DE102018130148A1 - Head-Up Display - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Head-Up-Display (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Bildgebungseinheit (12) zum Erzeugen wenigstens eines Bildes, wobei durch die Bildgebungseinheit (12) Lichtstrahlung zum Erzeugen des wenigstens einen Bildes emittierbar ist, und wobei das Head-Up Display (10) ferner eine optische Einheit mit wenigstens einem Spiegel (16, 18) zum Reflektieren der Lichtstrahlung und zum Leiten der Lichtstrahlung auf eine Abbildungsoberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Spiegel (18) als optisches Phased Array ausgestaltet ist, das eine Vielzahl an separat verstellbaren Spiegelelementen (30) aufweist, wobei die Spiegelelemente (30) zumindest zum Teil zur Reduzierung von Speckle-Mustern longitudinal bewegbar sind.The present invention relates to a head-up display (10), in particular for a motor vehicle, comprising an imaging unit (12) for generating at least one image, wherein the imaging unit (12) can emit light radiation for generating the at least one image, and wherein the head-up display (10) furthermore has an optical unit with at least one mirror (16, 18) for reflecting the light radiation and for guiding the light radiation onto an imaging surface, characterized in that at least one mirror (18) is designed as an optical phased array , which has a plurality of separately adjustable mirror elements (30), the mirror elements (30) being at least partially movable longitudinally to reduce speckle patterns.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Head-Up-Display, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft vor allem ein Head-Up-Display, das eine Reduzierung von Speckle-Mustern ermöglicht. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines optischen Phased Arrays zur Reduzierung von Speckle-Mustern in einem Head-Up-Display.The present invention relates to a head-up display, in particular for a motor vehicle. The present invention relates in particular to a head-up display which enables a reduction in speckle patterns. The present invention further relates to the use of an optical phased array for reducing speckle patterns in a head-up display.
Head-Up-Displays insbesondere für Kraftfahrzeuge sind auf dem Fachgebiet weithin bekannt. Head-Up-Displays weisen eine Bildgebungseinheit auf, die ein Bild beispielsweise zu einem Combiner und damit zu einer Art Bildschirm projiziert. Alternativ gibt es Varianten von Head-Up-Displays, bei welchen das Bild von der Bildgebungseinheit auf die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs projiziert wird. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs, beispielsweise, kann daher das projizierte Bild sehen, wenn er auf den Combiner beziehungsweise die Windschutzscheibe schaut.Head-up displays, particularly for motor vehicles, are well known in the art. Head-up displays have an imaging unit that projects an image, for example, to a combiner and thus to a type of screen. Alternatively, there are variants of head-up displays in which the image from the imaging unit is projected onto the windshield of the motor vehicle. The driver of the motor vehicle, for example, can therefore see the projected image when looking at the combiner or the windshield.
Bei der Ausbildung von Head-Up-Displays ist es insbesondere von Wichtigkeit, eine Abbildung zu erzeugen, welche für den Fahrer eines Fahrzeugs, das mit einem Head-Up-Display ausgestattet ist, gut und komfortabel wahrnehmbar ist.When designing head-up displays, it is particularly important to generate an image which can be easily and comfortably perceived by the driver of a vehicle which is equipped with a head-up display.
Bei Head-Up-Displays können durch Beleuchtung optisch rauer Projektionsoberflächen, insbesondere bei Unebenheiten in der Größenordnung der Wellenlänge der die Abbildung ausbildenden Strahlung sogenannte Speckles beziehungsweise Speckle-Muster auftreten.In head-up displays, so-called speckles or speckle patterns can occur due to the illumination of optically rough projection surfaces, in particular in the case of unevenness in the order of magnitude of the wavelength of the radiation forming the image.
Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen können noch weiteres Verbesserungspotential bieten, insbesondere hinsichtlich einer Bereitstellung einer qualitativ hochwertigen Abbildung bei einem Head-Up-Display.Such solutions known from the prior art can offer further potential for improvement, in particular with regard to providing a high-quality image in a head-up display.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, durch welche auf einfache und verlässliche Weise eine qualitativ hochwertige Abbildung eines Head-Up-Displays ermöglicht wird. Besonders bevorzugt ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Auftreten von Speckle-Mustern in einem Head-Up-Display zu verhindern oder zumindest deutlich zu reduzieren.It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages known from the prior art. It is in particular the object of the present invention to provide a solution which enables high-quality imaging of a head-up display in a simple and reliable manner. It is a particularly preferred object of the present invention to prevent or at least significantly reduce the occurrence of speckle patterns in a head-up display.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Head-Up-Display mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß ferner durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.According to the invention, the problem is solved by a head-up display with the features of claim 1. The problem is also solved according to the invention by an arrangement with the features of claim 6 and by a method with the features of claim 9. Preferred embodiments of the Invention are in the Subclaims, described in the description or the figures, wherein further features described or shown in the subclaims or in the description or the figures, individually or in any combination, can constitute an object of the invention if the context does not clearly indicate the opposite.
Es wird vorgeschlagen ein Head-Up-Display, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Bildgebungseinheit zum Erzeugen wenigstens eines Bildes, wobei durch die Bildgebungseinheit Lichtstrahlung zum Erzeugen des wenigstens einen Bildes emittierbar ist, und wobei das Head-Up Display ferner eine optische Einheit mit wenigstens einem Spiegel zum Reflektieren der Lichtstrahlung und zum Leiten der Lichtstrahlung auf eine Abbildungsoberfläche aufweist, wobei wenigstens ein Spiegel als optisches Phased Array ausgestaltet ist, das eine Vielzahl an separat und insbesondere unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen aufweist, wobei die Spiegelelemente zur Reduzierung von Speckle-Mustern longitudinal bewegbar sind.It is proposed a head-up display, in particular for a motor vehicle, comprising an imaging unit for generating at least one image, light radiation for generating the at least one image being emittable by the imaging unit, and the head-up display also having an optical unit has at least one mirror for reflecting the light radiation and for guiding the light radiation onto an imaging surface, at least one mirror being designed as an optical phased array which has a multiplicity of mirror elements which can be adjusted separately and in particular independently of one another, the mirror elements for reducing speckle patterns are longitudinally movable.
Ein derartiges Head-Up-Display erlaubt insbesondere durch das Vorsehen eines optischen Phased Arrays (englisch: optical phased array) auf effektive Weise eine Reduzierung des Auftretens von Speckle-Mustern und dadurch eine qualitativ hochwertige Abbildung von Abbildungsinhalten beziehungsweise von Bildinhalten.Such a head-up display, in particular by the provision of an optical phased array (English: optical phased array), allows an effective reduction of the occurrence of speckle patterns and thereby high-quality imaging of image content or image content.
Das Head-up-Display ist beispielsweise in einem Fahrzeug, wie etwa in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Dabei kann etwa in einem Gehäuse eine als Spiegeleinheit ausgestaltete optische Einheit angeordnet sein, in welche Strahlung von einer Bildgebungseinheit beziehungsweise Bildgebungseinheit, wie etwa einem hinterleuchteten LCD-Display, oder einer Laserlichtquelle, emittiert wird. Das Gehäuse kann etwa in dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Strahlung kann dabei bei dem Projizieren auf eine Abbildungsoberfläche eine Abbildung darstellen. Beispielsweise ist es für Head-up-Displays bekannt, dass Informationen von Fahrerassistenzsystemen oder einer Multimediaeinheit, wie etwa Hinweise von einem Navigationssystem, beispielsweise Fahrtrichtungsvorgaben oder Geschwindigkeitsvorgaben, oder auch Informationen eines Radios, oder auch andere wählbare Informationen oder Vorgaben als Abbildungen, also graphische Darstellungen oder Texte, dargestellt werden. Dabei dient die optische Einheit, welche wenigstens einen Spiegel und beispielsweise mehr als einen Spiegel aufweist und somit als Spiegeleinheit bezeichnet werden kann, insbesondere dazu, die von der Bildgebungseinheit emittierten Strahlen zu reflektieren und so etwa in definierter Weise auf eine Projektionsfläche beziehungsweise Abbildungsoberfläche zu leiten. Darüber hinaus kann die Spiegeleinheit dazu dienen, eine Abbildung zu vergrößern und somit als Vergrößerungsspiegel dienen oder die Strahlung anderweitig zu beeinflussen. Beispielsweise kann als Projektionsfläche ein auch als Combiner bezeichneter Abbildungsschirm dienen oder auch eine Windschutzschiebe eines Kraftfahrzeugs.The head-up display is arranged, for example, in a vehicle, such as in a motor vehicle. In this case, an optical unit configured as a mirror unit can be arranged, for example, into which radiation is emitted by an imaging unit or imaging unit, such as a backlit LCD display, or a laser light source. The housing can be arranged approximately in the dashboard of the motor vehicle. The radiation can represent an image when projecting onto an imaging surface. For example, it is known for head-up displays that information from driver assistance systems or a multimedia unit, such as information from a navigation system, for example directions of travel or speed, or also information from a radio, or also other selectable information or specifications as images, that is to say graphical representations or texts. The optical unit, which has at least one mirror and, for example, more than one mirror and can therefore be referred to as a mirror unit, serves in particular to reflect the rays emitted by the imaging unit and thus to guide them in a defined manner to a projection surface or imaging surface. In addition, the mirror unit can serve to enlarge an image and thus serve as a magnifying mirror or otherwise influence the radiation. For example, an imaging screen, also referred to as a combiner, or a windscreen slide of a motor vehicle can serve as the projection surface.
Die Position des Head-Up Displays liegt üblicherweise vor dem Beobachter, insbesondere vor dem Fahrer des Kraftfahrzeuges, in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs. Es kann ein Bauraum im Bereich des Armaturenbretts, insbesondere im Bereich einer Kombihutze, bereitgestellt werden, in dem das Head-Up Display montiert werden kann und mittels einer Abdeckung, die vorzugsweise transparent ist, vor Schmutzpartikeln geschützt werden.The position of the head-up display is usually in front of the observer, in particular in front of the driver of the motor vehicle, in a passenger compartment of the motor vehicle. A space can be provided in the area of the dashboard, in particular in the area of a combination scoop, in which the head-up display can be mounted and protected from dirt particles by means of a cover, which is preferably transparent.
Die Bildgebungseinheit kann beispielsweise eine Strahlungsquelle aufweisen. Die Strahlungsquelle kann in an sich bekannter Weise Strahlung emittieren, welche eine Abbildung ausbildet. In anderen Worten ist durch die Bildgebungseinheit Lichtstrahlung zum Erzeugen des wenigstens eines Bildes basierend auf einem gewünschten Abbildungsinhalt emittierbar. In nicht beschränkender Weise kann die Bildgebungseinheit beziehungsweise die Strahlungsquelle eine oder eine Mehrzahl an LED-Strahlungsquellen oder eine oder eine Mehrzahl an Laserlichtquellen umfassen.The imaging unit can have a radiation source, for example. The radiation source can emit radiation in a manner known per se, which forms an image. In other words, the imaging unit can emit light radiation for generating the at least one image based on a desired image content. In a non-limiting manner, the imaging unit or the radiation source can comprise one or a plurality of LED radiation sources or one or a plurality of laser light sources.
Die auf das Anzeigeelement beziehungsweise auf die Abbildungsoberfläche, beispielsweise die Windschutzscheibe, projizierte Information kann in an sich bekannter Weise mit einer durch die Abbildungsoberfläche hindurchscheinenden Information aus einer hinter der Abbildungsoberfläche gelegenen Umgebung überlagert werden, wodurch ein virtuelles Bild bzw. eine virtuelle Anzeige bereitgestellt werden kann. Um dem Fahrer je nach Sitzposition, bzw. je nach Größe eine gute Sicht auf das virtuelle Bild zu ermöglichen, kann eine Augenbox, die auch „Eyebox“ genannt wird, im Fahrzeug nachgeführt werden. Die Eyebox ist derjenige Bereich oder Sichtbereich, in dem der Augenpunkt des Benutzers liegt, d.h. derjenige Bereich, in dem der Benutzer die angezeigte Information sehen kann. Das Umlenken des ausgegebenen Lichts durch die Projektionseinrichtung dient zum Nachführen der Eyebox und kann mittels einer Justiervorrichtung etwa an der beschriebenen oder einer anderen Spiegeleinheit einer Optikeinrichtung realisiert werden.The information projected onto the display element or onto the imaging surface, for example the windshield, can be overlaid in a manner known per se with information shining through the imaging surface from an environment located behind the imaging surface, as a result of which a virtual image or a virtual display can be provided . In order to enable the driver to have a good view of the virtual image depending on the seating position or size, an eye box, which is also called an “eyebox”, can be tracked in the vehicle. The eyebox is the area or field of vision in which the user's eye point lies, i.e. the area in which the user can see the information displayed. The deflection of the output light by the projection device serves to track the eyebox and can be realized by means of an adjustment device, for example on the described or another mirror unit of an optical device.
Wie vorstehend angedeutet gibt es bei Head-Up Displays auch Ausführungen, bei welchen das virtuelle Bild nicht auf die Windschutzscheibe projiziert wird, sondern mit einem zusätzlichen Spiegel, dem so genannten Kombinierspiegel, des Head-Up Displays zum Beobachter hin projiziert wird und somit bei insbesondere richtiger Einstellung des Kombinierspiegels in dessen Gesicht beziehungsweise in die Eyebox projiziert wird.As indicated above, there are also versions of head-up displays in which the virtual image is not projected onto the windshield, but is projected with an additional mirror, the so-called combination mirror, of the head-up display towards the observer, and thus in particular correct setting of the Combination mirror is projected on the face or in the eyebox.
Bei dem hier beschriebenen Head-Up-Display ist es ferner vorgesehen, dass wenigstens ein Spiegel und damit wenigstens ein Spiegel der optischen Einheit beziehungsweise der Spiegeleinheit als optisches Phased Array ausgestaltet ist. Das optische phased array ist dabei derart ausgestaltet, dass es eine Vielzahl an separat verstellbaren Spiegelelementen aufweist, wobei die Spiegelelemente zur Reduzierung von Speckle-Mustern zumindest teilweise longitudinal bewegbar sind.In the head-up display described here, it is further provided that at least one mirror and thus at least one mirror of the optical unit or the mirror unit is designed as an optical phased array. The optical phased array is designed in such a way that it has a multiplicity of separately adjustable mirror elements, the mirror elements being at least partially longitudinally movable to reduce speckle patterns.
Insbesondere diese Ausgestaltung kann gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik signifikante Vorteile erlauben.This configuration in particular can allow significant advantages over the solutions from the prior art.
Unter einem optischen Phased Array ist dabei insbesondere eine Gitterstruktur zu verstehen, die ein Signal in Wellenform aussenden kann. Diese Wellen überlagern sich auf konstruktive wie auch störende Art und Weise, was das Signal in einer Richtung verstärkt und an anderen Stellen unterbindet. Auf diese Weise kann ein solches Array ein streng fokussiertes Signal ausstrahlen, welches sich gezielt in verschiedene Richtungen lenken lässt, indem das Timing der Transmissionen, die an verschiedenen Stellen entlang des Arrays entstehen, gezielt gestuft wird. Phased Arrays sind an sich in anderen Gebieten bekannt. Beispielsweise kann das optische Phased Array ausgestaltet sein, wie dies in Byung-Wook Yoo et al., Optical phased array using high contrast gratings for two dimensional beamforming and beamsteering, Optics Express, Vol. 21, No. 10, page 12238, bekannt ist.An optical phased array is to be understood in particular to mean a grating structure which can emit a signal in the form of a wave. These waves overlap in a constructive and disturbing manner, which amplifies the signal in one direction and prevents it in other places. In this way, such an array can emit a strictly focused signal, which can be directed in different directions by stepping the timing of the transmissions that occur at different locations along the array. Phased arrays are known per se in other areas. For example, the optical phased array can be configured as described in Byung-Wook Yoo et al., Optical phased array using high contrast gratings for two dimensional beamforming and beamsteering, Optics Express, Vol. 21, No. 10, page 12238.
Durch die Verwendung eines optischen Phased Arrays kann das Bild beziehungsweise das Licht, welches von der Bildgebungseinheit, etwa unter Verwendung von hierzwischen angeordneten anderen Spiegeln, auf dieses fällt, gezielt in gewünschte Bereiche beziehungsweise Positionen gelenkt beziehungsweise hierhin reflektiert werden. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem das Licht auf einen oder eine Vielzahl an beweglichen Spiegeln des Spiegels beziehungsweise des optischen phased arrays fällt und von diesen unter einer Phasenmodulation reflektiert wird. Eine Steuerung der Ausbreitungsrichtung des Lichts und damit des Bildes kann dabei realisiert oder verbessert werden durch eine bewegliche Fixierung der Spiegel an einem Substrat, wie dies nachstehend im Detail beschrieben ist.Through the use of an optical phased array, the image or the light that falls on the imaging unit, for example using other mirrors arranged between them, can be directed into desired areas or positions or reflected here. This can be done, for example, by the light falling on one or a plurality of movable mirrors of the mirror or of the optical phased array and being reflected by them under a phase modulation. Control of the direction of propagation of the light and thus of the image can be realized or improved by moving the mirror to a substrate, as described in detail below.
Der Vorteil der Verwendung eines optischen Phased Arrays kann darin gesehen werden, dass eine sehr schnelle Änderung der Ausbreitungsrichtung des Lichts möglich ist. In anderen Worten kann es ermöglicht werden, dass ein Ansteuern eines ersten Bereichs einer Abbildungsoberfläche und eines zweiten Bereichs einer Abbildungsoberfläche mit sehr hoher Frequenz möglich ist. Dadurch kann das jeweils erzeugte Bild eine sehr hohe Qualität aufweisen. Insbesondere kann es dadurch erlaubt werden, dass Speckle-Muster verhindert oder zumindest deutlich reduziert werden.The advantage of using an optical phased array can be seen in the fact that a very rapid change in the direction of propagation of the light is possible. In other words, it can be made possible to drive a first region of an imaging surface and a second region of an imaging surface at a very high frequency. As a result, the image generated in each case can have a very high quality. In particular, this can allow speckle patterns to be prevented or at least significantly reduced.
Dies kann insbesondere in einem Head-Up-Display von Vorteil sein, wie nachfolgend beschrieben.This can be particularly advantageous in a head-up display, as described below.
Unebenheiten an der beleuchteten Oberfläche beziehungsweise der Abbildungsoberfläche, also etwa der Windschutzscheibe, können als Streuzentren betrachtet werden, von denen Kugelwellen unterschiedlicher Phase ausgehen, die im Fernfeld interferieren. Dabei entsteht eine räumliche Struktur mit zufällig verteilten Intensitätsmaxima und Intensitätsminima. Als dreidimensionale Interferenzerscheinungen gibt es longitudinale und transversale Speckle, die von der jeweiligen longitudinalen und transversalen Kohärenz abhängen. Transversale Speckle haben in größerer Entfernung höhere Signifikanz, weil sich die einzelnen Kugelwellenanteile immer mehr als ebene Wellen vereinfachen lassen. Der Speckle-Kontrast kann deshalb als Maß der Kohärenz herangezogen werden.Bumps on the illuminated surface or the imaging surface, for example the windshield, can be regarded as scattering centers from which spherical waves of different phases emanate which interfere in the far field. This creates a spatial structure with randomly distributed intensity maxima and intensity minima. The three-dimensional interference phenomena are longitudinal and transverse speckle, which depend on the respective longitudinal and transverse coherence. Transversal speckles have greater significance at a greater distance because the individual spherical wave components can always be simplified more than flat waves. The speckle contrast can therefore be used as a measure of coherence.
Bei Betrachtung von Speckle an einer kohärent bestrahlten Oberfläche mit dem freien Auge nimmt der Benutzer, wie etwa der Fahrer eines Fahrzeugs, bei Betrachten der Abbildung des Head-Up-Displays ein sich bewegendes Muster wahr. Dies wird durch die unterschiedliche Interferenz auf der Netzhaut bei Bewegung des Auges hervorgerufen. Die Bewegungsrichtung ist dabei abhängig von der Lage der Fokalebene gegenüber der Netzhaut. Nicht akkommodierte Augen kurzsichtiger und weitsichtiger Personen nehmen folglich unterschiedliche Bewegungsrichtungen wahr.When viewing speckle on a coherently irradiated surface with the naked eye, the user, such as the driver of a vehicle, perceives a moving pattern when viewing the image of the head-up display. This is caused by the different interference on the retina when the eye moves. The direction of movement depends on the position of the focal plane in relation to the retina. The eyes of short-sighted and far-sighted persons who are not accommodated perceive different directions of movement.
Derartige Muster können bei der Abbildung von Bildinhalten beispielsweise an der Windschutzscheibe durch ein Head-Up-Display eines Fahrzeugs sehr störend wirken.Such patterns can be very disruptive when displaying image content, for example on the windshield, using a head-up display of a vehicle.
Das hier beschriebene Head-Up-Display erlaubt nun insbesondere durch das Vorsehen des optischen Phased Arrays das Verhindern oder zumindest das Reduzieren derartiger als Speckle-Muster bezeichneter Muster beziehungsweise Erscheinungen.The head-up display described here now makes it possible, in particular by providing the optical phased array, to prevent or at least reduce such patterns or phenomena referred to as speckle patterns.
Denn durch das Vorsehen des optischen Phased Arrays in der optischen Einheit beziehungsweise in der Spiegeleinheit können die Laserstrahlend derart gesteuert beziehungsweise abgelenkt werden, dass dem Auftreten von Speckle-Mustern effektiv entgegengewirkt werden kann. Denn zur Reduktion oder zur Eliminierung der Speckle-Muster können die entsprechenden Spiegelelemente derart bevorzugt in einer schnellen Geschwindigkeit bewegt werden, dass der Laserpunkt sich im Wesentlichen nie auf derselben Stelle befindet beziehungsweise stets in Bewegung ist. Dadurch kann es ermöglicht werden, dass die Speckle-Muster reduziert werden beziehungsweise zerfallen. In anderen Worten kann es verhindert werden, dass der Laserstrahl mit Bezug auf die Abbildungsoberfläche konstant an einer Position ist, sondern der Laserstrahl beziehungsweise die Laserstrahlen können stets in Bewegung sein, wodurch das Auftreten der Speckle-Muster wie vorstehend beschrieben reduziert wird.By providing the optical phased array in the optical unit or in the mirror unit, the laser beams can be controlled or deflected such that the occurrence of speckle patterns can be effectively counteracted. This is because the corresponding mirror elements can be used to reduce or eliminate the speckle pattern are preferably moved at a fast speed so that the laser point is essentially never at the same location or is always in motion. This can make it possible for the speckle patterns to be reduced or disintegrate. In other words, the laser beam can be prevented from being constantly in one position with respect to the imaging surface, but the laser beam or the laser beams can always be in motion, thereby reducing the occurrence of the speckle patterns as described above.
Die genaue Bewegung beziehungsweise die exakten Einstellungen der jeweiligen Spiegelelemente können dabei in verständlicher Weise abhängig sein von der Ausbildung der Oberfläche der jeweiligen Abbildungsoberfläche und von der eingesetzten Strahlungsquelle. Die exakten Einstellungen sind jedoch problemlos ermittelbar durch Kalibrierung des Systems, wobei beispielsweise menschlich oder auch computerbasiert einzelne Abbildungen hinsichtlich des Auftretens von Speckle-Mustern bei verschiedenen Einstellungen beziehungsweise Bewegungen der Spiegelelemente untersucht werden können, so dass durch ein Kalibrieren optimale Einstellungen gefunden werden können.The precise movement or the exact settings of the respective mirror elements can dependably depend on the design of the surface of the respective imaging surface and on the radiation source used. However, the exact settings can easily be determined by calibrating the system, it being possible, for example, for human or computer-based individual images to be examined for the occurrence of speckle patterns with different settings or movements of the mirror elements, so that optimal settings can be found by calibration.
Beispielsweise aber in keiner Weise beschränkt hierauf kann es vorgesehen sein, dass zu den Grundeinstellungen des optischen Phased Arrays ein longitudinaler Hub beziehungsweise ein Signal mit auf das Ansteuersignal, welches die grundsätzliche Position der Laserstrahlen an der Abbildungsoberfläche bestimmt, aufmoduliert wird. Beispiele umfassen etwa einen sinusförmigen Hub, einen rechteckförmigen Hub oder einen sägezahnförmigen Hub.For example, but in no way limited to this, it can be provided that, in addition to the basic settings of the optical phased array, a longitudinal stroke or a signal is also modulated onto the control signal, which determines the basic position of the laser beams on the imaging surface. Examples include a sinusoidal stroke, a rectangular stroke or a sawtooth stroke.
Durch das hier beschriebene Head-Up-Display können somit auf einfache Weise effektiv Speckle-Muster reduziert werden. Dies erlaubt eine besonders hochwertige Anzeige des Bildes beziehungsweise der Bilder, was für eine Ablesbarkeit von großem Vorteil ist.The head-up display described here can thus effectively reduce speckle patterns in a simple manner. This allows a particularly high-quality display of the image or images, which is of great advantage for readability.
Darüber hinaus kann ein Betrachten der Abbildung für das menschliche Auge angenehmer sein und ferner Ermüdungen entgegenwirken.In addition, viewing the image can be more comfortable for the human eye and also counteract fatigue.
Durch das Verwenden eines optischen Phased Arrays können Speckle-Muster besonders effektiv reduziert werden, da die Laserstrahlen höchst genau abgelenkt werden können. Darüber hinaus ist die Anwendung des optischen Phased Arrays sehr anpassbar, so dass das Head-Up-Display unabhängig von der Oberfläche des Abbildungsbereichs, etwa einer Windschutzscheibe oder eines Combiners, verwendet werden kann. Somit ist eine problemlose Implementierung in bestehende Systeme möglich.By using an optical phased array, speckle patterns can be reduced particularly effectively, since the laser beams can be deflected very precisely. In addition, the use of the optical phased array is very customizable, so that the head-up display can be used regardless of the surface of the imaging area, such as a windshield or a combiner. This enables problem-free implementation in existing systems.
Es kann besonders bevorzugt sein, dass das optische Phased Array eine Mehrzahl an Spiegelelementen aufweist, die getrennt voneinander zumindest teilweise longitudinal beweglich an einem Träger fixiert sind. In dieser Ausgestaltung kann auf besonders bevorzugte Weise eine Steuerung der Ausbreitungsrichtung des reflektierten Lichts ermöglicht werden. Denn durch eine bewegliche Anordnung der Spiegelelemente an dem Träger kann es ermöglicht werden, dass durch eine Bewegung des Spiegelelements dessen Ausrichtung relativ zu dem Träger und insbesondere relativ zu der Anzeigeoberfläche und relativ zu der Bildgebungseinheit, wie etwa zu dem Laser, verändert wird. Dies ermöglicht entsprechend eine Einstellung der Reflektionsrichtung der Lichtstrahlen, wodurch die Position der Projektion einstellbar ist. Dadurch kann auf exakte Weise und besonders effektiv das Auftreten von Speckle-Mustern reduziert werden.It may be particularly preferred for the optical phased array to have a plurality of mirror elements which, at least partially, are fixed to a carrier so as to be movable longitudinally and at least partially apart. In this configuration, the direction of propagation of the reflected light can be controlled in a particularly preferred manner. This is because a movable arrangement of the mirror elements on the carrier can make it possible for a movement of the mirror element to change its orientation relative to the carrier and in particular relative to the display surface and relative to the imaging unit, such as the laser. This accordingly enables the direction of reflection of the light beams to be adjusted, as a result of which the position of the projection can be adjusted. This allows the occurrence of speckle patterns to be reduced in a precise and particularly effective manner.
Dies wird in überraschender Weise ferner dadurch erreichet, dass eine zumindest teilweise longitudinale Bewegbarkeit der Spiegelelemente möglich wird. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere eine derartige Bewegung der Spiegelelemente Speckle-Muster effektiv reduzieren oder verhindern kann.This is surprisingly also achieved in that the mirror elements can be moved at least partially longitudinally. It has been shown that in particular such a movement of the mirror elements can effectively reduce or prevent speckle patterns.
Unter einem zumindest teilweise longitudinalen Bewegen der Spiegelelemente kann dabei verstanden werden, dass die Spiegelelemente an jeder Position oder an einzelnen Positionen in einer Richtung bewegbar sind, die quer zu der Ebene der Spiegelfläche liegt.An at least partially longitudinal movement of the mirror elements can be understood to mean that the mirror elements can be moved at any position or at individual positions in a direction which is transverse to the plane of the mirror surface.
Beispielsweise kann es diesbezüglich möglich sein, dass die Mehrzahl an Spiegelelementen eine ebene Spiegelfläche aufweisen und getrennt voneinander derart longitudinal beweglich an einem Träger fixiert sind, dass die Spiegelelemente mit Bezug auf die Spiegelfläche senkrecht oder hierzu verkippt beweglich sind.For example, in this regard it may be possible for the plurality of mirror elements to have a flat mirror surface and to be fixed to a support so that they can be moved longitudinally and separately from one another in such a way that the mirror elements are movable perpendicularly or tilted relative to the mirror surface.
Dabei kann es besonders bevorzugt sein, dass die Spiegelelemente durch einen MEMS-Aktuator bewegbar sind. Unter einem MEMS-Aktuator ist dabei in an sich bekannter Weise zu verstehen ein derartiger Aktuator beziehungsweise eine derartige Stelleinheit, welche auf einem Mikro-Elektro-Mechanischen System (MEMS) basiert beziehungsweise dieses aufweist. Eine derartiger Aktor ist insbesondere für die hier beschriebene Anwendung von großem Vorteil, da diese meist aufgrund ihrer geringen Größe mit einer sehr geringen Masse ausgestaltet werden können, so dass die Spiegel auf einfache Weise mit einer hohen Frequenz bewegbar sein können. Dies erlaubt wiederum auf exakte Weise und besonders effektiv das Auftreten von Speckle-Mustern zu reduzieren.It can be particularly preferred that the mirror elements can be moved by a MEMS actuator. A MEMS actuator is to be understood in a manner known per se to be such an actuator or such an actuating unit which is based on or has a micro-electro-mechanical system (MEMS). Such an actuator is of great advantage in particular for the application described here, since these can usually be designed with a very small mass due to their small size, so that the mirrors can be moved in a simple manner at a high frequency. This in turn allows the occurrence of speckle patterns to be reduced in an exact and particularly effective manner.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass die Bildgebungseinheit wenigstens eine Laserlichtquelle umfasst. Insbesondere eine Laserlichtquelle als Bildgebungseinheit und damit zum Erzeugen wenigstens eines Bildes kann für das hier beschriebene Head-Up Display besonders vorteilhaft sein. Denn durch einen Laser können zum einen Bilder mit hoher Qualität erzeugt werden, was den optischen Eindruck des Benutzers verbessern kann. Darüber hinaus lässt sich Laserlicht sehr genau ausrichten, was bei einem Auftreffen auf das optische Phased Array zu einer sehr genauen Ablenkung beziehungsweise Reflektion führen kann beziehungsweise diese noch weiter verbessern kann, so dass auch das reflektierte Licht sehr definiert für eine Projektion des oder der Bilder verwendet werden kann. Dies kann wiederum dazu führen, dass ein sehr hochwertiges und kontrastreiches Bild erzeugt werden kann. Ferner kann es ermöglicht werden, dass die Position der Projektion besonders definiert ist, so dass sehr verlässlich das Auftreten von Speckle-Mustern verhindert oder reduziert werden kann. Furthermore, it can be preferred that the imaging unit comprises at least one laser light source. In particular, a laser light source as an imaging unit and thus for generating at least one image can be particularly advantageous for the head-up display described here. Because a laser can be used to produce high quality images, which can improve the visual impression of the user. In addition, laser light can be aligned very precisely, which can lead to a very precise deflection or reflection or can further improve it when it hits the optical phased array, so that the reflected light is also used in a very defined manner for a projection of the image or images can be. This in turn can lead to the creation of a very high quality and high contrast image. Furthermore, it can be made possible that the position of the projection is particularly defined, so that the occurrence of speckle patterns can be prevented or reduced very reliably.
Schließlich hat sich gezeigt, dass neben der Brillanz Speckle als typische Lasereigenschaft wahrgenommen werden. Dadurch kann das hier beschriebene Head-Up-Display insbesondere in Kombination mit einer Laserlichtquelle von Vorteil sein.Finally, it has been shown that in addition to the brilliance, speckle is perceived as a typical laser property. As a result, the head-up display described here can be particularly advantageous in combination with a laser light source.
Beispielsweise kann als Laser ein sogenannter RGB-Laser verwendet werden. Unter einem RGB-Laser kann dabei insbesondere ein solcher Laser verstanden werden, der dazu ausgelegt ist, Licht mit unterschiedlichen Farben, insbesondere den Farben rot, grün und blau und entsprechenden Mischfarben zu emittieren. Dies ermöglicht es ferner, dass Bilder erzeugt werden, welche eine farbige Ausgestaltung aufweisen. Dadurch kann wiederum ein besonders hochwertiges Bild erzeugt werden.For example, a so-called RGB laser can be used as the laser. An RGB laser can in particular be understood to mean such a laser which is designed to emit light with different colors, in particular the colors red, green and blue and corresponding mixed colors. This also enables images to be generated which have a colored design. This in turn can produce a particularly high quality image.
Bezüglich weiterer Vorteile und Merkmale des Head-Up Displays wird auf die Beschreibung der Anordnung, des Verfahrens, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen, und umgekehrt.With regard to further advantages and features of the head-up display, reference is made to the description of the arrangement, the method, the figures and the description of the figures, and vice versa.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Anordnung aus einem Head-Up-Display und einer Abbildungsoberfläche, wobei das Head-Up-Display derart ausgestaltet und angeordnet ist, um Lichtstrahlung zum Erzeugen wenigstens eines Bildes auf die Abbildungsoberfläche zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass das Head-Up-Display ausgestaltet ist, wie dies vorstehend beschrieben ist.The present invention furthermore relates to an arrangement of a head-up display and an imaging surface, the head-up display being designed and arranged in such a way that it directs light radiation for generating at least one image onto the imaging surface, characterized in that Head-up display is designed as described above.
Bezüglich des Head-Up-Displays wird somit auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.With regard to the head-up display, reference is therefore made to the above statements.
Wie vorstehend ebenfalls angedeutet ist es vorgesehen, dass das Head-Up-Display derart ausgestaltet und angeordnet ist, um Lichtstrahlung zum Erzeugen wenigstens eines Bildes auf die Abbildungsoberfläche zu leiten. In anderen Worten kann das Head-Up-Display derart positioniert sein, dass insbesondere durch eine Einstellung der Spiegel der optischen Einheit beziehungsweise der Spiegeleinheit die durch die Bildgebungseinheit emittierten Lichtstrahlen auf die Abbildungsoberfläche geleitet werden beziehungsweise hierauf projiziert werden, um so für den Fahrer des Fahrzeugs wenigstens ein Bild sichtbar zu machen. Unter einem Bild sollen hier grundsätzlich alle Abbildungsinhalte verstanden werden, unabhängig davon, ob es sich um eine graphische Darstellung, Schrift oder Ähnliches handelt.As also indicated above, it is provided that the head-up display is configured and arranged in such a way that light radiation for generating at least one image is directed onto the imaging surface. In other words, the head-up display can be positioned such that, in particular by adjusting the mirrors of the optical unit or the mirror unit, the light beams emitted by the imaging unit are directed onto the imaging surface or are projected thereon, in order for the driver of the vehicle to make at least one picture visible. Basically, a picture is to be understood here to mean all the contents of the illustration, regardless of whether it is a graphic representation, writing or the like.
Die Vorteile eines derartigen Head-Up-Displays können zusammenfassend insbesondere in einer qualitativ hochwertigen Abbildung gesehen werden, wobei insbesondere das Auftreten von Speckle-Mustern reduziert werden kann.The advantages of such a head-up display can be seen in summary, in particular, in a high-quality image, in particular the occurrence of speckle patterns can be reduced.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Abbildungsoberfläche Teil einer Windschutzscheibe insbesondere des Kraftfahrzeugs oder Teil eines von der Windschutzscheibe getrennten Abbildungselements, insbesondere eines sogenannten Combiners, ist. Derartige Anwendungen sind für Head-Up-Displays bekannt und bieten daher eine einfache Implementierung der vorliegenden Erfindung in bestehende Systeme beziehungsweise Peripherien.It can be provided that the imaging surface is part of a windshield, in particular of the motor vehicle, or part of an imaging element, in particular a so-called combiner, that is separate from the windshield. Such applications are known for head-up displays and therefore offer a simple implementation of the present invention in existing systems or peripherals.
Darüber hinaus kann es insbesondere bei derartigen Abbildungsoberflächen ermöglicht werden, dass die auf das Anzeigeelement beziehungsweise auf die Abbildungsoberfläche projizierte Information in an sich bekannter Weise mit einer durch die Abbildungsoberfläche hindurchscheinenden Information aus einer hinter der Abbildungsoberfläche gelegenen Umgebung überlagert werden kann, wodurch ein virtuelles Bild bzw. eine virtuelle Anzeige bereitgestellt werden kann die besonders viele Optionen hinsichtlich der Darstellbarkeit ermöglicht, insbesondere in Kombination mit der Umgebung vor dem Fahrzeug.In addition, it can be made possible in particular in the case of such imaging surfaces that the information projected onto the display element or onto the imaging surface can be overlaid in a manner known per se with information which shines through the imaging surface from an environment located behind the imaging surface, as a result of which a virtual image or A virtual display can be provided which enables a particularly large number of options with regard to the representability, in particular in combination with the environment in front of the vehicle.
Bezüglich der vorstehend beschriebenen Abbildungsoberfläche beziehungsweise Projektionsoberfläche kann es ferner vorgesehen sein, dass diese eine Projektionsstruktur beziehungsweise Abbildungsstruktur aufweist. Diese Ausgestaltung ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise das Projizieren des Bildes beziehungsweise des Abbildungsinhalts. Dabei kann diese Ausgestaltung deshalb von Vorteil sein, da die bildgebende Lichtstrahlung gegebenenfalls in einem ungünstigen Einfallswinkel auf die Anzeigeoberfläche fällt. Die Projektionsstruktur beziehungsweise Abbildungsstruktur kann dabei etwa als Beschichtung ausgestaltet sein. Beispiele für Beschichtungen umfassen etwa holographische Elemente, wie etwa holographische Folien, welche in für den Fachmann problemlos umsetzbarer Weise derart ausgestaltet sein können, um die auf die Anzeigeoberfläche fallende Strahlung wie gewünscht zu abzubilden, um diese für den Benutzer bestmöglich anzuzeigen.With regard to the imaging surface or projection surface described above, it can further be provided that it has a projection structure or imaging structure. This configuration enables the image or the image content to be projected in a particularly advantageous manner. This configuration can be advantageous because the imaging light radiation may fall onto the display surface at an unfavorable angle of incidence. The projection structure or imaging structure can be designed as a coating, for example. Examples of coatings include, for example, holographic elements, such as holographic foils, which can be easily implemented by the person skilled in the art can be configured in such a way that the radiation falling on the display surface can be imaged as desired in order to display it to the user in the best possible way.
Alternativ kann es von Vorteil sein, wenn die Beschichtung nanoskalige Silberpartikel umfasst. Beispielsweise kann die Beschichtung einen transparenten Kunststoff aufweisen, in den nanoskalige Partikel, wie etwa Silberpartikel, eingebettet sind. Derartige Beschichtungen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie eine scharfe, leuchtende Projektion und trotzdem eine klare Sicht ermöglichen. Ferner kann insbesondere Licht, welches in schrägen Winkeln auf die Anzeigeoberfläche fällt, problemlos und kontrastreich projiziert werden.Alternatively, it can be advantageous if the coating comprises nanoscale silver particles. For example, the coating can have a transparent plastic in which nanoscale particles, such as silver particles, are embedded. Such coatings are characterized in particular by the fact that they enable a sharp, luminous projection and nevertheless a clear view. Furthermore, in particular light that falls onto the display surface at oblique angles can be projected easily and with high contrast.
Grundsätzlich können Nanopartikel solche Partikel sein, die eine Größe aufweisen in einem Bereich von 1 nm bis 1000nm. Die Größe der Nanopartikel kann dabei gewählt werden in Abhängigkeit der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts. So wurde gefunden, dass beispielhaft mit Partikeln einer Größe von 62 Nanometern, etwa in einem transparenten Polymer, wie etwa Polyvinyl-Alkohol, welches grundsätzlich als Matrix wie auch andere transparente Polymere geeignet ist, eine Beschichtung ermöglicht wird, die selektiv Licht der Wellenlänge von 458 Nanometern reflektieren kann, was blauem Licht entspricht. Wenn nun die Bildgebungseinheit entsprechendes Licht auf das Anzeigeelement beziehungsweise die Projektionsbeschichtung richtet, kann das entsprechende Bild auf dem Anzeigeelement deutlich sichtbar sein, auch aus schrägen Blickwinkeln. Selbstverständlich kann auch eine Mischung von Partikeln unterschiedlicher Größe insbesondere im Nanometerbereich und/oder unterschiedlicher Materialien vorgesehen sein.Basically, nanoparticles can be those particles that have a size in a range from 1 nm to 1000 nm. The size of the nanoparticles can be chosen depending on the wavelength of the incident light. It was found that, for example, particles with a size of 62 nanometers, for example in a transparent polymer, such as polyvinyl alcohol, which is basically suitable as a matrix as well as other transparent polymers, enable a coating that selectively emits light with a wavelength of 458 Can reflect nanometers, which corresponds to blue light. If the imaging unit now directs appropriate light onto the display element or the projection coating, the corresponding image can be clearly visible on the display element, even from oblique viewing angles. Of course, a mixture of particles of different sizes, in particular in the nanometer range and / or different materials, can also be provided.
Schichtdicken der jeweiligen Beschichtung können dabei in einem Bereich von kleiner als 1 Millimeter liegen, beispielsweise bei 0,5mm.Layer thicknesses of the respective coating can be in a range of less than 1 millimeter, for example 0.5 mm.
Neben Beschichtungen kann die Abbildungsstruktur jedoch auch eine Einbettung etwa in der Windschutzscheibe oder dem hiervon getrennten Abbildungselement aufweisen, so dass die Struktur etwa von der Abbildungsoberfläche selbst gebildet wird oder etwa eine entsprechende Schicht in das Anzeigeelement eingelassen ist.In addition to coatings, however, the imaging structure can also have an embedding, for example in the windshield or the imaging element separate therefrom, so that the structure is formed, for example, by the imaging surface itself or a corresponding layer is embedded in the display element.
Bezüglich weiterer Vorteile und Merkmale der Anordnung wird auf die Beschreibung des Head-Up Displays, des Verfahrens, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen, und umgekehrt.With regard to further advantages and features of the arrangement, reference is made to the description of the head-up display, the method, the figures and the description of the figures, and vice versa.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Darstellen wenigstens eines Bildes an einer Abbildungsoberfläche unter Verwendung eines Head-Up-Displays, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- a) Bereitstellen eines Head-Up-Displays, wie dies vorstehend beschrieben ist,
- b) Emittieren von Lichtstrahlung zum Erzeugen des wenigstens einen Bildes auf wenigstens ein optisches Phased Array als Spiegel; und
- c) Einstellen des wenigstens einen optischen Phased Arrays derart, dass die Lichtstrahlung auf die Abbildungsoberfläche geleitet wird; wobei
- d) eine Mehrzahl von Spiegelelementen des optische Phased Array zur Reduzierung von Speckle-Mustern zumindest teilweise longitudinal bewegt werden.
- a) providing a head-up display as described above,
- b) emitting light radiation to generate the at least one image on at least one optical phased array as a mirror; and
- c) adjusting the at least one optical phased array in such a way that the light radiation is directed onto the imaging surface; in which
- d) a plurality of mirror elements of the optical phased array are moved at least partially longitudinally to reduce speckle patterns.
Ein derartiges Verfahren dient insbesondere dazu, unter Verwendung eines Head-Up-Displays wie vorstehend beschrieben Abbildungsinhalte an einer Abbildungsoberfläche abzubilden beziehungsweise auf diese zu projizieren. Diesbezüglich können die Verfahrensschritte a) bis c) unter Verwendung eines Head-Up-Displays wie vorstehend beschrieben in an sich bekannter Weise ausgeführt werden, etwa unter Verwendung einer Laserlichtquelle als Lichtquelle. Die Lichtstrahlen werden entsprechend des gewünschten Bildes beziehungsweise Abbildungsinhalts erzeugt und in eine optische Einheit mit Spiegeln geleitet. Durch die Spiegel kann die Strahlung an die Abbildungsoberfläche geleitet beziehungsweise reflektiert werden.Such a method is used, in particular, to use a head-up display, as described above, to image or project onto an imaging surface. In this regard, method steps a) to c) can be carried out using a head-up display as described above in a manner known per se, for example using a laser light source as the light source. The light rays are generated according to the desired image or image content and directed into an optical unit with mirrors. The radiation can be directed or reflected by the mirror to the imaging surface.
Es ist ferner vorgesehen, dass bei dem vorgesehenen optischen Phased Array die Spiegelelemente zur Reduzierung von Speckle-Mustern zumindest zum Teil longitudinal bewegt werden. Dies kann in einer hohen Frequenz ermöglicht werden, etwa mittels eines MEMS-Aktuators. Unter einem MEMS-Aktuator ist dabei in an sich bekannter Weise zu verstehen ein derartiger Aktuator beziehungsweise eine derartige Stelleinheit, welche auf einem Mikro-Elektro-Mechanischen System (MEMS) basiert beziehungsweise dieses aufweist. Eine derartiger Aktor ist insbesondere für die hier beschriebene Anwendung von großem Vorteil, da diese meist aufgrund ihrer geringen Größe mit einer sehr geringen Masse ausgestaltet werden können, so dass die Spiegel auf einfache Weise mit einer hohen Frequenz bewegbar sein können. Dies erlaubt wiederum auf exakte Weise und besonders effektiv das Auftreten von Speckle-Mustern zu reduzieren.It is further provided that in the optical phased array provided, the mirror elements for reducing speckle patterns are at least partially moved longitudinally. This can be made possible at a high frequency, for example by means of a MEMS actuator. A MEMS actuator is to be understood in a manner known per se to be such an actuator or such an actuating unit which is based on or has a micro-electro-mechanical system (MEMS). Such an actuator is of great advantage in particular for the application described here, since these can usually be designed with a very small mass due to their small size, so that the mirrors can be moved in a simple manner at a high frequency. This in turn allows the occurrence of speckle patterns to be reduced in an exact and particularly effective manner.
Denn durch das Vorsehen des optischen Phased Arrays in der optischen Einheit beziehungsweise in der Spiegeleinheit können die Laserstrahlend derart gesteuert beziehungsweise abgelenkt werden, dass dem Auftreten von Speckle-Mustern effektiv entgegengewirkt werden kann. Denn zur Reduktion oder zur Eliminierung der Speckle-Muster können die entsprechenden Spiegelelemente derart bevorzugt in einer schnellen Geschwindigkeit bewegt werden, dass der Laserpunkt sich im Wesentlichen nie auf derselben Stelle befindet beziehungsweise stets in Bewegung ist. Dadurch kann es ermöglicht werden, dass Speckle-Muster reduziert werden beziehungsweise zerfallen. In anderen Worten kann es verhindert werden, dass der Laserstrahl mit Bezug auf die Abbildungsoberfläche konstant an einer Position ist, sondern der Laserstrahl beziehungsweise die Laserstrahlen können stets in Bewegung sein, wodurch das Auftreten der Speckle-Muster reduziert wird.By providing the optical phased array in the optical unit or in the mirror unit, the laser beams can be controlled or deflected such that the occurrence of speckle patterns can be effectively counteracted. Because for In order to reduce or eliminate the speckle pattern, the corresponding mirror elements can preferably be moved at a rapid speed in such a way that the laser point is essentially never at the same location or is always in motion. This can make it possible for speckle patterns to be reduced or disintegrate. In other words, the laser beam can be prevented from being constantly in one position with respect to the imaging surface, but the laser beam or the laser beams can always be in motion, thereby reducing the occurrence of the speckle pattern.
Die genaue Bewegung beziehungsweise die exakten Einstellungen der jeweiligen Spiegelelemente kann dabei abhängig sein von der Ausbildung der Oberfläche der jeweiligen Abbildungsoberfläche und von der eingesetzten Strahlungsquelle. Die exakten Einstellungen sind jedoch problemlos ermittelbar durch Kalibrierung des Systems, wobei beispielsweise menschlich oder auch computerbasiert einzelne Abbildung hinsichtlich des Auftretens von Speckle-Mustern bei verschiedenen Einstellungen beziehungsweise Bewegungen der Spiegelelemente untersucht werden können, so dass optimale Einstellungen gefunden werden können.The exact movement or the exact settings of the respective mirror elements can depend on the design of the surface of the respective imaging surface and on the radiation source used. However, the exact settings can easily be determined by calibrating the system, it being possible, for example, to examine human or computer-based individual images with regard to the occurrence of speckle patterns with different settings or movements of the mirror elements, so that optimal settings can be found.
Somit kann es von Vorteil sein, dass Verfahrensschritt d) basiert auf einem Kalibrierungsschritt, in welchem für ein Bild beziehungsweise für einen Abbildungsinhalt die Reduzierung von Speckle-Mustern bei unterschiedlichen Bewegungen der Spiegelelemente untersucht wird.It can therefore be advantageous that method step d) is based on a calibration step in which the reduction of speckle patterns with different movements of the mirror elements is examined for an image or for an image content.
Bezüglich weiterer Vorteile und Merkmale des Verfahrens wird auf die Beschreibung des Head-Up Displays, der Anordnung, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen, und umgekehrt.With regard to further advantages and features of the method, reference is made to the description of the head-up display, the arrangement, the figures and the description of the figures, and vice versa.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung zeigend eine Ausgestaltung eines Head-Up Displays gemäß der Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung zeigend einen Spiegel für ein Head-Up Display gemäß1 ; -
3 eine schematische Darstellung zeigend eine Detailansicht des Spiegels aus2 ; -
4 den Spiegel aus2 in einer ersten Konfiguration; -
5 den Spiegel aus2 in einer zweiten Konfiguration; und -
6 den Spiegel aus2 in einer dritten Konfiguration.
-
1 a schematic representation showing an embodiment of a head-up display according to the invention; -
2nd a schematic representation showing a mirror for a head-up display according to1 ; -
3rd a schematic representation showing a detailed view of the mirror2nd ; -
4th the mirror2nd in a first configuration; -
5 the mirror2nd in a second configuration; and -
6 the mirror2nd in a third configuration.
Ein derartiges Head-Up-Display
Beispielsweise kann als Projektionsfläche beziehungsweise Abbildungsoberfläche ein auch als Combiner bezeichneter Abbildungsschirm dienen, in welchem Fall die Abbildungsoberfläche Bestandteil des Head-up-Displays 10 sein kann. In der gezeigten Ausgestaltung kann die Abbildung jedoch auf die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs projiziert werden, in welchem Fall die Abbildungsoberfläche nicht Bestandteil des Head-Up-Displays
Die Bildgebungseinheit
Die Spiegel
Der Spiegel
In der
Unter einem optischen Phased Array ist dabei insbesondere eine Gitterstruktur
Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass das optische Phased Array beziehungsweise der Spiegel
Dabei ist in der
Es kann bevorzugt sein, dass die Spiegelelemente
Der Vorteil von beweglichen Spiegelelementen
In den
Dabei zeigt
Die aufgezeigten Ausgestaltungen sollen lediglich erklärend wirken und die Erfindung in keiner Weise beschränken.The embodiments shown are only intended to be explanatory and in no way limit the invention.
Die genaue Bewegung beziehungsweise die exakten Einstellungen der jeweiligen Spiegelelemente
Beispielsweise aber in keiner Weise beschränkt hierauf kann es vorgesehen sein, dass zu den Grundeinstellungen des optischen Phased Arrays ein longitudinaler Hub beziehungsweise ein Signal mit auf das Ansteuersignal, welches die grundsätzliche Position der Laserstrahlen an der Abbildungsoberfläche bestimmt, aufmoduliert wird. Beispiele umfassen etwa einen sinusförmigen Hub, einen rechteckförmigen Hub oder einen sägezahnförmigen Hub. Derartige Hübe können etwa ausgebildet werden durch die Ausrichtung und Höhe der jeweiligen Spiegelelemente
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010th
- Head-Up-DisplayHead-Up Display
- 1212
- BildgebungseinheitImaging unit
- 1414
- Gehäusecasing
- 1616
- Spiegelmirror
- 1818th
- Spiegelmirror
- 2222
- GitterstrukturLattice structure
- 2424th
- Pfeilarrow
- 2626
- Pfeilarrow
- 2828
- Pfeilarrow
- 3030th
- SpiegelelementMirror element
- 3232
- Trägercarrier
- 3434
- FederelementSpring element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 2017/0293156 A1 [0005]US 2017/0293156 A1 [0005]
- US 2017/0293155 A1 [0006]US 2017/0293155 A1 [0006]
- US 2017/0199382 A1 [0007]US 2017/0199382 A1 [0007]
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018130148.0A DE102018130148A1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Head-Up Display |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102018130148.0A DE102018130148A1 (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Head-Up Display |
Publications (1)
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---|---|
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- 2018-11-28 DE DE102018130148.0A patent/DE102018130148A1/en active Pending
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