head-up-display mit mehreren bildebenen
WO2024068639A1 (de) * 2022-09-30 2024-04-04 Carl Zeiss Jena Gmbh Störlichtfilter für holographische huds
WO2024093272A1 (zh) * 2022-10-31 2024-05-10 华为技术有限公司 虚像显示装置和交通工具

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017212445A1 (de) Head-up-Display-Einheit und Verfahren zum Herstellen einer Head-up-Display-Einheit
DE112017006376B4 (de) Blickfeldanzeigevorrichtung
WO2019185510A1 (de) Anzeigevorrichtung
DE19704740B4 (de) Holografischer Bildschirm und Herstellungsverfahren
DE212019000375U1 (de) Lichtleiter-Display mit Reflektor
WO2012156124A1 (de) Hud mit holographischen optischen elementen
DE102013210887B4 (de) Optische Sensoranordnung für ein Fahrzeug und Fahrzeug mit einer derartigen Sensoranordnung
DE102016211823A1 (de) Umlenkeinheit zum Umlenken von Licht an einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, Windschutzscheibe, Head-up-Display-System und Sensorsystem
DE102017205340A1 (de) Projektionsanzeigevorrichtung für ein fahrzeug
DE102019202043A1 (de) Projizierungsvorrichtung und fahrzeuganzeigevorrichtung
DE102007022247B4 (de) Holographische Abbildungsoptik und Darstellungsvorrichtung mit einer solchen
DE112015001942T5 (de) Head-up-Anzeigevorrichtung
DE102017222621A1 (de) Projektionsvorrichtung mit einer Bilderzeugungseinheit
DE102019121409B4 (de) Anzeigesystem, elektronisches spiegelsystem und fahrendes fahrzeug
WO2014023658A2 (de) Head-up-display
DE102019205136A1 (de) Head-up-Anzeigevorrichtung
DE102017212451A1 (de) Projektionsvorrichtung
DE112017006990T5 (de) Head-up-display-vorrichtung
EP3807695A1 (de) Lichtwellenleiter für ein anzeigegerät
DE102013200443B4 (de) Projektionsfläche für eine Blickfeldanzeige, Blickfeldanzeige für ein Fahrzeug und Verfahren zum Projizieren eines Bildes
DE212022000095U1 (de) Bildprojektion
WO2017186806A1 (de) Head-up-anzeigevorrichtung mit einem holographisch optischen element für ein kraftfahrzeug
DE102013203915A1 (de) Projektionsfläche für eine Blickfeldanzeige, Blickfeldanzeige für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Projektionsfläche
DE112020000721T5 (de) Anzeigevorrichtung und head-mount-anzeige
DE102016111119A1 (de) Laser-Projektionsanordnung und Verfahren zur Erzeugung virtueller Bilder

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee