DE102018114866A1

DE102018114866A1 - Head-up display device for a motor vehicle, motor vehicle and method for operating a head-up display device

Info

Publication number: DE102018114866A1
Application number: DE102018114866.6A
Authority: DE
Inventors: Lars Schoch; Daniel Kuntze; Karl Simonis; Joachim Rath
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2019-12-24

Abstract

Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einer Bildgebeeinheit (4) mit mehreren in einer Matrix (6) angeordneten Segmenten (7) und mit einer Hintergrundbeleuchtungseinrichtung (5), die dazu ausgelegt ist, eine auf eine erste Seite (4b) der Bildgebeeinheit (4) einstrahlbare Hintergrundbeleuchtung zum Hinterleuchten der Bildgebeeinheit (4) bereitzustellen, wobei die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung (5) eine Laserlichtquelle (10) aufweist. Zudem weist die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung (5) ein Leuchtstoffelement (11) auf, welches dazu ausgelegt ist, einen von der Laserlichtquelle (10) bereitgestellten Laserlichtstrahl (13) in Beleuchtungslicht (14) mit einer bestimmten spektralen Verteilung zu konvertieren, und ist derart eingerichtet, dass der bereitgestellte Laserlichtstrahl (13) zeitlich sequentiell auf unterschiedliche Bereiche (11 a) des Leuchtstoffelements (11) einstrahlbar ist, wobei ein jeweiliger Bereich (11a) des Leuchtstoffelements (11) einem jeweiligen Segment (7) der Bildgebeeinheit (4) derart zugeordnet ist, dass der in einen bestimmten Bereich (11a) eingestrahlte Laserlichtstrahl (13) in Beleuchtungslicht (14) konvertiert wird, das zumindest auf das dem bestimmten Bereich (11a) zugeordnete Segment (7) der Bildgebeeinheit (4) eingestrahlt wird.Head-up display device (3) for a motor vehicle (1), with an imaging unit (4) with a plurality of segments (7) arranged in a matrix (6) and with a backlight device (5), which is designed to adapt one to one to provide the first side (4b) of the imaging unit (4) with illuminable backlighting for backlighting the imaging unit (4), the backlighting device (5) having a laser light source (10). In addition, the backlight device (5) has a phosphor element (11), which is designed to convert a laser light beam (13) provided by the laser light source (10) into illuminating light (14) with a specific spectral distribution, and is set up in such a way that the laser light beam (13) provided can be irradiated sequentially in time onto different areas (11a) of the phosphor element (11), a respective area (11a) of the phosphor element (11) being assigned to a respective segment (7) of the imaging unit (4) in such a way that the laser light beam (13) irradiated into a specific region (11a) is converted into illuminating light (14) which is irradiated at least onto the segment (7) of the imaging unit (4) assigned to the specific region (11a).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung eine Bildgebeeinheit aufweist, die mehrere in einer Matrix angeordnete Segmente aufweist, die in Abhängigkeit von einem Bildinhalt eines mittels der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung anzuzeigenden Bildes jeweils unabhängig voneinander zumindest in einen ersten Zustand, der einen zumindest zum Großteil transparenten Zustand darstellt, oder in einen zweiten Zustand, der einen zumindest zum Großteil lichtundurchlässigen Zustand darstellt, schaltbar sind. Darüber hinaus weist die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, eine auf eine erste Seite der Bildgebeeinheit einstrahlbare Hintergrundbeleuchtung zum Hinterleuchten der Bildgebeeinheit bereitzustellen, wobei die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung eine Laserlichtquelle aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung.The invention relates to a head-up display device for a motor vehicle, the head-up display device having an imaging unit which has a plurality of segments arranged in a matrix, each of which is a function of an image content of an image to be displayed by means of the head-up display device can be switched independently of one another at least into a first state, which represents an at least largely transparent state, or into a second state, which represents an at least largely opaque state. In addition, the head-up display device has a backlight device which is designed to provide backlighting which can be irradiated onto a first side of the imaging unit for backlighting of the imaging unit, the backlight device having a laser light source. The invention also relates to a motor vehicle with a head-up display device and a method for operating a head-up display device.

Das Interesse richtet sich vorliegend auf Anzeigevorrichtungen für Kraftfahrzeuge, die als Kopf-oben-Anzeigevorrichtungen beziehungsweise als Head-up-Displays ausgebildet sind. Eine derartige Anzeigevorrichtung umfasst üblicherweise eine Bilderzeugungseinrichtung beziehungsweise eine Bildgebeeinheit, mit der Licht zum Bereitstellen einer Anzeige oder eines Bildes abgestrahlt werden kann. Üblicherweise kann eine solche Kopf-oben-Anzeigevorrichtung auch eine Optikeinrichtung, wie beispielsweise Reflektoren oder Spiegel, aufweisen, mit welchen das von der Bildgebeeinheit abgestrahlte Licht auf eine Projektionsfläche projiziert werden kann. Diese Projektionsfläche ist bei so genannten Windschutzscheiben-Head-up-Displays durch einen Bereich der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Ferner sind auch Kopf-oben-Anzeigevorrichtungen bekannt, die eine separate Projektionsfläche, die als semi-transparente Spiegelfläche ausgebildet ist, aufweisen. Solche Head-up-Displays werden üblicherweise auch als Combiner-Head-up-Displays bezeichnet. Die vorliegende Erfindung ist sowohl auf dem Gebiet der Windschutzscheiben-Head-up-Displays als auch auf dem Gebiet der Combiner-Head-up-Displays angesiedelt.In the present case, interest is directed to display devices for motor vehicles which are designed as head-up display devices or as head-up displays. Such a display device usually comprises an image generation device or an imaging unit with which light for providing a display or an image can be emitted. Such a head-up display device can usually also have an optical device, such as reflectors or mirrors, with which the light emitted by the imaging unit can be projected onto a projection surface. In so-called windshield head-up displays, this projection area is provided by a region of the windshield of the motor vehicle. Furthermore, head-up display devices are also known which have a separate projection surface which is designed as a semi-transparent mirror surface. Such head-up displays are usually also referred to as combiner head-up displays. The present invention is located both in the field of windshield head-up displays and in the field of combiner head-up displays.

Als Bildgebeeinheit können beispielsweise Flüssigkristallbildschirme verwendet werden. Die einzelnen Pixel eines solchen Flüssigkristalldisplays können dabei je nach anzuzeigendem Bildinhalt lichtdurchlässig oder lichtundurchlässig geschaltet werden. Liquid crystal screens, for example, can be used as the imaging unit. The individual pixels of such a liquid crystal display can be switched to be translucent or opaque, depending on the image content to be displayed.

Entsprechend tritt idealer Weise Licht, welches von einer entsprechenden Hintergrundbeleuchtung eines solchen Flüssigkristalldisplays bereitgestellt wird, nur durch die transparent geschalteten Pixel hindurch. Tatsächlich jedoch durchdringt auch ein geringer Anteil des Hintergrundbeleuchtungslichts die lichtundurchlässig geschalteten Pixel eines solchen Flüssigkristalldisplays, was im Falle einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung zu dem so genannten Postkarteneffekt führt. Dies bedeutet, dass durch die Windschutzscheibe oder der separat bereitgestellten Spiegelfläche nicht nur zum Beispiel ein aktuell anzuzeigendes Symbol oder eine Grafik für den Benutzer sichtbar ist, sondern auch die übrigen nicht zum Anzeigen der Grafik benutzten Bereiche des Flüssigkristalldisplays.Correspondingly, light which is provided by a corresponding backlight of such a liquid crystal display only passes through the transparent switched pixels. In fact, however, even a small proportion of the backlighting light penetrates the opaque pixels of such a liquid crystal display, which leads to the so-called postcard effect in the case of a head-up display device. This means that the windshield or the separately provided mirror surface not only shows a symbol or a graphic that is currently to be displayed for the user, but also the other areas of the liquid crystal display that are not used to display the graphic.

Bei Flüssigkristallbildschirmen aus anderen Anwendungsgebieten, zum Beispiel aus dem Consumer Bereich, zum Beispiel für TV-Geräte auf LED-Basis, sind Maßnahmen zur Erhöhung des Kontrasts bekannt, wie zum Beispiel das so genannte „Local dimming“. Hier wird in Abhängigkeit des Bildinhalts lokal die LED-Hinterleuchtung reduziert, um den Kontrast zu verbessern. Die US 2007/0290966 A1 beschreibt ebenfalls einen LCD-Bildschirm, der zur Erhöhung des Kontrasts mit einem Laserstrahl abgetastet wird, wobei eine Abtastgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Helligkeit des anzuzeigenden Bildes gesteuert wird. Der Laserstrahl kann dabei eine Wellenlänge im sichtbaren Bereich bereitstellen oder im infraroten Spektralbereich. Im zweiten Fall wird das infrarote Laserlicht durch eine nichtlineare optische Methode unter Verwendung eines fluoreszierenden Materials in sichtbares Licht gewandelt.In the case of liquid crystal screens from other areas of application, for example from the consumer sector, for example for TV sets based on LEDs, measures for increasing the contrast are known, such as so-called “local dimming”. Depending on the image content, the LED backlighting is locally reduced in order to improve the contrast. The US 2007/0290966 A1 also describes an LCD screen which is scanned with a laser beam to increase the contrast, a scanning speed being controlled as a function of the brightness of the image to be displayed. The laser beam can provide a wavelength in the visible range or in the infrared spectral range. In the second case, the infrared laser light is converted into visible light by a nonlinear optical method using a fluorescent material.

Nachteiliger Weise lassen sich in den meisten Fällen jedoch kontrasterhöhende Maßnahmen, wie sie für Flüssigkristallbildschirmen aus anderen Anwendungsbereichen bekannt sind, nur begrenzt oder gar nicht für Bildgebeeinheiten in Kopf-oben-Anzeigevorrichtungen nutzen. Dies ist durch den signifikanten Größenunterschied zwischen den in Kopf-oben-Anzeigevorrichtungen verwendeten Bildschirmen, und insbesondere auch deren Pixel, und herkömmlichen Flüssigkristallbildschirmen und deren Pixeln begründet. Da die in Kopf-oben-Anzeigevorrichtungen verwendeten Bildgebeeinheiten typischerweise deutlich kleiner sind, und insbesondere auch deren Pixel, lässt sich am Beispiel einer durch LEDs bereitgestellten Hintergrundbeleuchtung die LED-Dichte dieser Hintergrundbeleuchtung nicht exakt auf Pixelbereiche beschränken, wodurch durch eine einzelne LED der Hintergrundbeleuchtung nicht nur ein einzelnes Pixel der Bildgebeeinheit einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung beleuchtet werden würde, sondern ein relativ großer Pixelbereich. In gleicher Weise würde bei einer Bildgebeeinheit in einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung, wenn eine einzelne LED der Hintergrundbeleuchtung gedimmt oder abgeschaltet werden würde, nicht nur lediglich ein korrespondierendes Pixel der Bildgebeeinheit nicht beleuchtet werden, sondern ebenso ein relativ großer Pixelbereich. Derartige für herkömmliche Flüssigkristallanzeigen bekannte Maßnahmen wie zum Beispiel das „Local Dimming“, zur Erhöhung des Kontrasts lassen sich damit also nicht für kleine Bildgebeeinheit für Kopf-oben-Anzeigevorrichtungen nutzen.In most cases, however, contrast-increasing measures, as are known for liquid crystal screens from other areas of application, can be used disadvantageously or only to a limited extent or not at all for imaging units in head-up display devices. This is due to the significant size difference between the screens used in head-up display devices, and in particular also their pixels, and conventional liquid crystal screens and their pixels. Since the imaging units used in head-up display devices are typically significantly smaller, and in particular also their pixels, the LED density of this backlighting cannot be limited exactly to pixel areas using the example of a backlighting provided by LEDs, which means that a single LED of the backlighting does not only a single pixel of the imaging unit of a head-up display device would be illuminated, but a relatively large pixel area. In the same way, in an imaging unit in a head-up display device, if a single LED of the backlight were dimmed or switched off, not only a corresponding pixel of the imaging unit would not be illuminated but also a relatively large pixel area. Such measures known for conventional liquid crystal displays, such as, for example, “local dimming”, in order to increase the contrast cannot therefore be used for small imaging units for head-up display devices.

Eine gattungsgemäße Kopf-oben-Anzeigevorrichtung ist aus der DE 10 2012 222 421 A1 bekannt, bei welcher zur Bereitstellung einer Hintergrundbeleuchtung für einen Flüssigkristallbildschirm eine Laserlichtquelle verwendet wird, welche Laserlicht ausgibt, welches auf einen holografischen Diffusor eingestrahlt wird, sodass durch den holografischen Diffusor durchtretendes Licht den Flüssigkristallbildschirm möglichst großflächig oder vollständig ausleuchtet. Hierdurch lässt sich ein kontrastreicheres Bild bereitstellen, da durch das Laserlicht bereits polarisiertes Licht bereitgestellt wird, dessen Polarität am holografischen Diffusor nicht mehr verändert wird. Somit können Streueffekte vermieden werden, die durch eine Hintergrundbeleuchtung beispielsweise auf LED-Basis mit einem vor den Flüssigkristallbildschirm geschalteten Polfilter resultieren würden.A generic head-up display device is from the DE 10 2012 222 421 A1 is known in which a laser light source is used to provide a backlight for a liquid crystal screen, which emits laser light which is radiated onto a holographic diffuser, so that light passing through the holographic diffuser illuminates the liquid crystal screen as large as possible or completely. This enables a higher-contrast image to be provided, since the laser light already provides polarized light, the polarity of which is no longer changed at the holographic diffuser. Scattering effects that would result from backlighting, for example, on an LED basis with a polarizing filter connected in front of the liquid crystal screen, can thus be avoided.

Wenngleich auch durch den erhöhten Kontrast der oben beschriebene Postkarteneffekt subjektiv nicht mehr so stark in Erscheinung treten würde, so lässt sich durch diese Maßnahme jedoch nicht erreichen, dass das durch dunkel beziehungsweise lichtundurchlässig geschaltete Pixelbereiche hindurchtretendes Störlicht der Hintergrundbeleuchtung reduziert wird. Ein weiteres Problem, das mit der Verwendung von Laserlicht einhergeht, besteht zudem auch darin, dass sichergestellt werden muss, dass die Kohärenzeigenschaften des Laserlichts in hinreichendem Ausmaß zerstört werden, da es ansonsten zu unerwünschten Speckle-Effekten bei der Bildanzeige kommt.Although the above-described postcard effect would no longer appear subjectively as a result of the increased contrast, this measure cannot, however, be used to reduce the background light from the backlight that passes through dark or opaque pixel areas. Another problem associated with the use of laser light is also that it must be ensured that the coherence properties of the laser light are destroyed to a sufficient extent, since otherwise undesirable speckle effects occur in the image display.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung bereitzustellen, welche eine möglichst effiziente Verminderung des Postkarteneffekts ermöglichen.The object of the present invention is therefore to provide a head-up display device, a motor vehicle and a method for operating a head-up display device which enable the postcard effect to be reduced as efficiently as possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung, durch ein Kraftfahrzeug und durch ein Verfahren zum Betreiben einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.This object is achieved by a head-up display device, by a motor vehicle and by a method for operating a head-up display device with the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.

Eine erfindungsgemäße Kopf-oben-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, weist eine Bildgebeeinheit auf, die mehrere in einer Matrix angeordnete Segmente aufweist, die in Abhängigkeit von einem Bildinhalt eines mittels der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung anzuzeigenden Bildes jeweils unabhängig voneinander zumindest in einen ersten Zustand, der einen zumindest zum Großteil transparenten Zustand darstellt, oder in einen zweiten Zustand, der einen zumindest zum Großteil lichtundurchlässigen Zustand darstellt, schaltbar sind. Darüber hinaus weist die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, eine auf eine erste Seite der Bildgebeeinheit einstrahlbare Hintergrundbeleuchtung zum Hinterleuchten der Bildgebeeinheit bereitzustellen, wobei die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung eine Laserlichtquelle aufweist. Darüber hinaus weist die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung ein Leuchtstoffelement auf, welches dazu ausgelegt ist, einen von der Laserlichtquelle bereitgestellten Laserlichtstrahl in Beleuchtungslicht mit einer bestimmten spektralen Verteilung zu konvertieren. Dabei ist die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung weiterhin derart eingerichtet, dass der von der Laserlichtquelle bereitgestellte Laserlichtstrahl zeitlich sequentiell auf unterschiedliche Bereiche des Leuchtstoffelements einstrahlbar ist, wobei ein jeweiliger Bereich des Leuchtstoffelements einem jeweiligen Segment der Bildgebeeinheit derart zugeordnet ist, dass der in einen bestimmten Bereich der Bereiche des Leuchtstoffelements eingestrahlte Laserlichtstrahl in Beleuchtungslicht konvertiert wird, das zumindest auf das dem bestimmten Bereich zugeordnete Segment der Bildgebeeinheit eingestrahlt wird.A head-up display device according to the invention for a motor vehicle has an imaging unit which has a plurality of segments arranged in a matrix and which, depending on an image content of an image to be displayed by means of the head-up display device, each independently at least in a first state, which represents an at least largely transparent state, or can be switched to a second state which represents an at least largely opaque state. In addition, the head-up display device has a backlight device which is designed to provide backlighting which can be irradiated onto a first side of the imaging unit for backlighting of the imaging unit, the backlight device having a laser light source. In addition, the backlight device has a phosphor element which is designed to convert a laser light beam provided by the laser light source into illuminating light with a specific spectral distribution. The backlighting device is also set up in such a way that the laser light beam provided by the laser light source can be irradiated sequentially over time in different areas of the phosphor element, a respective area of the phosphor element being assigned to a respective segment of the imaging unit in such a way that that in a specific area of the areas of the phosphor element radiated laser light beam is converted into illuminating light, which is irradiated at least on the segment of the imaging unit assigned to the specific area.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass es die Verwendung einer Laserlichtquelle, die zeitlich sequentiell Laserlicht auf unterschiedliche Bereiche eines Leuchtstoffelements einstrahlen kann, ermöglicht, selbst für eine sehr kleine Bildgebeeinheit mit sehr kleinen Segmenten, die jeweilige Pixeln bereitstellen können, zum Beispiel mit einer Kantenlänge von 85 µm, dennoch gezielt für solche jeweiligen kleinen Segmente der Bildgebeeinheit eine Hintergrundbeleuchtung bereitzustellen, die zur Anzeige des Bildes in den ersten Zustand geschaltet sind, während eine Beleuchtung von Segmente im zweiten Zustand der Bildgebeeinheit weitestgehend vermieden werden kann. Durch die Verwendung einer Laserlichtquelle ist es dabei insbesondere möglich, äußerst kleine Bereiche des Leuchtstoffelements zu bestrahlen, sodass auch die verschiedenen Bereiche des Leuchtstoffelements, die bei Anregung durch den bereitgestellten Laserlichtstrahl entsprechend konvertiertes Licht in Richtung der Bildgebeeinheit aussenden, äußerst klein sein können, sodass sich hierdurch eine nahezu pixelgenaue Hinterleuchtung der Bildgebeeinheit bereitstellen lässt. Hierdurch lassen sich durch die Bildgebeeinheit äußerst hoch aufgelöste Bildinhalte bereitstellen, während gleichzeitig eine Hinterleuchtung von Segmenten der Bildgebeeinheit, die zur Bereitstellung des Bildes schwarz geschaltet werden sollen, das heißt nach Möglichkeit möglichst wenig Licht durchlassen beziehungsweise transmittieren sollen, nahezu vollständig vermieden werden kann. Hierdurch lässt sich vorteilhafterweise der oben beschriebene Postkarteneffekt auf ein Minimum reduzieren. Zusätzlich wird durch die Konversion des Laserlichts durch das Leuchtstoffelement die Kohärenz des Laserlichts vollständig zerstört, sodass zudem auch Speckle-Effekte vollständig vermieden werden können. Zudem wird dadurch, dass gezielt nur solche Segmente hinterleuchtet werden können, die auch Licht transmittieren sollen, ein besonders energieeffizienter Betrieb der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung ermöglicht. Somit lässt es sich durch die Erfindung bewerkstelligen, dass mittels der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung hochaufgelöste Bilder mit sehr hohem Kontrast, in sehr guter Bildqualität und unter weitestgehender Vermeidung des Postkarteneffekts trotz der durch die Verwendung der Bildgebeeinheit in der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung bedingten kleinen Dimensionierung der einzelnen Segmente bereitgestellt werden können.The invention is based on the finding that the use of a laser light source that can irradiate laser light sequentially in time on different areas of a phosphor element makes it possible, even for a very small imaging unit with very small segments that can provide respective pixels, for example with one Edge length of 85 μm, but specifically to provide a backlight for such respective small segments of the imaging unit that are switched to the first state for displaying the image, while illumination of segments in the second state of the imaging unit can be largely avoided. The use of a laser light source makes it possible in particular to irradiate extremely small areas of the phosphor element, so that the various areas of the phosphor element which emit correspondingly converted light in the direction of the imaging unit when excited by the laser light beam provided can be extremely small, so that thereby providing an almost pixel-perfect backlighting of the imaging unit. As a result, extremely high-resolution image content can be provided by the imaging unit, while at the same time backlighting segments of the imaging unit that are to be switched black to provide the image, that is, if possible should let as little light as possible pass through or be transmitted, can be almost completely avoided. In this way, the postcard effect described above can advantageously be reduced to a minimum. In addition, the coherence of the laser light is completely destroyed by the conversion of the laser light by the phosphor element, so that speckle effects can also be completely avoided. In addition, the fact that only those segments which are also intended to transmit light can be backlit in a targeted manner enables particularly energy-efficient operation of the head-up display device. Thus, it can be accomplished by the invention that high-resolution images with very high contrast, in very good image quality and largely avoiding the postcard effect by means of the head-up display device, despite the small ones caused by the use of the imaging unit in the head-up display device Dimensioning of the individual segments can be provided.

Der zweite Zustand, der den zumindest zum Großteil lichtundurchlässigen Zustand darstellt, soll dabei als Zustand eines Segments verstanden werden, in welchem durch dieses Segment im Idealfall überhaupt kein Licht transmittiert werden kann. In der Praxis ist jedoch in einem solchen Zustand dennoch immer eine zumindest geringfügige Lichttransmission durch ein solches Segment möglich. Im Folgenden wird der zumindest zum Großteil lichtundurchlässige Zustand aus Gründen der Einfachheit auch als lichtundurchlässiger Zustand bezeichnet, wenngleich auch in diesem Zustand dennoch eine geringfügige Lichttransmission durch das betreffende in diesem Zustand befindliche Segment der Bildgebeeinheit im Falle einer Hinterleuchtung möglich ist. Analog gilt dies auch für den ersten Zustand.The second state, which represents the at least largely opaque state, should be understood as the state of a segment in which, ideally, no light can be transmitted through this segment at all. In practice, however, at least slight light transmission through such a segment is always possible in such a state. In the following, the at least largely opaque state is also referred to as an opaque state for reasons of simplicity, although in this state a slight light transmission is nevertheless possible through the relevant segment of the imaging unit in this state in the case of backlighting. The same applies to the first state.

Im allgemeinen kann es auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Segmente der Bildgebeeinheit nicht nur in den lichtdurchlässigen Zustand und den lichtundurchlässigen Zustand schaltbar sind, sondern auch in zumindest einen oder auch mehrere Zwischenzustände, in welchen die Lichttransmission gegenüber dem lichtdurchlässigen Zustand vermindert und gegenüber dem lichtundurchlässigen Zustand erhöht ist. Im Falle eines darzustellenden schwarz-weiß Bildes entsprechen diese Zwischenzustände also entsprechend darzustellenden Graustufen. Im Falle von Farbbildern lassen sich dadurch in den unterschiedlichen Segmenten einzelne Farbhelligkeiten einstellen. Für den Fall das also die einzelnen Segmente der Bildgebeeinheit auch in einen oder mehrere Zwischenzustände schaltbar sind, so ist es bevorzugt, dass die Steuereinrichtung die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Bildinhalt des mittels der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung anzuzeigenden Bildes derart ansteuert, dass der Laserlichtstrahl auch auf Bereiche des Leuchtstoffelements eingestrahlt wird, die Segmenten zugeordnet sind, die sich zur Bereitstellung des anzuzeigenden Bildes beziehungsweise Bildinhalts in einem solchen Zwischenzustand befinden.In general, it can also be provided that the individual segments of the imaging unit can be switched not only into the translucent state and the opaque state, but also into at least one or more intermediate states in which the light transmission is reduced compared to the translucent state and compared to the opaque one Condition is increased. In the case of a black-and-white image to be displayed, these intermediate states thus correspond to gray levels to be displayed. In the case of color images, individual color brightnesses can be set in the different segments. In the event that the individual segments of the imaging unit can also be switched into one or more intermediate states, it is preferred that the control device controls the backlight device in dependence on the image content of the image to be displayed by means of the head-up display device in such a way that the laser light beam is also irradiated onto areas of the phosphor element that are assigned to segments that are in such an intermediate state in order to provide the image or image content to be displayed.

Alternativ ist es aber auch denkbar, dass ein jeweiliges Segment der Bildgebeeinheit ausschließlich in die beiden genannten Zustände, nämlich den lichtdurchlässig Zustand und den lichtundurchlässigen Zustand, schaltbar ist. Um dann entsprechend ebenfalls Grauabstufungen oder Helligkeitsabstufungen bestimmter Farben bereitzustellen, kann entsprechend zum Beispiel die Lichtleistung des Laserlichtstrahls entsprechend variiert werden. Soll durch ein entsprechendes Segment der Bildgebeeinheit eine verminderte Helligkeit bereitgestellt werden, so kann entsprechend bei der Beleuchtung des zugeordneten Bereichs des Leuchtstoffs ein Laserlichtstrahl mit verminderter Lichtleistung verwendet werden. Dies hat den großen Vorteil, dass sich hierdurch Grautöne beziehungsweise Helligkeitsabstufungen auf energieeffizientere Weise bereitstellen lassen.Alternatively, however, it is also conceivable that a respective segment of the imaging unit can only be switched into the two states mentioned, namely the translucent state and the opaque state. In order to then accordingly also provide gray shades or brightness shades of certain colors, the light output of the laser light beam can be varied accordingly, for example. If a reduced brightness is to be provided by a corresponding segment of the imaging unit, then a laser light beam with reduced light output can be used accordingly when illuminating the assigned area of the phosphor. This has the great advantage that gray tones or brightness gradations can be provided in a more energy-efficient manner.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung eine Steuereinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit von einem Bildinhalt des mittels der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung anzuzeigenden Bildes anzusteuern, insbesondere derart, dass der Laserlichtstrahl nur auf Bereiche des Leuchtstoffelements eingestrahlt wird, die Segmenten zugeordnet sind, die sich zur Bereitstellung des anzuzeigenden Bildinhalts nicht im zweiten Zustand befinden, sondern zum Beispiel im ersten Zustand und/oder in einem der oben beschriebenen Zwischenzustände.In an advantageous embodiment of the invention, the head-up display device has a control device which is designed to control the backlight device as a function of an image content of the image to be displayed by the head-up display device, in particular in such a way that the laser light beam only reaches areas of the phosphor element is irradiated, which are assigned to segments that are not in the second state for providing the image content to be displayed, but rather, for example, in the first state and / or in one of the intermediate states described above.

So lässt sich also vorteilhafterweise der Bildinhalt mit der Ansteuerung der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung korrelieren, sodass sich eine gezielte Hinterleuchtung nur solcher Segmente der Bildgebeeinhalt bereitstellen lässt, die auch zur Anzeige des Bildes Licht transmittieren sollen. Somit lässt es sich vorteilhafterweise bewerkstelligen, dass solche Segmente, durch welche zur Bereitstellung des Bildes kein Licht transmittiert werden soll, gar nicht oder äußerst geringfügig hinterleuchtet werden. Thus, the image content can advantageously be correlated with the activation of the backlight device, so that targeted backlighting can only be provided for those segments of the image content that are also intended to transmit light for displaying the image. It can thus be advantageously achieved that those segments through which no light is to be transmitted in order to provide the image are not backlit or only very slightly backlit.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildgebeeinheit als TFT(Thin Film Transistor)-Bildschirm ausgebildet, insbesondere als TFT-Flüssigkristallbildschirm. Durch einen TFT-Bildschirm, insbesondere einen TFT-Flüssigkristallbildschirm lässt sich vorteilhafterweise eine besonders hohe Auflösung bereitstellen, insbesondere im Gegensatz zu Passiv-Matrix-Flüssigkristallbildschirmen, da TFT-Bildschirme deutlich kleinere Pixel und damit eine höhere Pixeldichte erlauben, was wiederum gerade für in Kopf-oben-Anzeigevorrichtungen verwendete Bildgebeeinheiten aufgrund ihrer geringen Größe besonders vorteilhaft ist.In an advantageous further embodiment of the invention, the imaging unit is designed as a TFT (thin film transistor) screen, in particular as a TFT liquid crystal screen. A TFT screen, in particular a TFT liquid crystal screen, can advantageously provide a particularly high resolution, in particular in contrast to passive matrix liquid crystal screens, since TFT screens allow significantly smaller pixels and thus a higher pixel density, which in turn is particularly useful for the head -above- Imaging devices used display devices is particularly advantageous due to their small size.

Der TFT-Bildschirm kann beispielsweise als monochromatischer Bildschirm ausgebildet sein und weist dann in diesem Fall pro Pixel einen Dünnfilmtransistor auf. Bevorzugt ist der TFT-Bildschirm jedoch als Farbdisplay ausgebildet und weist dann in diesem Fall pro Pixel vorzugsweise drei Dünnfilmtransistoren auf. Insbesondere kann in diesem Fall jedes Pixel in drei Subpixel zur Bereitstellung der Farben Rot, Gelb und Grün durch entsprechend zugeordnete Farbfilter eingeteilt sein, und den jeweiligen Subpixeln ist dann jeweils ein Dünnfilmtransistor zugeordnet.The TFT screen can be designed, for example, as a monochromatic screen and then has a thin film transistor per pixel in this case. However, the TFT screen is preferably designed as a color display and then in this case preferably has three thin-film transistors per pixel. In particular, in this case each pixel can be divided into three sub-pixels to provide the colors red, yellow and green by means of correspondingly assigned color filters, and a thin-film transistor is then assigned to the respective sub-pixels.

Im weiteren kann ein sogenanntes RGBW TFT zum Einsatz kommen. Hierbei ist einweiteres Subpixel mit der „Farbe Weiss“ integriert.A so-called RGBW TFT can also be used. Another sub-pixel with the "color white" is integrated.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung eine Ablenkeinrichtung auf, wobei die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass der von der Laserlichtquelle im Betrieb der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung bereitgestellte Laserlichtstrahl auf die Ablenkeinrichtung eingestrahlt wird, wobei die Ablenkeinrichtung dazu ausgelegt ist, den eingestrahlten Laserlichtstrahl in unterschiedliche vorbestimmte Richtungen, die den jeweiligen Bereichen des Leuchtstoffelements zugeordnet sind, abzulenken. Somit wird es auf besonders einfache und vorteilhafte Weise ermöglicht, den Laserlichtstrahl zeitlich sequentiell auf unterschiedliche Bereiche des Leuchtstoffelements einzustrahlen.In a further advantageous embodiment of the invention, the backlight device has a deflection device, the backlight device being set up in such a way that the laser light beam provided by the laser light source during operation of the head-up display device is irradiated onto the deflection device, the deflection device being designed for this purpose deflect the incident laser light beam in different predetermined directions which are assigned to the respective regions of the phosphor element. This makes it possible in a particularly simple and advantageous manner to irradiate the laser light beam sequentially in time onto different areas of the phosphor element.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Ablenkeinrichtung als MEMS(Mikroelektromechanisches System)-Spiegel, das heißt als ein Mikrosystemspiegel, ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich die Ablenkeinrichtung besonders klein und kompakt ausbilden, was wieder gerade bei der Verwendung in einem Head-up-Display besonders vorteilhaft ist, da hier nur wenig Bauraum zur Verfügung steht. Darüber hat ein MEMS-Spiegel als Ablenkeinrichtung noch zahlreiche weitere Vorteile. It is particularly advantageous if the deflection device is designed as a MEMS (microelectromechanical system) mirror, that is to say as a microsystem mirror. As a result, the deflection device can be designed to be particularly small and compact, which is again particularly advantageous when used in a head-up display, since only little installation space is available here. A MEMS mirror as a deflection device also has numerous other advantages.

Bei einer Verwendung von herkömmlichen rotierenden Spiegeln bedarf es weiterer diskreter Bauteile wie zum Beispiel Halterungen, in denen die Spiegelachse gelagert ist. Die mit der Rotation entstehende Reibung führt zu Verschleiß und dadurch verursachtem Schlupf. Gegenüber monolithischen Baugruppen, wie dies im Falle des MEMS-Spiegels der Fall ist, sind Baugruppen aus diskreten Bauteilen heutzutage in der Regel aufwändiger in der Herstellung und damit teurer. Vor allem aber lassen sie sich weniger leicht Miniaturisieren und sind in der Regel deutlich schwerer. MEMS-Spiegel arbeiten dagegen völlig verschleißfrei.When using conventional rotating mirrors, further discrete components are required, such as brackets in which the mirror axis is mounted. The friction created by the rotation leads to wear and the resulting slippage. Compared to monolithic assemblies, as is the case with the MEMS mirror, assemblies made of discrete components are nowadays generally more complex to manufacture and therefore more expensive. Above all, they are less easy to miniaturize and are usually much heavier. In contrast, MEMS mirrors work completely without wear.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der MEMS-Spiegel um zwei zueinander senkrechte Drehachsen drehbar ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich der durch die Laserlichtquelle bereitgestellte Laserlichtstrahl auf einfache Weise zeitlich sequentiell auf jedes Segment der in der Matrix, insbesondere in mehreren Reihen und Spalten, angeordneten Segmente der Bildgebeeinheit einstrahlen, insbesondere in den jeweiligen diesem Segment zugeordneten Bereich des Leuchtstoffelements, welches zur Bereitstellung eines aktuellen Bildinhalts hinterleuchtet werden soll. Ein weiterer großer Vorteil des MEMS-Spiegels besteht zudem darin, dass dieser eine besonders hohe Betriebsfrequenz erreichen kann. Die Scanfrequenz, mit welcher der MEMS-Spiegel die Reihen und Spalten der matrixförmig angeordneten Bereiche des Leuchtstoffelements abscannen kann, kann damit problemlos so hoch gewählt werden, dass diese zur Bildrate der mittels der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung anzuzeigenden Bilder korrespondiert. Die Bildrate kann beispielsweise 30 Bilder pro Sekunde betragen, liegt jedoch vorzugsweise höher, wie zum Beispiel bei 60 Hertz oder mehr. Entsprechend kann auch der MEMS-Spiegel dazu ausgebildet sein, die Reihen der matrixförmig angeordneten Segmente beziehungsweise die zu diesen korrespondierenden Bereiche des Leuchtstoffelements einmal komplett in höchstens einer Dreißigstel Sekunde, oder bei einer Bildrate von 60 Hertz in einer Sechzigstel Sekunde abzuscannen.It is also advantageous if the MEMS mirror is designed to be rotatable about two mutually perpendicular axes of rotation. As a result, the laser light beam provided by the laser light source can be irradiated in a simple manner sequentially in time onto each segment of the segments of the imaging unit arranged in the matrix, in particular in several rows and columns, in particular in the respective area of the phosphor element assigned to this segment, which is used to provide a current image content should be backlit. Another great advantage of the MEMS mirror is that it can reach a particularly high operating frequency. The scanning frequency with which the MEMS mirror can scan the rows and columns of the regions of the phosphor element arranged in the form of a matrix can thus be selected so easily that it corresponds to the frame rate of the images to be displayed by means of the head-up display device. The frame rate can be 30 frames per second, for example, but is preferably higher, such as 60 Hertz or more. Correspondingly, the MEMS mirror can also be designed to scan the rows of the segments arranged in the form of a matrix, or the regions of the phosphor element corresponding to them, once in a maximum of a thirtieth of a second, or at an image rate of 60 Hertz in a sixtieth of a second.

Damit bei diesem Abscannen nur Bereiche des Leuchtstoffelements beleuchtet werden, durch welche für die Bereitstellung eines aktuellen Bildes auch eine Hinterleuchtung der korrespondierenden Segmente der Bildgebeeinheit bereitgestellt werden soll, kann die Laserlichtquelle auch gezielt an und aus geschaltet werden, beziehungsweise die Bereitstellung des Laserlichtstrahls gezielt unterbrochen werden. Beispielsweise kann der Laserlichtstrahl in Form eines gepulsten oder modulierten Lichtstrahls bereitgestellt werden. Wenn der MEMS-Spiegel also einen Winkelbereich überstreicht, in welchem der Laserlichtstrahl in Bereiche des Leuchtstoffelements abgelenkt werden würde, die nicht beleuchtet werden sollen, kann die Laserlichtquelle die Bereitstellung des Laserlichtstrahls unterbrechen. Entsprechend kann also vorteilhafterweise auch eine Aktivierung und Deaktivierung des Laserlichts mit dem anzuzeigenden Bildinhalt korreliert sein. Mit anderen Worten kann also die Steuereinrichtung auch die Laserlichtquelle in Abhängigkeit von dem Bildinhalt des aktuell anzuzeigenden Bildes ansteuern.So that only areas of the phosphor element are illuminated during this scanning, through which backlighting of the corresponding segments of the imaging unit is also to be provided for the provision of a current image, the laser light source can also be specifically switched on and off, or the provision of the laser light beam can be specifically interrupted , For example, the laser light beam can be provided in the form of a pulsed or modulated light beam. If the MEMS mirror therefore sweeps over an angular range in which the laser light beam would be deflected into regions of the phosphor element that are not to be illuminated, the laser light source can interrupt the provision of the laser light beam. Accordingly, activation and deactivation of the laser light can advantageously also be correlated with the image content to be displayed. In other words, the control device can also control the laser light source as a function of the image content of the image currently to be displayed.

Weiterhin sind MEMS-Spiegel üblicherweise in ihrer Auslenkung begrenzt, zum Beispiel auf circa +/- 10 Grad. Gerade jedoch zum Abscannen eines Bereichs mit einer Größe, die der Bildgebeeinheit einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung entspricht, stellt dies jedoch keinen Nachteil dar. Da mit anderen Worten die Bildgebeeinheit für die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung nur sehr geringe Abmessungen aufweist, kann trotz der begrenzten Ablenkwinkel des MEMS-Spiegels eine äußerst kompakte Anordnung bereitgestellt werden, da der MEMS-Spiegel dennoch sehr nahe an der Bildgebeeinheit angeordnet werden kann.Furthermore, the deflection of MEMS mirrors is usually limited, for example to approximately +/- 10 degrees. However, this does not constitute a disadvantage, particularly for scanning an area with a size that corresponds to the imaging unit of a head-up display device In other words, the imaging unit for the head-up display device has only very small dimensions, an extremely compact arrangement can be provided in spite of the limited deflection angle of the MEMS mirror, since the MEMS mirror can nevertheless be arranged very close to the imaging unit.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, eine Intensität des Laserlichtstrahls und/oder eine Ablenkung des Laserlichtstrahls mittels der Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit von dem anzuzeigenden Bildinhalt zu steuern. Wie eingangs bereits erwähnt, ist es besonders vorteilhaft, Helligkeitsabstufungen durch gezielte Variation der Laserlichtleistung und damit der Intensität des Laserlichtstrahls bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann dies auch über eine entsprechend gestaltete Ablenkung des Laserlichtstrahls mittels der Ablenkeinrichtung, insbesondere des MEMS-Spiegels, erfolgen. Beispielsweise kann der Laserlichtstrahl mittels der Ablenkeinrichtung gezielt längere Zeit auf Bereiche des Leuchtstoffelements gerichtet werden, die zu Segmenten der Bildgebeeinheit korrespondieren, in welchen eine höhere Helligkeit bereitgestellt werden soll, als in anderen. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Helligkeitssteuerung einzelner Pixel beziehungsweise einzelner Segmente der Bildgebeeinheit ausschließlich über eine entsprechende Steuerung der Laserlichtleistung beziehungsweise der Intensität des Laserlichtstrahls erfolgt, da dies die Ansteuerung des MEMS-Spiegels deutlich vereinfacht. Insbesondere kann dadurch die Bewegung des MEMS-Spiegels vollkommen unabhängig von einem darzustellenden Bildinhalt erfolgen.In a further advantageous embodiment of the invention, the control device is designed to control an intensity of the laser light beam and / or a deflection of the laser light beam by means of the deflection device as a function of the image content to be displayed. As already mentioned at the beginning, it is particularly advantageous to provide brightness gradations by specifically varying the laser light power and thus the intensity of the laser light beam. Alternatively or additionally, this can also be done by appropriately designed deflection of the laser light beam by means of the deflection device, in particular the MEMS mirror. For example, by means of the deflection device, the laser light beam can be directed in a targeted manner to areas of the phosphor element which correspond to segments of the imaging unit in which a higher brightness is to be provided than in others. However, it is advantageous if the brightness control of individual pixels or individual segments of the imaging unit takes place exclusively via a corresponding control of the laser light power or the intensity of the laser light beam, since this significantly simplifies the control of the MEMS mirror. In particular, the movement of the MEMS mirror can thereby take place completely independently of an image content to be displayed.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Leuchtstoffelement als eine Leuchtstofffolie ausgebildet. Somit kann das Leuchtstoffelement besonders kostengünstig und einfach ausgestaltet werden und zudem ist die Ausbildung als Leuchtstofffolie besonders flexibel einsetzbar. Die Leuchtstofffolie kann zum Beispiel als Elastomer ausgebildet sein, in das Leuchtstoffpartikel eingebettet sind. Beispielsweise lässt sich ein als Leuchtstofffolie ausgebildetes Leuchtstoffelement besonders einfach auf die Bildgebeeinheit aufbringen. Prinzipiell wäre es auch denkbar, dass das Leuchtstoffelement in einem Abstand zur Bildgebeeinheit, insbesondere zu deren erster Seite angeordnet ist, und zum Beispiel parallel zu dieser ausgerichtet ist. Da jedoch Leuchtstofflicht, welches durch Anregung mittels des Laserlichtstrahls erzeugt wird, diffus von dem Leuchtstoffelement abgestrahlt wird, ist es besonders vorteilhaft, das Leuchtstoffelement so nahe wie möglich an der Bildgebeeinheit anzuordnen und damit insbesondere die einzelnen Bereiche des Leuchtstoffelements besonders nahe an den korrespondierenden Segmenten der Bildgebeeinheit. Streulicht, welches auf benachbarte Segmente der Bildgebeeinheit trifft, die gar nicht beleuchtet werden sollen, kann durch die Verringerung des Abstands zwischen dem Leuchtstoffelement und der Bildgebeeinheit auf ein Minimum reduziert werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the phosphor element is designed as a phosphor film. Thus, the fluorescent element can be designed in a particularly cost-effective and simple manner and, moreover, the design as a fluorescent film can be used particularly flexibly. The fluorescent film can be designed, for example, as an elastomer in which fluorescent particles are embedded. For example, a fluorescent element designed as a fluorescent film can be applied to the imaging unit particularly easily. In principle, it would also be conceivable for the phosphor element to be arranged at a distance from the imaging unit, in particular to its first side, and, for example, to be aligned parallel to the latter. However, since fluorescent light, which is generated by excitation by means of the laser light beam, is diffusely emitted by the phosphor element, it is particularly advantageous to arrange the phosphor element as close as possible to the imaging unit and thus in particular the individual areas of the phosphor element particularly close to the corresponding segments of the imaging unit. Scattered light that strikes adjacent segments of the imaging unit that are not to be illuminated at all can be reduced to a minimum by reducing the distance between the phosphor element and the imaging unit.

Daher stellt es eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn das Leuchtstoffelement direkt auf der ersten Seite der Bildgebeeinheit angeordnet ist. Beispielsweise kann das Leuchtstoffelement auch als eine Leuchtstoffbeschichtung der ersten Seite der Bildgebeeinheit bereitgestellt sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Leuchtstoffelement als Leuchtstofffolie, insbesondere wie oben beschrieben, ausgebildet ist, und auf der ersten Seite der Bildgebeeinheit angeordnet ist. Eine solche Leuchtstofffolie kann auf einfache Weise auf die erste Seite, das heißt die Rückseite der Bildgebeeinheit, aufgelegt und an dieser fixiert werden. Dies ist herstellungstechnisch deutlich weniger aufwändig und damit deutlich kostengünstiger.It is therefore a particularly advantageous embodiment of the invention if the phosphor element is arranged directly on the first side of the imaging unit. For example, the phosphor element can also be provided as a phosphor coating on the first side of the imaging unit. However, it is particularly advantageous if the phosphor element is designed as a phosphor film, in particular as described above, and is arranged on the first side of the imaging unit. Such a fluorescent film can easily be placed on the first side, that is to say the back of the imaging unit, and fixed thereon. In terms of manufacturing technology, this is significantly less complex and therefore significantly less expensive.

Übliche TFT-Bildschirme weisen zwei zueinander um 90 Grad gedrehte Polarisatoren beziehungsweise Polfilter auf. Ist ein jeweiliges Flüssigkristallpixel entsprechend angesteuert, so wird die Polarisation von Licht, welches die Flüssigkristallschicht in diesem Pixel durchläuft, um 90 Grad gedreht und kann den zweiten Polfilter passieren. Bei einer anderen Ansteuerung ist dies nicht der Fall und das Licht wird durch den zweiten Polfilter geblockt. Diese Polarisatoren beziehungsweise Polfilter oder zumindest rückseitig angeordnete Polfilter stellen dabei häufig die äußere Seite eines solchen TFT-Bildschirms bereit. Daher stellt es eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn zumindest ein Teil der ersten Seite der Bildgebeeinheit, auf welcher das Leuchtstoffelement angeordnet ist, durch ein Polarisationselement, insbesondere einen Polarisationsfilter, der Bildgebeeinheit bereitgestellt ist. Beispielsweise kann das als Leuchtstofffolie ausgebildete Leuchtstoffelement direkt auf das Polarisationselement, das heißt den Polarisator beziehungsweise den Polfilter, aufgebracht sein. Hierdurch lässt sich vorteilhafterweise wie oben beschrieben Streulicht auf ein Minimum reduzieren und gleichzeitig eine äußerst kompakte Anordnung bereitstellen.Usual TFT screens have two polarizers or polarizing filters rotated by 90 degrees to each other. If a respective liquid crystal pixel is driven accordingly, the polarization of light which passes through the liquid crystal layer in this pixel is rotated by 90 degrees and can pass through the second polarizing filter. With another control, this is not the case and the light is blocked by the second polarizing filter. These polarizers or polarizing filters or at least polar filters arranged on the back frequently provide the outer side of such a TFT screen. It is therefore a further particularly advantageous embodiment of the invention if at least part of the first side of the imaging unit, on which the phosphor element is arranged, is provided to the imaging unit by a polarization element, in particular a polarization filter. For example, the fluorescent element designed as a fluorescent film can be applied directly to the polarizing element, that is to say the polarizer or the polarizing filter. As a result, stray light can advantageously be reduced to a minimum and, at the same time, an extremely compact arrangement can be provided.

Weiter hin ist es vorteilhaft, wenn die Laserlichtquelle dazu ausgelegt ist, den Laserlichtstrahl mit einer vorbestimmten Wellenläge bereitzustellen, welche im blauen und/oder ultravioletten Spektralbereich liegt. Entsprechend liegt dann auch das Anregungsspektrum des Leuchtstoffelements im blauen und/oder ultravioletten Spektralbereich. In diesem Spektralbereich kann eine besonders effiziente Anregung des Leuchtstoffelements beziehungsweise dessen einzelner Bereiche bereitgestellt werden.Furthermore, it is advantageous if the laser light source is designed to provide the laser light beam with a predetermined wavelength, which lies in the blue and / or ultraviolet spectral range. Accordingly, the excitation spectrum of the phosphor element is in the blue and / or ultraviolet spectral range. A particularly efficient excitation of the phosphor element or its individual regions can be provided in this spectral range.

Beispielsweise kann die Anregungswellenlänge des Laserlichtstrahls in einem Bereich zwischen 450 Nanometern und 460 Nanometern liegen, besonders bevorzugt zwischen 445 Nanometern und 455 Nanometern. Zur Bereitstellung des Laserlichtstrahls kann die Laserlichtquelle einen Laser oder eine oder mehrere Laserdioden aufweisen. For example, the excitation wavelength of the laser light beam can be in a range between 450 nanometers and 460 nanometers, particularly preferably between 445 nanometers and 455 nanometers. To provide the laser light beam, the laser light source can have a laser or one or more laser diodes.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Leuchtstoffelement dazu ausgebildet, Licht mit der vorgebestimmten Wellenlänge in weißes Beleuchtungslicht zu konvertieren. Weiße Leuchtstoffe sind in ausreichender Weise aus dem Stand der Technik bekannt und kommen zum Beispiel auch bei Laserscheinwerfern zum Einsatz. Weißes Beleuchtungslicht eignet sich besonders gut zum Hinterleuchten der betreffenden Segmente der Bildgebeeinheit, um beispielsweise durch entsprechende Farbfilter der Bildgebeeinheit ein lichtstarkes und kontrastreiches Farbbild bereitstellen zu können. Im Falle, dass die Bildgebeeinheit als monochromatische Bildgebeeinheit, das heißt also zur Bereitstellung von ausschließlich Bildern mit Helligkeitsabstufungen einer einzelnen Farbe, ausgebildet sein soll, kann ebenfalls ein Leuchtstoffelement zur Bereitstellung von weißem konvertierten Beleuchtungslicht verwendet werden. In diesem Fall ist es aber auch denkbar, dass das Leuchtstoffelement den einfallenden Laserlichtstrahl in Licht mit einer anderen dominanten Wellenlänge, zum Beispiel im gelben Spektralbereich, im roten Spektralbereich oder im grünen Spektralbereich, bereitstellt.In a further advantageous embodiment of the invention, the phosphor element is designed to convert light with the predetermined wavelength into white illuminating light. White phosphors are sufficiently known from the prior art and are also used, for example, in laser headlights. White illuminating light is particularly well suited for backlighting the relevant segments of the imaging unit, for example in order to be able to provide a bright and high-contrast color image by corresponding color filters of the imaging unit. In the event that the imaging unit is to be designed as a monochromatic imaging unit, that is to say to provide only images with brightness gradations of a single color, a phosphor element can also be used to provide white converted illuminating light. In this case, however, it is also conceivable that the phosphor element provides the incident laser light beam in light with a different dominant wavelength, for example in the yellow spectral range, in the red spectral range or in the green spectral range.

Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die jeweiligen Segmente als Pixel ausgebildet sind. im Allgemein könnten die Segmente auch zu Pixelgruppen aus mehreren Pixeln korrespondieren. Um aber eine möglichst pixelgenaue Hinterleuchtung der jeweiligen Pixel der Bildgebeeinheit zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die jeweiligen Segmente der Bildgebeeinheit gleichzeitig auch die Pixel der Bildgebeeinheit darstellen. In addition, it is preferred that the respective segments are designed as pixels. in general, the segments could also correspond to pixel groups made up of several pixels. However, in order to enable the respective pixels of the imaging unit to be backlit as precisely as possible, it is advantageous if the respective segments of the imaging unit also simultaneously represent the pixels of the imaging unit.

Entsprechend korrespondieren die einzeln beleuchtbaren Bereiche des Leuchtstoffelements zu jeweiligen Pixeln der Bildgebeeinheit.Accordingly, the individually illuminable regions of the phosphor element correspond to respective pixels of the imaging unit.

Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Matrix, in welcher die einzelnen Segmente der Bildgebeeinheit angeordnet sind, zwischen 200 und 600 Reihen aufweist, wobei in einer jeweiligen Reihe zwischen 200 und 600 Pixel angeordnet sind, und wobei ein jeweiliges Pixel eine Länge und eine Breite aufweist, die jeweils zwischen 70 µm und 100 µm betragen. Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Matrix nicht quadratisch ausgebildet ist, sondern eine größere Abmessung in einer ersten Richtung als in einer dazu senkrechten zweiten Richtung aufweist. Die erste Richtung korrespondiert dabei zu einer Horizontalen des durch die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung bereitgestellten virtuellen Bildes, wenn diese sich in ihrer bestimmungsgemäßen Einbaulage in einem Kraftfahrzeug befindet. Vorteilhaft ist es beispielsweise, wenn die Bildgebeeinheit beziehungsweise die Matrix, in welcher die einzelnen Pixel der Bildgebeeinheit angeordnet sind, eine Diagonale von 1,8 Zoll aufweist, was zum Beispiel durch 480 Pixel in der Breite und 240 Pixel in der Höhe bewerkstelligt werden kann, wenn die einzelnen Pixel beispielsweise quadratisch mit einer Seitenlänge von 85 µm ausgebildet sind. Die Matrix kann jedoch auch andere Abmessungen haben, zum Beispiel eine Höhe von 336 Pixeln, wobei die Pixel wiederum vorzugsweise zwischen 70 µm und 100 µm, insbesondere 85 µm betragen. Hierdurch lässt sich also vorteilhafterweise ein besonders kleines kompaktes und hochauflösendes Display bereitstellen, welches damit für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Kopf-oben-Anzeigevorrichtung besonders geeignet ist.In addition, it is preferred that the matrix in which the individual segments of the imaging unit are arranged has between 200 and 600 rows, wherein in a respective row between 200 and 600 pixels are arranged, and wherein a respective pixel has a length and a width has, which are each between 70 microns and 100 microns. It is also advantageous if the matrix is not square, but has a larger dimension in a first direction than in a second direction perpendicular thereto. The first direction corresponds to a horizontal of the virtual image provided by the head-up display device when it is in its intended installation position in a motor vehicle. For example, it is advantageous if the imaging unit or the matrix in which the individual pixels of the imaging unit are arranged has a diagonal of 1.8 inches, which can be achieved, for example, by 480 pixels in width and 240 pixels in height, if the individual pixels are, for example, square with a side length of 85 μm. However, the matrix can also have other dimensions, for example a height of 336 pixels, the pixels again being preferably between 70 μm and 100 μm, in particular 85 μm. In this way, a particularly small, compact and high-resolution display can advantageously be provided, which is therefore particularly suitable for use in the head-up display device according to the invention.

Insbesondere würde sich eine derartige Hinterleuchtung für größere Dispalys (z.B. 2,6" oder 3,1" oder größer, pixealanzahl z.B. 800x400) als sinnvoll erweisen da sich hier die Nachteile der klassischen LED-Hinterleuchtung besonders bemerkbar machen (Temperaturlast, benötigte Gesamtlichtmenge etc).In particular, such a backlight would prove to be useful for larger displays (eg 2.6 "or 3.1" or larger, number of pixels eg 800x400), since the disadvantages of classic LED backlighting are particularly noticeable here (temperature load, total amount of light required, etc.) ,

Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Kopf-oben-Anzeigevorrichtung oder eine ihrer Ausgestaltungen als Windschutzscheiben-Head-up-Display oder auch als Combiner-Head-up-Display ausgebildet sein. Im Falle der Ausbildung als Windschutzscheiben-Head-up-Display wird das durch die Bildgebeeinheit bereitgestellte Bild über ein optionales optisches System, welches zum Beispiel einen oder mehrere Reflektoren aufweisen kann, auf die Windschutzscheibe projiziert und in ein Sichtfeld eines Fahrers gespiegelt, welcher das projizierte Bild als virtuelles Bild hinter der Windschutzscheibe wahrnimmt. Ist die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung als Combiner Head-up-Display ausgebildet, so wird das durch die Bildgebeeinheit letztendlich bereitgestellte Bild wiederum über ein optionales optisches System in analoger Weise an einer separat bereitgestellten semi-transparenten Spiegelfläche, die von der Windschutzscheibe verschieden ist, und zum Beispiel als separate Glasscheibe ausgebildet sein kann, projiziert und durch diese zum Teil in das Sichtfeld des Fahrers gespiegelt, welcher das gespiegelte Bild wiederum als virtuelles Bild hinter dieser separat bereitgestellten Spiegelfläche und insbesondere auch hinter der Windschutzscheibe als virtuelles Bild wahrnimmt.In addition, the head-up display device according to the invention or one of its configurations can be designed as a windshield head-up display or also as a combiner head-up display. In the case of a windshield head-up display, the image provided by the imaging unit is projected onto the windshield via an optional optical system, which can have one or more reflectors, for example, and is reflected in a field of vision of a driver who is projecting the image Perceives image as a virtual image behind the windshield. If the head-up display device is in the form of a combiner head-up display, the image ultimately provided by the imaging unit is again, in an analogous manner, via an optional optical system on a separately provided semi-transparent mirror surface, which is different from the windshield, and can be designed, for example, as a separate glass pane, projected and partially mirrored by the latter into the field of vision of the driver, who in turn perceives the mirrored image as a virtual image behind this separately provided mirror surface and in particular also behind the windshield as a virtual image.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Kopf-oben-Anzeigevorrichtung oder eine ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Kopf-oben-Anzeigevorrichtung und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten somit in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.Furthermore, the invention also relates to a motor vehicle with a head-up display device according to the invention or one of its configurations. The for the head-up display device according to the invention and its configurations The advantages mentioned therefore apply in the same way to the motor vehicle according to the invention.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung eine Bildgebeeinheit aufweist, die mehrere in einer Matrix angeordnete Segmente aufweist, die in Abhängigkeit von einem Bildinhalt eines mittels der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung anzuzeigenden Bildes jeweils unabhängig voneinander zumindest in einen ersten Zustand, der einen zumindest zum Großteil transparenten Zustand darstellt, oder in einen zweiten Zustand, der einen zumindest zum Großteil lichtundurchlässigen Zustand darstellt, geschaltet werden, und wobei eine auf eine erste Seite der Bildgebeeinheit eingestrahlte Hintergrundbeleuchtung zum Hinterleuchten der Bildgebeeinheit mittels einer Laserlichtquelle bereitgestellt wird. Dabei wird der von der Laserlichtquelle bereitgestellte Laserlichtstrahl zeitlich sequentiell, insbesondere in Abhängigkeit von dem Bildinhalt des mittels der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung anzuzeigenden Bildes, auf unterschiedliche Bereiche eines Leuchtstoffelements eingestrahlt, welches den eingestrahlten Laserlichtstrahl in Beleuchtungslicht mit einer bestimmten spektralen Verteilung konvertiert und auf ein jeweiliges den unterschiedlichen Bereichen des Leuchtstoffelements jeweils zugeordnetes Segment einstrahlt.Furthermore, the invention also relates to a method for operating a head-up display device for a motor vehicle, the head-up display device having an imaging unit which has a plurality of segments arranged in a matrix and which, depending on an image content, has one of the heads the image to be displayed on the upper display device is switched independently of one another at least in a first state, which represents an at least largely transparent state, or in a second state, which represents an at least largely opaque state, and one on a first side of the Illuminated backlight for backlighting the imaging unit by means of a laser light source is provided. The laser light beam provided by the laser light source is irradiated sequentially in time, in particular depending on the image content of the image to be displayed by means of the head-up display device, onto different areas of a phosphor element, which converts the irradiated laser light beam into illuminating light with a specific spectral distribution and onto one each irradiates the segment assigned to the different areas of the phosphor element.

Auch hier gelten die für die erfindungsgemäße Kopf-oben-Anzeigevorrichtung und ihre Ausgestaltungen gennannten Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermöglichen die in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kopf-oben-Anzeigevorrichtung und ihren Ausgestaltungen genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.Here, too, the advantages mentioned for the head-up display device according to the invention and their configurations apply in the same way to the method according to the invention. In addition, the objective features mentioned in connection with the head-up display device according to the invention and its configurations enable the method according to the invention to be developed further by further method steps.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations without departing from the scope of the invention , Embodiments of the invention are thus also to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, but which emerge from the explanations explained and can be generated by separate combinations of features. Designs and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which therefore do not have all the features of an originally formulated independent claim. Furthermore, versions and combinations of features, in particular those explained above, are to be regarded as disclosed, which go beyond or differ from the combinations of features set out in the references of the claims.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer Bildgebeeinheit in einer Draufsicht, mit einem durch die Bildgebeeinheit bereitgestellten Bild; und
3 eine schematische Darstellung einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung in einer Seitenansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Show:

1 is a schematic representation of a motor vehicle with a head-up display device according to an embodiment of the invention;
2 a schematic representation of an imaging unit in a plan view, with an image provided by the imaging unit; and
3 is a schematic representation of a head-up display device in a side view according to an embodiment of the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1, von welchem exemplarisch und aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eine Windschutzscheibe 2 dargestellt ist, mit einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 3 weist eine Bildgebeeinheit 4 auf, sowie eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 5 zum Hinterleuchten der Bildgebeeinheit 4. Die Bildgebeeinheit 4 ist dabei vorzugsweise als TFT-Bildschirm, insbesondere als TFT-Flüssigkristallbildschirm ausgebildet. 1 shows a schematic representation of a motor vehicle 1 , of which only a windshield is exemplary and for reasons of clarity 2 is shown, with a head-up display device 3 according to an embodiment of the invention. The head-up display device 3 has an imaging unit 4 on, as well as a backlight 5 for backlighting the imaging unit 4 , The imaging unit 4 is preferably designed as a TFT screen, in particular as a TFT liquid crystal screen.

Eine exemplarische Draufsicht auf eine solche Bildgebeeinheit 4 ist in 2 schematisch dargestellt. Die Bildgebeeinheit 4 umfasst mehrere in einer Matrix 6 angeordnete Pixel 7, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eines mit einem Bezugszeichen versehen ist. Auch sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nur wenige Pixel 7 schematisch dargestellt. Die Matrix 6 umfasst vorzugswiese zwischen 200 und 600 Pixel pro Reihe und kann auch zwischen 200 und 600 solcher Reihen umfassen, wobei ein jeweiliges Pixel 7 zum Beispiel eine Kantenlänge zwischen 70 µm und 100 µm aufweist. Ein jeweiliges Pixel 7 kann durch eine entsprechende Ansteuerung in verschiedene Zustände geschaltet werden, wodurch die Lichtdurchlässigkeit der jeweiligen Pixeln 7 gesteuert wird. Bei Hinterleuchtung durch die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 5 wird dann entsprechend auf der Bildgebeeinheit 4 ein entsprechendes Bild 8 dargestellt. In diesem hier in 2 dargestellten Beispiel befinden sich die Pixel 7 in einem zentralen Bereich der Bildgebeeinheit 4 in einem transparenten Zustand Z1, und alle übrigen Pixel 7 in einem nicht-transparenten Zustand Z2. Das durch die Pixel 7 im transparenten Zustand Z1 transmittierte und von der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 5 bereitgestellte Licht wird dann entsprechend über ein optisches System, welches in 1 exemplarisch zwei Reflektoren 9 aufweist, an die Windschutzscheibe 2 projiziert und von dieser in ein Sichtfeld eines Fahrers gespiegelt.An exemplary top view of such an imaging unit 4 is in 2 shown schematically. The imaging unit 4 includes several in a matrix 6 arranged pixels 7 , of which only one is provided with a reference symbol for reasons of clarity. For reasons of clarity, there are also only a few pixels here 7 shown schematically. The matrix 6 preferably comprises between 200 and 600 pixels per row and can also comprise between 200 and 600 such rows, with a respective pixel 7 for example, has an edge length between 70 µm and 100 µm. A respective pixel 7 can be switched to various states by a corresponding control, which increases the light transmission of the respective pixels 7 is controlled. When backlit by the backlight 5 is then correspondingly on the imaging unit 4 a corresponding picture 8th shown. In this one in here 2 the example shown are the pixels 7 in a central area of the imaging unit 4 in a transparent condition Z1 , and all other pixels 7 in a non-transparent state Z2 , That through the pixels 7 in the transparent state Z1 transmitted and from the backlight 5 provided light is then correspondingly via an optical system, which in 1 two reflectors as an example 9 has to the windshield 2 projected and reflected by this into a driver's field of vision.

Idealerweise sollten die Pixel 7, welche sich im nicht-transparenten Zustand Z2 befinden, vollständig lichtundurchlässig sein. Tatsächlich jedoch lassen die Pixel 7 im lichtundurchlässigen Zustand Z2 immer noch etwas Licht durch, zumindest im Falle, dass diese auch durch ein Backlight, das heiß eine Hintergrundbeleuchtung, hinterleuchtet werden, wie dies bei üblichen Flüssigkristallbildschirmen der Fall ist. Folglich sind bei üblichen Kopf-oben-Anzeigevorrichtung auch Bereiche eines angezeigten Bildes zu sehen, welche eigentlich nicht zu sehen sein sollten, was im so genannten Postkarteneffekt resultiert. Die Erfindung ermöglicht es nun vorteilhafterweise, diesen Postkarteneffekt auf ein Minimum zu reduzieren, was nun anhand von 3 näher erläutert wird.Ideally, the pixels 7 which are in the non-transparent state Z2 completely opaque. In fact, however, the pixels leave 7 in opaque condition Z2 still some light through, at least in the event that they are also backlit by a backlight, which is called a backlight, as is the case with conventional liquid crystal displays. Consequently, in the case of conventional head-up display devices, regions of a displayed image can also be seen, which should actually not be visible, which results in the so-called postcard effect. The invention now advantageously makes it possible to reduce this postcard effect to a minimum, which is now based on 3 is explained in more detail.

3 zeigt dabei eine schematische Darstellung der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 3 mit der Bildgebeeinheit 4 und der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 5 im Detail. Die Bildgebeeinheit 4 ist dabei in einer Seitenansicht dargestellt. Die Vorderseite 4a korrespondiert dabei zu der Seite der Bildgebeeinheit 4, welche auch in 2 dargestellt ist. Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 5 weist vorteilhafterweise eine Laserlichtquelle 10 auf, sowie eine Leuchtstofffolie 11, welche auf der Rückseite 4b, die der Vorderseite 4a gegenüberliegend angeordnet ist, angeordnet ist. Darüber hinaus weist die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 5 eine Ablenkeinrichtung in Form eines MEMS-Spiegels 12 auf. Dieser MEMS-Spiegel ist um zwei zueinander senkrecht stehende Drehachsen rotierbar. Eine erste Rotationsachse A verläuft hierbei parallel zur X-Achse des in 3 dargestellten Koordinatensystems und eine zweite Rotationsachse B liegt in der Y-Z-Ebene des hier dargestellten Koordinatensystems. Hierdurch lässt sich vorteilhafterweise ein durch die Laserlichtquelle 10 bereitgestellter Laserlichtstrahl 13 zeitlich sequentiell in unterschiedliche Richtungen ablenken. Exemplarisch sind hierbei zwei Richtungen R1 und R2 dargestellt. Hierdurch lässt sich vorteilhafterweise der Laserlichtstrahl 13 gezielt auf Bereiche 11a der Leuchtstofffolie 11 lenken. Ein jeweiliger Bereich 11a der Leuchtstofffolie 11 korrespondiert dabei zu einem jeweiligen Pixel 7 der Bildgebeeinheit 4, insbesondere derart, dass der in einen bestimmten Bereich 11a der Leuchtstofffolie 11 eingestrahlte Laserlichtstrahl 13 in Beleuchtungslicht 14, insbesondere weißes Beleuchtungslicht 14 konvertiert wird, das zumindest auf das dem bestimmten Bereich 11a zugeordnete Pixel 7 der Bildgebeeinheit 4 eingestrahlt wird. Somit können gezielt solche Pixel 7 hinterleuchtet werden, die zur Anzeige des Bildes 8 Licht durchlassen sollen, sich also im transparenten Zustand Z1 oder in einem zumindest teiltransparenten Zwischenzustand befinden, während solche Pixel 7, die sich im nicht-transparenten Zustand Z2 befinden und kein Licht durchlassen sollen, nicht oder äußerst geringfügig durch Streulicht hinterleuchtet werden. 3 shows a schematic representation of the head-up display device 3 with the imaging unit 4 and the backlight 5 in detail. The imaging unit 4 is shown in a side view. The front 4a corresponds to the side of the imaging unit 4 , which also in 2 is shown. The backlight device 5 advantageously has a laser light source 10 on, as well as a fluorescent film 11 which on the back 4b who are the front 4a is arranged opposite, is arranged. In addition, the backlight device 5 a deflection device in the form of a MEMS mirror 12 on. This MEMS mirror can be rotated about two mutually perpendicular axes of rotation. A first axis of rotation A runs parallel to the X axis of the in 3 shown coordinate system and a second axis of rotation B lies in the YZ plane of the coordinate system shown here. This advantageously allows the laser light source to be used 10 provided laser light beam 13 distract sequentially in different directions. Two directions are exemplary R1 and R2 shown. This advantageously enables the laser light beam 13 targeted to areas 11a the fluorescent film 11 to steer. A respective area 11a the fluorescent film 11 corresponds to a respective pixel 7 the imaging unit 4 , in particular such that the in a certain area 11a the fluorescent film 11 radiated laser light beam 13 in illuminating light 14 , especially white illuminating light 14 is converted, at least to that of the specific area 11a assigned pixels 7 the imaging unit 4 is irradiated. Such pixels can thus be targeted 7 backlit to display the image 8th Let light through, i.e. in a transparent state Z1 or are in an at least partially transparent intermediate state while such pixels 7 that are in the non-transparent state Z2 located and should not let light through, are not or only very slightly backlit by scattered light.

In diesem hier in 3 dargestellten Beispiel ist zum Bereitstellen eines bestimmten Bildes 8 das oberste und das unterste Pixel 7 der Bildgebeeinheit 4 im transparenten Zustand Z1. Infolgedessen wird der durch die Laserlichtquelle 10 bereitgestellte Laserlichtstrahl 13 zeitlich sequentiell mittels Rotation des MEMS-Spiegels 12 auf den obersten Bereich 11a der Leuchtstofffolie 11, welcher zum obersten Pixel 7 korrespondiert, und auf den untersten Bereich 11a der Leuchtstofffolie 11, welcher zum untersten Pixel 7 korrespondiert, eingestrahlt. Die Scanrate beziehungsweise Abtastrate, mit welcher die einzelnen zu hinterleuchtenden Pixel 7 der Bildgebeeinheit 4 beleuchtet werden, entspricht vorzugsweise der Bildrate, mit welcher jeweilige Bilder 8 durch die Bildgebeeinheit 4 angezeigt werden.In this one in here 3 The example shown is for providing a specific image 8th the top and bottom pixels 7 the imaging unit 4 in the transparent state Z1 , As a result, it is caused by the laser light source 10 provided laser light beam 13 sequentially in time by rotating the MEMS mirror 12 to the top area 11a the fluorescent film 11 which is the top pixel 7 corresponds, and to the lowest area 11a the fluorescent film 11 which is to the bottom pixel 7 corresponds, irradiated. The scan rate or sampling rate with which the individual pixels to be backlit 7 the imaging unit 4 illuminated, preferably corresponds to the frame rate at which the respective images 8th through the imaging unit 4 are displayed.

Die Laserlichtquelle 10 kann dabei insbesondere so betrieben werden, dass diese in Abhängigkeit von einem darzustellenden Bildinhalt nur dann Laserlicht 13 emittiert, wenn sich der MEMS-Spiegel 12 in einer Position befindet, in welcher diese den emittierten Laserlichtstrahl 13 auf ein zu beleuchtendes Pixel 7 reflektiert. Überstreicht der MEMS-Spiegel 12 dagegen Winkelbereiche, in welche kein Laserlicht 13 zur Hinterleuchtung von Pixeln 7 ausgesandt werden soll, so kann für diese Zeitdauer eine Aussendung des Laserlichts 13 durch die Laserlichtquelle 10 unterbunden werden. Zur Steuerung der Laserlichtquelle 10 kann zum Beispiel eine entsprechende Steuereinrichtung 15 vorgesehen sein. Diese Steuereinrichtung 15 kann insbesondere die Lichtintensität beziehungsweise Strahlungsintensität des durch die Laserlichtquelle 10 ausgesandten Laserlichtstrahls 13 in Abhängigkeit von dem anzuzeigenden Bildinhalt steuern. So können in vorteilhafterweise Helligkeitsabstufungen für ein anzuzeigendes Bild 8 auf besonders effiziente Weise bereitgestellt werden. Die Steuereinrichtung 15 kann zudem auch die Steuerung der Bildgebeeinheit 4 zum Anzeigen entsprechender Bildinhalte steuern.The laser light source 10 can in particular be operated in such a way that, depending on an image content to be displayed, it can only be laser light 13 emits when the MEMS mirror 12 is in a position in which the emitted laser light beam 13 on a pixel to be illuminated 7 reflected. Scans the MEMS mirror 12 in contrast, angular areas in which no laser light 13 for backlighting pixels 7 should be emitted, the laser light can be emitted for this period of time 13 through the laser light source 10 be prevented. To control the laser light source 10 can, for example, a corresponding control device 15 be provided. This control device 15 can in particular the light intensity or radiation intensity of the by the laser light source 10 emitted laser light beam 13 control depending on the image content to be displayed. In this way, brightness gradations can advantageously be provided for an image to be displayed 8th are provided in a particularly efficient manner. The control device 15 can also control the imaging unit 4 control to display corresponding image content.

Durch die Lichtkonversion mittels der Leuchtstofffolie 11 werden vorteilhafterweise auch die Kohärenzeigenschaften des Laserlichts zerstört, wodurch Speckle-Effekte effektiv vermieden werden können. Durch die gezielte Beleuchtung beziehungsweise Hinterleuchtung nur bestimmter Pixel 7, durch welche Licht zur Breitstellung eines Bildes 8 transmittiert werden soll, kann der Postkarteneffekt vorteilhafterweise vermieden oder zumindest auf ein Minimum reduziert werden. Da die Leuchtstofffolie 11 zudem direkt auf der Rückseite 4b der Bildgebeeinheit 4 angeordnet ist, können auch die Streulichtanteile, die zu benachbarten Pixeln 7 hin streuen, ebenso auf ein Minimum reduziert werden. Da somit auch die entsprechenden Pixel 7 der Bildgebeeinheit 4 nur selektiv in Abhängigkeit von einem darzustellenden Bildinhalt hinterleuchtet werden, kann zudem enorm Energie eingespart werden.Through the light conversion using the fluorescent film 11 the coherence properties of the laser light are advantageously also destroyed, as a result of which speckle effects can be effectively avoided. By targeted lighting or backlighting only certain pixels 7 through which light to spread an image 8th should be transmitted, the postcard effect can advantageously be avoided or at least reduced to a minimum. Because the fluorescent film 11 also directly on the back 4b the imaging unit 4 is arranged, the stray light components that are adjacent pixels 7 scatter, also be reduced to a minimum. Since the corresponding pixel 7 the imaging unit 4 Enough energy can also be saved only selectively backlit depending on the image content to be displayed.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 2007/0290966 A1 [0005]
DE 102012222421 A1 [0007]

Claims

Head-up display device (3) for a motor vehicle (1), the head-up display device (3) comprising: - an imaging unit (4) which has a plurality of segments (7) arranged in a matrix (6), the depending on an image content of an image (8) to be displayed by means of the head-up display device (3) in each case independently of one another at least in a first state (Z1), which represents an at least largely transparent state, or in a second state (Z2) , which represents an at least largely opaque state, can be switched, - a backlight device (5) which is designed to provide a backlight which can be irradiated onto a first side (4b) of the imaging unit (4) for backlighting of the imaging unit (4), wherein the backlight device (5) has a laser light source (10), characterized in that - the backlight device (5) is a phosphor element (11), which is designed to convert a laser light beam (13) provided by the laser light source (10) into illuminating light (14) with a specific spectral distribution, - the backlighting device (5) being set up in such a way that that of the Laser light source (10) provided laser light beam (13) can be irradiated sequentially in time onto different areas (11 a) of the phosphor element (11), and - wherein a respective area (11 a) of the phosphor element (11) corresponds to a respective segment (7) of the imaging unit ( 4) is assigned in such a way that the laser light beam (13) irradiated into a specific area (11a) of the areas (11a) of the phosphor element (11) is converted into illuminating light (14), which is at least assigned to the specific area (11a) Segment (7) of the imaging unit (4) is irradiated.

Head-up display device (3) Claim 1 , characterized in that the head-up display device (3) has a control device (15) which is designed to set the backlight device (5) as a function of an image content of the image to be displayed by means of the head-up display device (3) 8), in particular in such a way that the laser light beam (13) is irradiated only on areas (11 a) of the phosphor element (11) that are assigned to segments (7) that are in the transparent state (Z1) to provide the image content to be displayed ,

Head-up display device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging unit (4) is designed as a TFT screen, in particular is designed as a liquid crystal screen.

Head-up display device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the backlight device (5) has a deflection device (12), the backlight device (5) being set up in such a way that that of the laser light source (10) is in operation the laser light beam (13) provided by the head-up display device (3) is irradiated onto the deflection device (12), the deflection device (12) being designed to direct the irradiated laser light beam (13) in different predetermined directions (R1, R2) are assigned to the respective areas (11a) of the phosphor element (11).

Head-up display device (3) Claim 4 , characterized in that the deflection device (12) is designed as a MEMS mirror (12).

Head-up display device (3) Claim 5 , characterized in that the MEMS mirror (12) is designed to be rotatable and / or deflectable or tiltable about two mutually perpendicular axes of rotation (A, B).

Head-up display device (3) according to one of Claims 2 to 6, characterized in that the control device (15) is designed to control an intensity of the laser light beam (13) and / or a deflection of the laser light beam (13) by means of the deflection device (12 ) depending on the image content to be displayed.

Head-up display device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluorescent element (11) is designed as a fluorescent film

Head-up display device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the phosphor element (11) is arranged directly on the first side (4a) of the imaging unit (4).

Head-up display device (3) Claim 9 , characterized in that at least part of the first side (4a) on which the phosphor element (11) is arranged is provided by a polarization element of the imaging unit (4).

Head-up display device (3) according to any one of the preceding claims, characterized in that the laser light source (10) is designed to the laser light beam (13) with a To provide predetermined wavelength, which is in the blue and / or ultraviolet spectral range.

Head-up display device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the phosphor element (11) is designed to convert light with the predetermined wavelength into white illuminating light (14).

Head-up display device (3) according to any one of the preceding claims, characterized in that the respective segments (7) are designed as pixels (7), the matrix (6) having between 200 and 600 rows, each in a row between 200 and 600 pixels (7) are arranged, wherein a respective pixel (7) has a length and a width, which are in each case between 70 μm and 100 μm.

Motor vehicle (1) with a head-up display device (3) according to one of the preceding claims.

Method for operating a head-up display device (3) for a motor vehicle (1), the head-up display device (3) having an imaging unit (4) which has a plurality of segments (7) arranged in a matrix (6) which, depending on an image content of an image (8) to be displayed by means of the head-up display device (3), each independently of one another at least in a first state (Z1), which represents an at least largely transparent state, or in a second state ( Z2), which represents an at least largely opaque state, and wherein a backlight (14) irradiated onto a first side of the imaging unit (4) is provided for backlighting the imaging unit (4) by means of a laser light source (10), characterized that the laser light beam (13) provided by the laser light source (10) sequentially in time as a function of the image content of the Image (8) to be displayed head-up display device (3) is irradiated onto different areas (11a) of a phosphor element (11), which converts the irradiated laser light beam (13) into illuminating light (14) with a specific spectral distribution, and onto a respective one the different areas (11a) of the phosphor element (11) each assigned segment (7) shines.