DE102017216524A1

DE102017216524A1 - Head-up-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017216524A1
Application number: DE102017216524.3A
Authority: DE
Inventors: Andre Hartwig; Michael Arthur Janzer; Matthias Keller; Eric Reum; Mark Riebe; Florian Selig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-03-21
Also published as: US11372242B2; US20200183160A1; WO2019057494A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-up-Anzeigesystem (1) für ein Kraftfahrzeug (10), umfassend:- eine Projektionseinheit (3) zum Bereitstellen eines Anzeigebilds;- eine transparente holographische Lichtleiter-Anzeigeplatte (2) mit einer Anzeigefläche (21), um ein über einen Einkopplungsbereich in die Anzeigeplatte (2) eingekoppeltes Anzeigebild auf einer Anzeigefläche (21) auszugeben,- einen nicht-geradlinig verlaufenden Lichtleiter (6) zum Führen eines Anzeigebilds von der Projektionseinheit (3) zu dem Einkopplungsbereich der Anzeigeplatte (2).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge mit Head-up-Anzeigevorrichtungen, insbesondere Möglichkeiten zur Anordnung einer Anzeigefläche im Blickfeld eines Fahrers des Kraftfahrzeugs.
Technischer Hintergrund
Herkömmliche Head-up-Anzeigevorrichtungen werden derzeit mit einer reflektierenden Anzeigefläche versehen, über die durch eine Projektionseinrichtung in der Instrumententafel das Anzeigebild in den Augenbereich des Fahrers reflektiert wird. Die Projektionseinrichtung umfasst beispielsweise eine LED-hinterleuchtete Anzeigeeinheit, z. B. in Form einer LCD-Anzeigeeinheit, die das abzubildende Anzeigebild bereitstellt. Mithilfe einer Fokussierungsoptik wird das Anzeigebild über die Anzeigefläche in Richtung des Fahrers in Form eines leicht divergierenden Strahlenbündels gerichtet, so dass der Fahrer ein virtuelles Anzeigebild auf der gegenüberliegenden Seite der Anzeigefläche wahrnimmt.
Üblicherweise nimmt die Anzeigefläche zur Darstellung essenzieller Fahrzeug- und Fahrinformationen nur einen relativ geringen Anteil des Blickfelds des Fahrers ein. Zur Realisierung von Head-up-Anzeigevorrichtungen für die Darstellung von ortsbezogenen oder kontaktanalogen Augmented-Reality-Inhalten ist es notwendig, die Anzeigefläche im Blickfeld des Fahrers signifikant zu vergrößern. Die dafür notwendigen Projektionseinrichtungen weisen jedoch hohe Baugrößen auf, die nur unter erhöhtem konstruktivem Aufwand in der Instrumententafel zu integrieren sind. Darüber hinaus können aufgrund des eingeschränkten Bauraums die Funktionen der umliegenden Komponenten erheblich beeinträchtigt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Head-up-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die mit einem möglichst geringen Bauraum auskommt und bei der insbesondere kein Einbau in die Instrumententafel notwendig ist.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die Head-up-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Head-up-Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend:

- eine Projektionseinheit zum Bereitstellen eines Anzeigebilds;
- eine transparente holographische Lichtleiter-Anzeigeplatte zur Ausgabe eines über einen Einkopplungsbereich in die Anzeigeplatte eingekoppelten Anzeigebilds auf einer Anzeigefläche,
- einen nicht-geradlinig verlaufenden Lichtleiter zum Führen eines Anzeigebilds von der Projektionseinheit zu dem Einkopplungsbereich der Anzeigeplatte.

Eine Idee der obigen Head-up-Anzeigevorrichtung besteht darin, diese mit einem holographischen Lichtwellenleitersystem auszustatten, das in einer transparenten Anzeigeplatte integriert ist, die sich im Blickfeld des Fahrers befindet. Die transparente Anzeigeplatte befindet sich im Blickfeld des Fahrers und wird dazu in horizontaler Richtung, d. h. einer gewöhnlichen Blickrichtung des Fahrers zwischen der Frontscheibe und dem Augenbereich des Fahrers, positioniert und in geeigneter Weise durch die A-Säule und/oder den Dachhimmel gehalten.
Eine Projektionseinheit dient dazu, ein Anzeigebild in die Anzeigeplatte einzukoppeln. Eine solche Projektionseinheit ist in der Regel separat von der Anzeigeplatte ausgebildet, und so angeordnet, dass ein Anzeigebild im Wesentlichen senkrecht zur Anzeigeplatte eingekoppelt werden kann. Die Einkopplungsrichtung, die im Wesentlichen nur geringfügig von der Flächennormalen der Anzeigeplatte abweichen sollte, beschränkt in der Regel die Möglichkeiten, die Projektionseinheit außerhalb des Blickfelds des Fahrers anzuordnen. Somit muss die Projektionseinheit herkömmlich etwa im Bereich zwischen der Frontscheibe und der Anzeigeplatte angeordnet sein. Beispielsweise kann die Projektionseinheit an der A-Säule des Kraftfahrzeugs angebracht sein und in Richtung der Frontscheibe vorstehen, um das Anzeigebild in einen auf der Anzeigeplatte befindlichen Einkopplungsbereich neben einer Anzeigefläche einzukoppeln.
Es ist entsprechend obigem Anzeigesystem vorgesehen, zwischen der Projektionseinheit und dem Einkopplungsbereich der Anzeigeplatte einen Lichtleiter vorzusehen, der für jeden anzuzeigenden Bildpunkt eine Lichtleitfaser aufweist. Der Lichtleiter ist daher aus in einer Matrix angeordneten parallel zueinander verlaufenden Lichtleitfasern aufgebaut und weist ein Einkopplungsende und ein Auskopplungsende auf. In das Einkopplungsende wird das Anzeigebild durch die Projektionseinheit eingekoppelt. Der Lichtleiter kann gekrümmt sein und das eingekoppelte Anzeigebild zu dem Auskopplungsende des Lichtleiters leiten. Das Auskopplungsende des Lichtleiters ist so an dem Einkopplungsbereich der Anzeigeplatte angeordnet, dass die aus den Lichtleitfasern in den Einkopplungsbereich der Anzeigeplatte eingekoppelten Bildpunkte entsprechend in die Anzeigeplatte eingekoppelt werden in auf der Anzeigefläche der Anzeigeplatte angezeigt werden.
Durch die Möglichkeit, den Lichtleiter mit verschiedenen nicht-geradlinigen Verläufen und Längen auszuwählen, ist es möglich, die Projektionseinheit an einem geeigneten Ort im Fahrzeuginnenraum zu integrieren, so dass die Projektionseinheit nicht als störende Einheit im Blickfeld des Fahrers wahrgenommen wird. Beispielsweise kann die Projektionseinheit in die A-Säule, in die Instrumententafel, in den Rückspiegel, in den Dachhimmel und dergleichen integriert werden, und die Verbindung zur Anzeigeplatte durch das Führen des Lichtleitleiters, insbesondere durch die A-Säule, zum Einkopplungsbereich der Anzeigeplatte erfolgen.
Weiterhin kann die Anzeigeplatte als den Einkopplungsbereich ein Eingangs-Gitter zum Einkoppeln des Anzeigebilds und zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ablenkgitter aufweisen, das Ablenkgitter zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ausgabegitter und das Ausgabegitter zum Auskoppeln des Anzeigebilds aus der Anzeigeplatte umfasst.
Der Lichtleiter kann flexibel und biegsam ausgebildet sein.
Der Lichtleiter kann weiterhin Lichtleitfasern, insbesondere in einer Matrix angeordnet, aufweisen, die Bildpunkte des Anzeigebilds separat leiten.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kraftfahrzeug mit dem obigen Head-up-Anzeigesystem vorgesehen, wobei die Projektionseinheit an oder in einer Instrumententafel, einer A-Säule einem Rückspiegel, einer Mittenkonsole oder einem Dachhimmel angeordnet ist.
Insbesondere kann der Lichtleiter durch die A-Säule von der Projektionseinheit zu dem Einkopplungsbereich geführt sein.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Anzeigeplatte in einem Blickfeld eines Fahrers vor einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Weiterhin kann die Anzeigeplatte an ihren äußeren Kanten gefast sein, dass die Fase in Blickrichtung des Fahrers verläuft.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Anzeigeplatte ein Eingangs-Gitter zum Einkoppeln des Anzeigebilds und zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ablenkgitter, das Ablenkgitter zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ausgabegitter und das Ausgabegitter zum Auskoppeln des Anzeigebilds aus der Anzeigeplatte umfassen, wobei das Ablenkgitter zwischen dem Ausgabegitter und einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Weiterhin kann die Anzeigeplatte parallel zur Frontscheibe bezogen auf die Vertikalrichtung der Frontscheibe zum Fahrer hin geneigt sein, so dass die Flächennormale der Anzeigeplatte und die Blickrichtung des Fahrers einen Winkel von nicht mehr als 50°, insbesondere nicht mehr als 30°, vorzugsweise nicht mehr als 20° zueinander aufweisen.
Insbesondere kann die Einkopplung des Lichtleiters in die Anzeigeplatte im Wesentlichen waagerecht oder in Blickrichtung des Fahrers des Kraftfahrzeugs erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein weiteres Head-up-Display-Anzeigesystem vorgesehen sein, wobei eine Projektionseinheit in der Instrumententafel angeordnet ist, die ein Anzeigebild auf eine Kombinierfläche der Frontscheibe projiziert, so dass ein weiteres Anzeigebild in einen Augenbereich des Fahrers gerichtet wird.
Figurenliste
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf eine Anordnung einer holographischen Lichtleiter-Anzeigeplatte im Blickfeld eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs in einem Fahrzeuginnenraum;
2 eine schematische Darstellung einer seitlichen Querschnittsansicht der Anordnung der holographischen Lichtleiter-Anzeigeplatte in einem Fahrzeuginnenraum;
3 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Lichtleiters; und
4 eine schematische Darstellung des Aufbaus der Anzeigeplatte.

Beschreibung von Ausführungsformen
1 und 2 zeigen eine Aufsicht bzw. eine Seitenansicht eines Head-up-Anzeigesystems 1 in einem Innenraum 11 eines Kraftfahrzeugs 10. Das Anzeigesystem 1 umfasst eine holographische Lichtleiter-Anzeigeplatte 2, die mit einer Projektionseinheit 3 gekoppelt ist, so dass ein von der Projektionseinheit 3 ausgesandtes Anzeigebild in die Anzeigeplatte 2 eingekoppelt wird und auf einer entsprechenden Anzeigefläche 21 der Anzeigeplatte 2 angezeigt wird.
Die Anzeigeplatte 2 ist in einem Blickfeld des Fahrers vor einem oberen Teil einer Frontscheibe 4 des Kraftfahrzeugs 10 so angeordnet, dass ein Fahrer bei einer durch die Sitzposition bestimmten Geradeaus-Blickrichtung die vorausliegende Fahrzeugumgebung durch die transparente Anzeigeplatte 2 wahrnimmt. Die Frontscheibe 4 ist zwischen zwei seitlichen A-Säulen 5, einer Instrumententafel 13 und einem Dachhimmel 14 angeordnet.
Die Anzeigeplatte 2 ist in der Lage, das von der Projektionseinheit 3 ausgesandte Anzeigebild (Strahlenbündel, dass das Anzeigebild repräsentiert) auf der Anzeigefläche 21 darzustellen, so dass es die Wahrnehmung der Fahrzeugumgebung überlagert.
Die Anzeigeplatte 2 ist in geeigneter Weise vor der Frontscheibe 4 befestigt. Dazu kann die Anzeigeplatte 2 im gezeigten Ausführungsbeispiel mithilfe einer ersten Halteeinrichtung 52 an einem ersten Haltepunkt 51 an der A-Säule 5 des Kraftfahrzeugs 10 befestigt sein. Weiterhin kann die Anzeigeplatte 2 mit einer zweiten Halteeinrichtung 54 einem zweiten Haltepunkt 53 an einem unteren Befestigungselement 6 an der A-Säule 5 befestigt sein. Eine dem ersten und zweiten Haltepunkt 51, 53 gegenüberliegende Seite der Anzeigeplatte 2 kann mit einer dritten Halteeinrichtung 56 an einem dritten Haltepunkt 55 angebracht sein. Der dritte Haltepunkt 55 kann entweder durch eine Klebefläche an der Frontscheibe 4, an einem Haltepunkt am Dachspriegel oder an einem Haltepunkt an einem Haltefuß eines Fahrzeugrückspiegels 8, wie in 1 dargestellt, angeordnet sein. Die Halteeinrichtungen 52, 54, 56 sind zwischen dem Kraftfahrzeug 10 und der Anzeigeplatte 2 angeordnet und dienen dazu, die Anzeigeplatte 2 ortsfest im Kraftfahrzeug 10 zu halten.
Bezüglich der Frontscheibe 4 kann die Anzeigeplatte 2 parallel zum Verlauf der Frontscheibe 4 oder bezogen auf die Vertikalrichtung der Frontscheibe 4 vom Verlauf der Frontscheibe 4 zum Fahrer hin geneigt sein, so dass die Flächennormale der Anzeigeplatte 2 und die Blickrichtung des Fahrers einen Winkel von nicht mehr als 50°, insbesondere von nicht mehr als 30°, vorzugsweise von nicht mehr als 20° zueinander aufweisen.
Die Projektionseinheit 3 ist über einen Lichtleiter 6 mit der Anzeigeplatte 2 gekoppelt, wobei der Lichtleiter 6 ein Bündel aus Lichtleitfasern 61 darstellt, die jeweils einem Bildpunkt zugeordnet sind. Wie in 3 dargestellt, weist das Bündel aus Lichtleitfasern 61 daher im Querschnitt eine Matrix aus einzelnen Lichtleitfasern 61 auf, deren Anordnung vorzugsweise der Anordnung der Bildpunkte des von der Projektionseinheit 3 bereitgestellten Anzeigebildes entspricht. Die Lichtleitfasern 61 schließen gemeinsam mit einer zum Verlauf des Lichtleiters 6 rechtwinkligen ersten Abschlussfläche 62 des Lichtleiters 6 ab. Die erste Abschlussfläche 62 wird daher so mit dem Bildauslass der Projektionseinheit 3 gekoppelt, dass die Bildpunkte des Anzeigebildes jeweils in einer Lichtleitfaser 61 eingekoppelt werden. Ferner kann zwischen der Projektionseinheit 3 und der ersten Abschlussfläche 62 dem Lichtleiter eine Matrix aus Mikrolinsen (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um die Bildpunkte des Anzeigebilds in optimaler Weise in die Lichtleitfasern einzukoppeln, so dass die jeder der Leichtleitfasern zugeordneten einzelnen Lichtstrahlen möglichst parallel in die Anzeigeplatte 2 eingekoppelt werden, d.h. weder divergierend noch konvergierend. Die Lichtleitfasern 61 können jeweils einen Durchmesser zwischen 1µm und 100µm aufweisen und so aneinander angeordnet sein, dass die Möglichkeit der Biegung des Lichtleiters 6 bestehen bleibt. Alternativ kann der im Wesentlichen nicht-geradlinige Verlauf des Lichtleiters 6 vorab festgelegt werden, so dass dieser ein das Anzeigebild repräsentierendes Strahlenbündel von der Projektionseinheit 3 zu der Anzeigeplatte 2 leitet.
Die Länge des Lichtleiters 6 hängt von der Anordnung der Projektionseinheit 3 im Fahrzeuginnenraum 11 ab. Die Projektionseinheit 3 kann so in dem Fahrzeuginnenraum 11 angeordnet werden, dass die Sicht des Fahrers und der übrigen Fahrzeuginsassen nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere kann die Projektionseinheit 3 integriert in der Instrumententafel 13, in einer Mittenkonsole 12, in der A-Säule 5, in einem Dachhimmel 14, im Rückspiegel 8 und dergleichen angeordnet sein.
Der Lichtleiter 3 leitet nun das Anzeigebild insbesondere im Inneren der Fahrzeugkomponenten durch die A-Säule 5 zum zweiten Haltebereich 53, ist dort aus der A-Säule 5 herausgeführt und mit einer zweiten Abschlussfläche mit einem Einkopplungsbereich 22 der Anzeigeplatte 2 verbunden. Die Verbindung des Lichtleiters 3 mit der Anzeigeplatte 2 erfolgt durch im Wesentlichen rechtwinkliges Ansetzen der zweiten Abschlussfläche des Lichtleiters 3, so dass der Lichtleiter 6 mit einem geringen Luftspalt vor der Einkopplungsfläche abschließt. Der Luftspalt ist so gering, dass keine nennenswerte Streuung des ausgekoppelten Lichts aus den Lichtleitfasern 61 auftritt. Weiterhin kann zwischen der zweiten Abschlussfläche des Lichtleiters 3 und dem Einkopplungsbereich 22 der Anzeigeplatte 2 eine Mikrolinsenmatrix vorgesehen sein, um eine optimale Einkopplung des Anzeigebildes in den Einkopplungsbereich 22 der Anzeigeplatte 2 zu ermöglichen.
Da das Anzeigebild aus der Anzeigeplatte 2 unter dem gleichen Winkel ausgekoppelt wird, wie es in den Einkopplungsbereich 22 eingekoppelt wird, kann auch vorgesehen sein, das Anzeigebild mithilfe der Lichtleitfaser unter einem von 90° verschiedenen Winkel einzukoppeln und dazu eine flexible Anbindung des Lichtleiters 3 an die Anzeigeplatte 2 vorzusehen. Wird nun die Anzeigeplatte 2 verkippt, so verkippt sich auch die Anbindung des Lichtleiters 3 an die Anzeigeplatte 2, so dass die Richtung, in die das Anzeigebild ausgegeben wird, sich im Wesentlichen nicht durch eine etwaige Verstellung der Anzeigeplatte 2 ändert. Dies ist vor allem dann hilfreich, wenn durch die Anzeigeplatte 2 kontaktanaloge Anzeigeinhalte präsentiert werden. So bleibt das auf der Anzeigefläche 21 angezeigte Anzeigebild trotz äußeren Anregungen, bspw. Bodenwellen oder Schlaglöcher, die zu einer Vibration oder sonstigen Bewegung der Anzeigeplatte 2 führen, immer an der gleichen Position in Bezug auf die Umgebung.
Bezüglich der Frontscheibe 4 kann die Anzeigeplatte 2 parallel zum Verlauf der Frontscheibe 4 oder bezogen auf die Vertikalrichtung der Frontscheibe 4 zum Fahrer hin geneigt sein, so dass die Flächennormale der Anzeigeplatte 2 und die Blickrichtung des Fahrers einen Winkel von nicht mehr als 50°, insbesondere von nicht mehr als 30°, vorzugsweise von nicht mehr als 20° zueinander aufweisen. Die zweite Halteeinrichtung 54 kann mit dem Lichtleiter 6 versehen sein, wobei der Lichtleiter 6 das Anzeigebild in Richtung der Anzeigeplatte 2 führt, so dass dieses in die Anzeigeplatte 2 eingekoppelt werden kann. Die zweite Halteeinrichtung 54 kann separat von dem Lichtleiter 6 ausgebildet sein oder der Lichtleiter 6 kann im Inneren der Halteeinrichtung 54 geführt sein. Alternativ kann der Lichtleiter 6 auch fest mit der Anzeigeplatte 2 gekoppelt sein, so dass dieser als zweite Halteeinrichtung 54 dienen kann.
In 4 ist eine schematische Darstellung einer Anzeigeplatte 2 detaillierter dargestellt. Die Anzeigeplatte 2 ist transparent ausgebildet und umfasst ein Eingangsgitter 22, über das das Anzeigebild aus der Projektionseinheit 3 in die Anzeigeplatte eingekoppelt wird. Das Anzeigebild wird vorzugsweise senkrecht zur Flächenrichtung der Anzeigeplatte 2 eingekoppelt. Es kann alternativ auch unter einem davon abweichenden Winkel eingekoppelt werden, wobei die Richtung des Einkoppelns auch der Richtung des Auskoppelns des Anzeigebilds aus der Anzeigefläche 21 entspricht.
Das Eingangsgitter 22 ist ausgebildet, um das von der Projektionseinheit 3 ausgesandte Strahlenbündel, das das Anzeigebild darstellt, so abzulenken, dass das eingekoppelte Licht an der nächsten Glas-Luft-Grenzfläche der Anzeigeplatte 2 aufgrund von Totalreflexion vollständig reflektiert wird und in Flächenrichtung durch die Anzeigeplatte 2 in Richtung des Ablenkgitters 23 gelenkt wird. Das Eingangsgitter 22 umfasst beispielsweise eine rechteckige Einkopplungsfläche mit beispielhaften Abmessungen zwischen 10 × 10 mm und 20 × 20 mm, um das einzukoppelnde Anzeigebild aufzunehmen. Durch das Ablenkgitter 23 wird die Ausbreitungsrichtung des Lichts in Richtung eines im Bereich der Anzeigefläche 21 angeordneten Ausgabegitters 24 umgelenkt. Da bei jeder Wechselwirkung des Lichtstrahls mit dem Ablenkgitter 23 nur ein Teil des Lichtstrahls abgelenkt wird, wird das Licht über die gesamte Länge des Ablenkgitters 23 innerhalb der Anzeigeplatte 2 verteilt.
Das Ausgabegitter 24 lenkt nun das Licht wieder in die ursprüngliche Richtung des Anzeigebilds, so dass es aus der Anzeigeplatte 2 unter dem ursprünglichen Einfallswinkel, mit dem das Anzeigebild in die Anzeigeplatte 2 eingekoppelt wird, ausgekoppelt wird. Das vorher schon durch das Ablenkgitter 23 über die x-Dimension verteilte Lichtstrahlenbündel des Anzeigebilds wird über das Ausgabegitter 24 zusätzlich in der y-Dimension verteilt. Das in die Anzeigeplatte 2 eingekoppelte Lichtstrahlenbündel wird dadurch in die gesamte xy-Dimension des Ausgabegitters 24 verteilt. Die Größe des Ausgabegitters 24 entspricht dabei den für die gewünschte Bildgröße benötigten Abmessungen. Blickt der Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 auf das Ausgabegitter 24 in der Anzeigeplatte 2, sieht dieser das Anzeigebild als virtuelles Bild.
Insbesondere ist das optische System so ausgelegt, dass das Anzeigebild in unendlicher Entfernung zu schweben scheint.
Da die holographischen Gitterstrukturen in der Anzeigeplatte 2 nur für einen bestimmten Wellenlängenbereich funktionsfähig sind, müssen für die Anzeige eines Mehr- oder Vollfarbenbildes mehrere Lagen derartiger Anzeigeplatten 2 übereinander angeordnet werden. Diese werden dann zu einem Anzeigeplattenverbund zusammengefasst.
Die Einkopplung erfolgt hierbei über die Eingangsgitter 22, welche in Mittenstrahlrichtung des Lichtwellenleiters hintereinander angeordnet sind. Dabei wird jeweils die Wellenlänge in ein Gitter eingekoppelt, für welches es optimiert ist. Die anderen Wellenlängen werden transmittiert.
Die Anordnung des Eingangsgitters 22 an dem zweiten Haltebereich 54 aus Fahrersicht links unten (Linkslenker) und einem Ablenkgitter 23, das sich entlang der unteren Kante der Anzeigeplatte 2 erstreckt bzw. entlang der unteren Kante des Ausgabegitters 24 erstreckt, ist vorteilhaft. Die auf die Anordnung des Ablenkgitters 23 ausgelegte Konfiguration des Ausgabegitters 24 ist zur Reflexion von im Wesentlichen aus Richtung des Ablenkgitters 23 kommenden Lichts ausgelegt, so dass Licht aus externen Lichtquellen, die in der Regel aus deutlich davon verschiedenen Richtungen auf das Ausgabegitter einfallen, nicht in Richtung des Fahrers abgelenkt wird.
Insbesondere durch einfallendes Sonnenlicht können extrem helle störende Reflexionen verursacht werden. Bei der gewählten Anordnung des Ablenkgitters 23 unterhalb des Ausgabegitters 24 mit entsprechender Ausrichtung des Ausgabegitters 24 auf das Ablenkgitter 23 wird nur Licht, das etwa aus der Richtung der Instrumententafel 13 auf der Anzeigeplatte 2 einfällt, potenziell in Richtung des Fahrers gelenkt werden. Dadurch sind direkte Reflexionen der Sonne oder anderer externer Lichtquellen ausgeschlossen. Die Intensität des von der Instrumententafel 13 auf die Anzeigeplatte 2 einfallenden Lichts, das vom Ausgabegitter 24 in Fahrerrichtung abgelenkt werden kann, ist dagegen um einige Größenordnungen geringer.
Die äußeren Kanten 26 der Anzeigeplatte 2 sind angefast, so dass die Kanten nach Möglichkeit längs der Sichtlinie des Fahrers liegen und so nicht weiter als Sichtkanten störend wahrgenommen werden können.
Das Anzeigesystem 1 kann mit einem herkömmlichen Head-up-Display-Anzeigesystem kombiniert werden. Das Licht eines konventionellen Head-up-Anzeigesystems wird dabei durch die transparente Anzeigeplatte 2 idealerweise nicht beeinträchtigt. Insbesondere ist vorteilhaft, dass der Sichtstrahl des herkömmlichen Head-up-Anzeigesystems vollständig von der Anzeigeplatte 2 abgedeckt wird, d. h. dass das Anzeigebild des herkömmlichen Head-up-Anzeigesystems durch die transparente Anzeigeplatte 2 verläuft. Vorteilhaft bei einer solchen Anordnung ist, dass das herkömmliche Head-up-Anzeigesystem das virtuelle Bild in etwa 2 bis 3 m vor der Frontscheibe 4 darstellt und dann bevorzugt für herkömmliche Nicht-Augmented-Reality-Funktionen, wie Statusanzeigen des Kraftfahrzeugs, z. B. Geschwindigkeit, Navigationsanzeigen, Verkehrsinformationen und dergleichen, genutzt werden kann.
Das holographische Lichtleiter-Anzeigesystem hingegen kann das virtuelle Bild in quasi unendlicher Projektionsentfernung darstellen und kann damit Augmented-Reality-Informationen, die kontaktanalog zu Objekten der Fahrzeugumgebung dargestellt werden, in die vom Fahrer wahrgenommene Fahrzeugumgebung einblenden.
Insbesondere kann die Anzeigeplatte 2 abnehmbar gestaltet werden, um eine Reinigung der Anzeigeplatte 2 auf der fahrerabgewandten Seite des dahinterliegenden Frontscheibenabschnitts zu ermöglichen.
Durch das oben beschriebene holographische Lichtleiter-Anzeigesystem wird kein Bauraum in der Instrumententafel benötigt. Weiterhin können mit den in der Abbildung gezeigten Anordnungen Bildgrößen erreicht werden, die 25° × 5° des Blickfeldes des Fahrers abzudecken, was eine vollständige Überdeckung von benachbarten Fahrbahnen mit einem Augmented-Reality-Head-up-Anzeigebild ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Head-up-Anzeigesystems
2: holographische Lichtleiter-Anzeigeplatte
21: Anzeigefläche
22: Eingangsgitter
23: Ablenkgitter
24: Ausgabegitter
26: äußere Kanten
3: Projektionseinheit
4: Frontscheibe
5: A-Säule
6: Lichtleiter
51: erster Haltebereich
52: erste Halteeinrichtung
53: zweiter Haltebereich
54: zweite Halteeinrichtung
55: dritter Haltebereich
56: dritte Halteeinrichtung
8: Fahrzeugrückspiegel
10: Kraftfahrzeug
11: Innenraum
12: Mittenkonsole
13: Instrumententafel
14: Dachhimmel

Claims

Head-up-Anzeigesystem (1) für ein Kraftfahrzeug (10), umfassend: - eine Projektionseinheit (3) zum Bereitstellen eines Anzeigebilds; - eine transparente holographische Lichtleiter-Anzeigeplatte (2) mit einer Anzeigefläche (21), um ein über einen Einkopplungsbereich in die Anzeigeplatte (2) eingekoppeltes Anzeigebild auf einer Anzeigefläche (21) auszugeben, - einen nicht-geradlinig verlaufenden Lichtleiter (6) zum Führen eines Anzeigebilds von der Projektionseinheit (3) zu dem Einkopplungsbereich der Anzeigeplatte (2).
Head-up-Anzeigesystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Anzeigeplatte (2) als den Einkopplungsbereich ein Eingangs-Gitter (22) zum Einkoppeln des Anzeigebilds und zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ablenkgitter (23) , das Ablenkgitter zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ausgabegitter (24) und das Ausgabegitter (24) zum Auskoppeln des Anzeigebilds aus der Anzeigeplatte (2) umfasst.
Head-up-Anzeigesystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lichtleiter (6) flexibel, insbesondere biegbar, ausgebildet ist.
Head-up-Anzeigesystem (1) nach einem der Anspruche 1 bis 3, wobei der Lichtleiter (6) Lichtleitfasern (61), insbesondere in einer Matrix angeordnet, aufweist, die Bildpunkte des Anzeigebilds separat leiten.
Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Projektionseinheit (3) an oder in einer Instrumententafel (13), einer A-Säule (5), einem Rückspiegel (8), einer Mittenkonsole (12) oder einem Dachhimmel (14) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1) nach Anspruch 5, wobei der Lichtleiter (6) durch die A-Säule (5) von der Projektionseinheit (3) zu dem Einkopplungsbereich geführt ist.
Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei die Anzeigeplatte (2) in einem Blickfeld eines Fahrers vor einer Frontscheibe (4) des Kraftfahrzeugs 10) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Anzeigeplatte (2) an ihren äußeren Kanten gefast ist, wobei die Fase in Blickrichtung des Fahrers verläuft.
Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Anzeigeplatte (2) ein Eingangs-Gitter (22) zum Einkoppeln des Anzeigebilds und zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ablenkgitter (23), das Ablenkgitter (23) zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ausgabegitter (24) und das Ausgabegitter (24) zum Auskoppeln des Anzeigebilds aus der Anzeigeplatte umfasst, wobei das Ablenkgitter (23) zwischen dem Ausgabegitter (24) und einer Instrumententafel (13) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Anzeigeplatte (2) parallel zur Frontscheibe (4) bezogen auf die Vertikalrichtung der Frontscheibe (4) zum Fahrer hin geneigt ist, so dass die Flächennormale der Anzeigeplatte (2) und die Blickrichtung des Fahrers einen Winkel von nicht mehr als 50°, insbesondere nicht mehr als 30°, vorzugsweise nicht mehr als 20° zueinander aufweisen.
Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1) nach Anspruch 10, wobei die Einkopplung des Lichtleiters (6) in die Anzeigeplatte (2) im Wesentlichen waagerecht oder in Richtung einer Blickebene des Fahrers erfolgt.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei ein weiteres Head-up-Display-Anzeigesystem vorgesehen ist, wobei eine Projektionseinheit (3) in der Instrumententafel (13) angeordnet ist, die ein Anzeigebild auf eine Kombinierfläche der Frontscheibe (4) projiziert, so dass ein weiteres Anzeigebild in einen Augenbereich des Fahrers gerichtet wird.