DE102018211533A1

DE102018211533A1 - Projektionsvorrichtung und Verfahren zum Erzeugen virtueller Bilder

Info

Publication number: DE102018211533A1
Application number: DE102018211533.8A
Authority: DE
Inventors: Karoly Varga-Umbrich; Balazs Jatekos
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2020-01-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Projektionsvorrichtung zum Erzeugen virtueller Bilder, mit einer Bilderzeugungseinrichtung (10), die dazu eingerichtet ist, Bilder zu erzeugen, mit wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen (25, 26), auf denen jeweils mittels der Bilderzeugungseinrichtung (10) erzeugte Bilderdarstellbar sind, und mit einer Abbildungsoptik (3), mittels welcher auf den Bilddarstellungsflächen (25, 26) dargestellte Bilder auf eine Reflexionsfläche projizierbar sind, wobei die Projektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen (25, 26) jeweils separat in einen Strahlengang (7) von der Bilderzeugungseinrichtung (10) zur Abbildungsoptik (3) einzubringen, und wobei die wenigstens zwei verschiedenen Bilddarstellungsflächen (25, 26) in dem Strahlengang (7) jeweils eine unterschiedliche Entfernung zu der Abbildungsoptik (3) aufweisen, sowie ein Verfahren zum Erzeugen virtueller Bilder.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen virtueller Bilder.
Stand der Technik
Projektionsvorrichtungen zum Erzeugen virtueller Bilder können beispielsweise in Fahrzeugen eingesetzt werden, um für einen Fahrer ein virtuelles Bild in sein Sichtfeld bzw. in die Windschutzscheibe zu projizieren. Solche Projektionsvorrichtungen sind dabei auch unter dem Begriff Head-Up-Display bzw. HUD bekannt.
Aus der DE 10 2008 044 334 A1 ist beispielsweise ein solche Projektionsvorrichtung bekannt, bei der auf zwei verschiedenen Anzeigeflächen bzw. Bilddarstellungsflächen ein Bild erzeugt werden kann, wobei die zwei Bilddarstellungsflächen jeweils eine verschiedene Entfernung zu einer Abbildungsoptik, mittels welcher dann aus den Bildern der Bilddarstellungsflächen die virtuellen Bilder erzeugt werden können, aufweisen. Auf diese Weise kann entweder das Bild auf der einen Bilddarstellungsfläche oder das Bild auf der anderen Bilddarstellungsfläche abgebildet werden, die dann unterschiedlich groß und/oder unterschiedlich weit entfernt erscheinen.
Zur Erzeugung solcher Bilder auf den Bilddarstellungsflächen ist es aus der DE 10 2008 044 334 A1 bekannt, drei verschieden farbige Laserstrahlen zu kombinieren und mittels einer Ablenkvorrichtung auf die Bilddarstellungsflächen zu projizieren bzw. zu lenken.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden eine Projektionsvorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen virtueller Bilder mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung geht aus von einer Projektionsvorrichtung zum Erzeugen virtueller Bilder, mit einer Bilderzeugungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, Bilder zu erzeugen, mit wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen, auf denen jeweils mittels der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Bilder (dann im Sinne reeller Bilder bzw. Zwischenbilder) darstellbar sind, und mit einer Abbildungsoptik, mittels welcher auf den Bilddarstellungsflächen dargestellte Bilder auf eine Reflexionsfläche projizierbar sind. Hierbei handelt es sich um eine übliche Projektionsvorrichtung bzw. ein Head-Up-Display, mit dem Bilder als unterschiedlich große bzw. entfernte virtuelle Bilder erzeugbar bzw. auf eine Reflexionsfläche projizierbar sind. Hinsichtlich einer näheren Erläuterung zur generellen Funktionsweise einer solchen Projektionsvorrichtung sei hierbei insbesondere auch auf die DE 10 2008 044 334 A1 sowie die noch folgende Figurenbeschreibung verwiesen.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Projektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen jeweils separat in einen Strahlengang von der Bilderzeugungseinrichtung zur Abbildungsoptik einzubringen, wobei die wenigstens zwei verschiedenen Bilddarstellungsflächen in dem Strahlengang jeweils eine unterschiedliche Entfernung zu der Abbildungsoptik aufweisen. Unter einem Abstand kann dabei insbesondere ein mittlerer Abstand verstanden werden, vor allem dann, wenn die Bilddarstellungsflächen nicht senkrecht zu einer Strahlachse der Abbildungsoptik liegen.
Damit kann also eine feste Anordnung von Bilderzeugungseinrichtung und Abbildungsoptik mit einem (zumindest im Wesentlichen) vorgegebenen Strahlengang verwendet werden, der nicht verändert zu werden braucht. Der Strahlengang bezeichnet hierbei den Pfad oder Weg von Licht von der Bilderzeugungseinrichtung über die jeweils gerade verwendete Bilddarstellungsfläche zur Abbildungsoptik.
Vielmehr werden die einzelnen Bilddarstellungsflächen jeweils wie benötigt in den Strahlengang eingebracht. Dies ermöglicht zum einen eine kompaktere Anordnung und zum anderen einen besonders einfachen und schnellen Wechsel der jeweils verwendeten Bilddarstellungsfläche, wie später noch näher ausgeführt werden soll.
Hierzu sei angemerkt, dass der Strahlengang, insbesondere dann, wenn das Licht über die Bilddarstellungsfläche umgelenkt wird, aufgrund der nötigen, unterschiedlichen Positionen der verschiedenen Bilddarstellungsflächen geringfügig variieren kann, im Wesentlichen jedoch, insbesondere hinsichtlich seines allgemeinen Verlaufs, gleich bleibt.
Eine solche Projektionsvorrichtung (bzw. ein solches HUD) ermöglicht nun insbesondere sog. Augmented-Reality (AR), bei dem beispielsweise verschiedene Informationen oder Hinweise in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeugs eingeblendet werden, und zwar in unterschiedlichen Entfernungen und/oder Grö-ßen, beispielsweise abgestimmt auf die Umgebung bzw. die dort sichtbaren Objekte. Es kann also insbesondere auch eine 3D-Wirkung erzeugt werden.
In diesem Zusammenhang ist es zudem besonders bevorzugt, wenn die Projektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen nacheinander und periodisch wiederholt jeweils separat in den Strahlengang einzubringen. So können beispielsweise auf den verschiedenen Bilddarstellungsflächen jeweils verschiedene Bilder dargestellt werden, die dann alle zwar abwechselnd in das Sichtfeld projiziert werden, durch die Trägheit des Auges jedoch gleichzeitig wahrgenommen werden. Hierzu können beispielsweise geeignete Aktoren und ggf. eine Steuereinheit vorgesehen sein, mittels welche die Bilddarstellungsflächen bewegt werden können.
Die Anzahl der Bilddarstellungsflächen kann dabei nicht nur zwei, sondern auch drei, vier, fünf oder noch mehr sein. Je höher die Anzahl der Bilddarstellungsflächen ist, desto umfangreicher kann die erzeugte Augmented-Reality sein und desto besser wird der 3D-Effekt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen Teil einer Bilddarstellungseinheit sind. Damit können die verschiedenen Bilddarstellungsflächen besonders kompakt ausgebildet werden. Die Bilddarstellungseinheit ist dabei insbesondere rotierbar ausgebildet und die Projektionsvorrichtung dann dazu eingerichtet, die Bilddarstellungseinheit aktiv zu rotieren. Eine Rotationsbewegung ist besonders einfach durchzuführen und ermöglicht so einen besonders einfachen und vor allem auch schnellen Wechsel der jeweils aktuell in dem Strahlengang vorhandenen Bilddarstellungsfläche.
Vorteilhafterweise weist die Bilddarstellungseinheit wenigstens zwei rotierbare Komponenten, auf, welche wiederum jeweils eine der Bilddarstellungsflächen aufweisen. Vorzugsweise rotieren die Komponenten um eine gemeinsame Achse, die dabei insbesondere parallel zu einer Strahlachse der Bilderzeugungseinrichtung ausgebildet ist. Bei diesen Komponenten kann es sich beispielsweise um Scheiben handeln, auf denen jeweils eine Bilddarstellungsfläche aufgebracht ist oder, besonders bevorzugt, die bzw. deren eine Oberfläche direkt als Bilddarstellungsfläche dient, beispielsweise Mattscheiben. Diese Scheiben können dann jeweils beispielsweise segmentförmige Ausschnitte aufweisen, sodass eine Anordnung der einzelnen Scheiben im Strahlengang hintereinander möglich ist, sodass aber sich die Bilddarstellungsflächen jeweils in einem Winkelbereich (bezogen auf die erwähnte Achse) befinden, in denen bei den anderen Scheiben die Ausschnitte liegen. Damit ist es möglich, dass immer nur eine Bilddarstellungsfläche in dem Strahlengang liegt, durch Rotation der Scheiben zusammen jedoch nacheinander die einzelnen Bilddarstellungsflächen in den Strahlengang eingebracht werden.
Wenngleich es denkbar ist, dass das erwähnte reelle Zwischenbild auf der jeweiligen Bilddarstellungsfläche auf Seiten der Bilderzeugungseinrichtung erzeugt und der Strahlengang dann an der Bilddarstellungsfläche umgelenkt wird, ist es besonders bevorzugt, wenn die Komponenten im Bereich der Bilddarstellungsflächen (oder auch vollständig) zumindest teilweise lichtdurchlässig ausgebildet sind. Damit kann das reelle Zwischenbild auf einer der Bilderzeugungseinrichtung abgewandten Seite der Komponente, die damit als Bilddarstellungsfläche dient, erzeugt werden und der Strahlengang muss nicht umgelenkt werden.
Denkbar ist bei der Verwendung der Komponenten bzw. Scheiben auch, dass nicht alle Scheiben immer rotiert werden, sondern dass beispielsweise nur zwei von drei Scheiben regelmäßig rotiert werden, während die dritte Scheibe nur bei Bedarf verwendet, d.h. deren Bilddarstellungsfläche in den Strahlengang gebracht wird.
Generell ist es bei der Verwendung der Komponenten bzw. Scheiben auch zweckmäßig, diese nicht kontinuierlich, sondern diskret zu rotieren, d.h. so, dass die jeweilige Bilddarstellungsfläche immer für eine bestimmte Zeitdauer in dem Strahlengang unbewegt positioniert ist.
Alternativ ist es bevorzugt, wenn die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen als Flächen auf der Bilddarstellungseinheit ausgebildet sind, die jeweils einen verschiedenen Abstand zu einer gemeinsamen Achse aufweisen, um welche gemeinsame Achse die Bilddarstellungseinheit rotierbar ist. Die gemeinsame Achse ist dabei insbesondere senkrecht zu einer Strahlachse der Bilderzeugungseinrichtung ausgebildet. Zudem ist es besonders zweckmäßig, wenn die Bilddarstellungsflächen jeweils parallel zu der gemeinsamen Achse ausgebildet sind. Denkbar wäre aber auch eine zur gemeinsamen Achse verkippte Anordnung, insbesondere mit gleichen Kippwinkeln für alle Flächen.
In diesem Fall kann es sich bei der Bilddarstellungseinheit um eine Walze mit geplätteten Mantelflächen oder um ein Prisma handeln, das verschieden weit von einer Rotationsachse entfernte Flächen aufweist. Der Strahlengang wird hier dann insbesondere an der jeweiligen Bilddarstellungsfläche umgelenkt.
Hierbei ist es auch zweckmäßig, die Bilddarstellungseinheit nicht kontinuierlich, sondern diskret zu rotieren, d.h. so, dass die jeweilige Bilddarstellungsfläche immer für eine bestimmte Zeitdauer in dem Strahlengang unbewegt positioniert ist.
Der Bewegung der Bilddarstellungsflächen kann zusätzlich ein Jitter überlagert werden, um sog. „Speckle Noise“ zu reduzieren.
Vorzugsweise weist die Bilderzeugungseinrichtung verschieden farbige Laser und eine Ablenkeinheit auf, mittels welcher Laserstrahlen der Laser auf die jeweilige Bilddarstellungseinheit lenkbar sind, auf. Dabei sind die die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen insbesondere diffus ausgebildet, d.h. sie wirken diffus. Ein Laser hat die Eigenschaft, dass unabhängig von einer Entfernung ein scharfes Bild erzeugt werden kann. Durch diffuse bzw. diffus wirkende Bilddarstellungsflächen kann damit besonders einfach auf den Bilddarstellungsflächen jeweils ein scharfes Bild als reelles Zwischenbild erzeugt werden. Die Farben der Laser sind dabei zweckmäßigerweise rot, blau und grün, sodass Bilder mit möglichst großem Farbspektrum erzeugt werden können.
Bei der Ablenkeinrichtung kann es sich insbesondere um einen um zwei verschiedene Achsen schwenkbaren Ablenkspiegel oder aber auch um zwei um jeweils eine Achse, die voneinander verschieden sind, schwenkbare Ablenkspiegel handeln. Zur Bewegung solcher Ablenkspiele kann insbesondere auch auf die sog. MEMS-Technologie (d.h. Micro-Electro-Mechanical-Systems) zurückgegriffen werden.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Erzeugen virtueller Bilder, bei dem mittels einer Bilderzeugungseinrichtung Bilder erzeugt werden, die auf jeweils einer von wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen darstellgestellt werden. Dabei werden mittels einer Abbildungsoptik auf der jeweiligen Bilddarstellungsfläche dargestellte Bilder auf eine Reflexionsfläche projiziert, wobei die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen jeweils separat in einen Strahlengang von der Bilderzeugungseinrichtung zur Abbildungsoptik eingebracht werden, und wobei die wenigstens zwei verschiedenen Bilddarstellungsflächen in dem Strahlengang jeweils eine unterschiedliche Entfernung zu der Abbildungsoptik aufweisen.
Hinsichtlich der Vorteile sowie weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf obige Ausführungen zur Projektionsvorrichtung verwiesen, die hier entsprechend gelten.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt schematisch einen Aufbau einer Projektionsvorrichtung zum Erzeugen virtueller Bilder.
2 zeigt schematisch einen Aufbau einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Strahlenverlauf.
3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform in einer anderen Verwendung.
4 zeigt schematisch einen Aufbau und eine Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform.
5 zeigt einen Ausschnitt aus 4, nämlich die Bilddarstellungsflächen, in einer anderen Ansicht.
6 zeigt Bilddarstellungsflächen in einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
7 zeigt die Bilddarstellungsflächen aus 6 in einer perspektivischen Ansicht.
8 zeigt Bilddarstellungsflächen in einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
9 zeigt schematisch einen Aufbau und eine Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
10 zeigt schematisch eine Bilderzeugungseinheit, wie sie bei einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung verwendet werden kann.

Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist schematisch ein Aufbau einer Projektionsvorrichtung zum Erzeugen virtueller Bilder dargestellt, anhand dessen die prinzipielle Funktionsweise einer solchen Projektionsvorrichtung kurz erläutert werden soll. Die Darstellung virtueller Bilder kann für verschiedene Anwendungszwecke verwendet werden, jedoch ist die Verwendung in einem Fahrzeug besonders vorteilhaft, da hier ein virtuelles Bild erzeugt werden kann, dass aus Sicht eines Betrachters bzw. Fahrers vor dem Fahrzeug zu schweben scheint. Hierbei ist ein solches virtuelles Bild mit 1 bezeichnet.
In der hier gezeigten Darstellung wird zunächst ein reelles Zwischenbild 2 erzeugt, dessen Licht auf eine Abbildungsoptik 3 gegeben wird, die in der gezeigten Darstellung als eine Spiegeloptik ausgeführt ist. Hierzu kann ein asphärischer Spiegel in einer Instrumententafel des Fahrzeugs angeordnet sein. Es kann aber auch eine andere Abbildungsoptik verwendet werden. Das Zwischenbild 2 kann bei einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung auf einer der schon erwähnten Bilddarstellungsflächen dargestellt werden. Hierzu sei aber auf die noch folgenden Ausführungen verwiesen.
Mittels der Abbildungsoptik 3 ist das reelle Zwischenbild 2 auf eine Reflexionsfläche 4 projizierbar, die hier als eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs ausgebildet ist. Allgemein kann es sich bei der Reflexionsfläche aber auch um einen sog. Combiner handeln, worunter eine zumindest teildurchlässige Umlenkscheibe zu verstehen ist, von der aus Licht in Richtung eines Betrachters umgelenkt wird.
In der hier gezeigten Darstellung sind ein erster äußerer Strahlenverlauf 5, ein zweiter, gegenüberliegender äußerer Strahlenverlauf 6 und ein Mittelpunktstrahl 7, der hier einen Strahlengang darstellt, dargestellt. Die Strahlen werden durch die Reflexion an der hier als Spiegeloptik ausgebildeten Abbildungsoptik 3 und durch die Reflexion an der hier als Windschutzscheibe ausgebildeten Reflexionsfläche 4 in Richtung eines Auges 8 eines Betrachters umgelenkt. Durch eine entsprechende Auslegung des Umlenkspiegels 3 kann zusätzlich eine Vergrößerung erzeugt werden, so dass die Darstellung des reellen Zwischenbildes 2 als virtuelles Bild 1 für einen Betrachter größer erscheint als die Abmessungen des tatsächlichen, reellen Zwischenbildes 2 sind.
In 2 ist schematisch ein Aufbau einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung 100 in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Strahlenverlauf dargestellt. Vergleichbar der Darstellung in 1 wird Licht von beispielhaft zwei reellen Zwischenbildern 2 und 2' auf eine Abbildungsoptik 3, die hier beispielhaft ebenfalls als Spiegeloptik ausgebildet ist, gegeben.
Die Zwischenbilder 2 und 2' können jeweils auf einer (hier nicht dargestellten) Bilddarstellungsfläche dargestellt werden, wobei die Bilddarstellungsflächen und damit auch die Zwischenbilder 2 und 2' verschiedene Entfernungen bzw. Abstände d bzw. d' zu der Abbildungsoptik 3 aufweisen, wenn die jeweilige Bilddarstellungsfläche (hier durch das jeweilige Zwischenbild veranschaulicht) in den Strahlengang, der hier durch die Mittelpunktstrahl 7 dargestellt ist, eingebracht ist.
Entsprechend der Darstellung in 1 ist für das Zwischenbild 2 ein äußerer Strahlenverlauf 5, ein äußerer Strahlenverlauf 6 und ein Strahlenverlauf für einen Mittelpunktstrahl 7 dargestellt. Als gestrichelte Linien sind ferner ein äußerer Strahlenverlauf 5' und ein äußerer Strahlenverlauf 6' für das reelle Zwischenbild 2' dargestellt. Der Lichtweg, den das Licht der Strahlen 5', 6' von dem Zwischenbild 2' zu der Abbildungsoptik 3 zurücklegt, ist dabei kürzer als derjenige Lichtweg, den das Licht vom Zwischenbild 2 anhand der Strahlen 5, 6 zu der Abbildungsoptik 3 zurücklegt. Da die Abbildungsoptik 3 stationär ist, führen die beiden reellen Zwischenbilder 2 und 2' zu virtuellen Bildern, die in ihrem von einem Betrachter empfundenen Abstand unterschiedlich sind, ggf. werden auch die Größen als unterschiedlich empfunden.
In 3 ist schematisch eine erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung 100 in einer bevorzugten Ausführungsform in einer anderen Verwendung dargestellt. Die Projektionsvorrichtung 100 weist hierbei eine Bilderzeugungseinrichtung 10, eine Bilddarstellungseinheit 20 und eine Abbildungsoptik 3 auf, und ist in einem Fahrzeug 200 angeordnet.
Die Bilddarstellungseinheit 20 weist dabei beispielsweise zwei Bilddarstellungsflächen auf, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Als Reflexionsfläche dient hier - im Vergleich zu der Darstellung in 2 - nicht die Windschutzscheibe des Fahrzeugs, sondern ein speziell dafür vorgesehener Combiner 4', wie ebenfalls schon erwähnt. Darüber können virtuelle Bilder für einen Fahrer bzw. Betrachter 210 erzeugt werden. Es versteht sich jedoch, dass auch in diesem Fall die Windschutzscheibe als Reflexionsfläche verwendet werden kann, sodass ein separater Combiner nicht nötig ist.
Beispielhaft sind zwei virtuelle Bilder 1 und 1' in der oberen Darstellung in 3 im Sichtfeld des Fahrers gezeigt, wie sie beispielsweise aus zwei reellen Zwischenbildern auf zwei verschiedenen Bilddarstellungsflächen erzeugt werden können.
In 4 sind schematisch ein Aufbau und eine Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Hierzu sind die Bilderzeugungseinrichtung 10 und die Bilddarstellungseinheit 20, die schon in 3 gezeigt wurden, erneut dargestellt.
Die Bilddarstellungseinheit 20 weist hier zwei als Scheiben ausgebildete Komponenten 21 und 22 auf, die um eine gemeinsame Achse A rotieren können. Ein Strahlengang 7 wird mittels der Bilderzeugungseinrichtung 10 und der darin vorgesehenen Lasereinheit 11 sowie ggf. einer Linse 14 erzeugt. Durch die Linse 14 kann hierbei ein paralleles Strahlenbündel erzeugt werden.
Auf den Scheiben 21 und 22 ist nun jeweils eine Bilddarstellungsfläche 25 bzw. 26 vorgesehen, die insbesondere Teil der jeweiligen Scheibe sein kann. Die Scheiben 21, 22 bestehen dabei aus einem zumindest teilweise lichtdurchlässigen, und diffusen bzw. diffus wirkenden Material, sodass auf jeder der Scheiben 21, 22 auf der jeweils der Bilderzeugungseinrichtung 10 abgewandten Seite ein reelles Zwischenbild erzeugt werden kann, wie dies beispielhaft auch in 2 gezeigt ist. Es können also die reellen Zwischenbilder 2 und 2' gemäß 2 auf den Bilddarstellungsflächen 26 bzw. 25 gebildet werden. Diese können dann auf die Abbildungsoptik 3 gegeben werden.
In 5 ist ein Ausschnitt aus 4 in einer anderen Ansicht dargestellt und zwar eine Draufsicht der beiden Scheiben 21, 22. Dabei ist zu erkennen, dass die beiden Scheiben 21, 22 jeweils einen segmentförmigen Ausschnitt aufweisen, sodass es möglich ist, immer nur auf einer der Scheiben, dort auf der jeweiligen Bilddarstellungsfläche, ein reelles Zwischenbild zu erzeugen. Beispielhaft ist hier die Bilddarstellungsfläche 26 zu sehen, auf der ein reelles Zwischenbild erzeugt wird, wobei der Bereich der Bilddarstellungsfläche 26 in Richtung der Achse A gesehen in einem entsprechenden Ausschnitt der Scheibe 21 liegt.
Durch eine Rotation der Scheiben 21, 22 - was beispielsweise durch geeignete Aktoren und ggf. eine Steuereinheit ermöglicht werden kann und wie mittels eines Pfeiles angedeutet ist - ist es nun möglich, abwechselnd ein reelles Zwischenbild auf der jeweiligen Bilddarstellungsfläche zu erzeugen, welches dann auf die Abbildungsoptik gegeben werden kann. Insbesondere werden dabei unterschiedliche Zwischenbilder erzeugt.
In 6 sind Bilddarstellungsflächen in einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt, wobei die Bilddarstellungsflächen als Flächen auf einer Bilddarstellungseinheit 30 ausgebildet sind. Bei der Bilddarstellungseinheit 30, die in 7 in perspektivischer Ansicht gezeigt ist, kann es sich beispielsweise um ein Prisma handeln, das um eine Achse A rotierbar ist.
Auf der Bilddarstellungseinheit 30 sind nun mehrere Bilddarstellungsflächen vorhanden, die jeweils auf einer Mantelfläche des Prismas liegen und einen unterschiedlichen Abstand von der gemeinsamen, dazu parallelen Achse A haben. Beispielhaft sind drei Bilddarstellungsflächen 31, 32 und 33 bezeichnet, wobei für die Bilddarstellungsflächen 31 und 32 die zugehörigen, unterschiedlichen Abstände d₁ und d₂ zur Achse A gezeigt sind. Diese unterschiedlichen Abstände führen, wie in 2 gezeigt, zu unterschiedlichen Entfernungen der auf den Bilddarstellungsflächen (durch einen Licht- bzw. Laserstrahl 12) erzeugten reellen Zwischenbilder von der Abbildungsoptik.
Es können also die reellen Zwischenbilder 2 und 2' gemäß 2 auf den Bilddarstellungsflächen 33 bzw. 32 gebildet werden. Auf die gleiche Weise können auch auf der bzw. den weiteren Bilddarstellungsflächen reelle Zwischenbilder mit anderen Entfernungen gebildet werden.
In 8 sind Bilddarstellungsflächen in einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Die hier gezeigte Bilddarstellungseinheit 30' ist vergleichbar der Bilddarstellungseinheit 30 aus den 6 und 7, jedoch mit anderen als Bilddarstellungsflächen ausgebildeten Flächen mit anderen Abständen zur Achse A. Es versteht sich, dass auf solche Weise eine gewünschte Anzahl an Bilddarstellungsflächen mit gewünschtem Abstand zur Achse A möglich ist.
In 9 sind schematisch ein Aufbau und eine Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt.
Der Aufbau ist - mit Ausnahme der Bilddarstellungseinheit - vergleichbar dem Aufbau aus 4. Die Bilddarstellungsflächen werden hier jedoch durch eine entsprechend zu der Bilderzeugungseinheit 10 positionierte und rotierbare Bilddarstellungseinheit 30 gebildet.
Durch eine Rotation der Bilddarstellungseinheit 30 - was beispielsweise durch geeignete Aktoren und ggf. eine Steuereinheit ermöglicht werden kann und wie mittels eines Pfeiles angedeutet ist - ist es nun möglich, abwechselnd bzw. nacheinander ein reelles Zwischenbild auf der jeweiligen Bilddarstellungsfläche zu erzeugen, welches dann auf die Abbildungsoptik gegeben werden kann.
In 10 ist schematisch eine Bilderzeugungseinheit 10, wie sie bei einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung verwendet werden kann, dargestellt. Die Bilderzeugungseinheit 10 weist hierbei eine Lasereinheit 11 auf, in welcher beispielhaft drei Laserstrahlen 12', 12" und 12“‘ (beispielsweise in den Farben rot, grün und blau), die mittels (nicht dargestellter) separater Laser erzeugt werden können, unter Verwendung von Strahlteilern 15, z.B. Prismen oder teildurchlässige Spiegel, zu einem Laserstrahl 12 kombiniert werden.
Dieser Laserstrahl 12 kann dann unter Verwendung eines um zwei Achsen rotierbaren Ablenkspiegels 16 im Sinne einer Ablenkeinheit auf eine Bilddarstellungsfläche 33 gerichtet werden kann, um dort ein reelles Zwischenbild zu erzeugen.
Bei Verwendung einer solchen Bilderzeugungseinheit 10 ist es besonders zweckmäßig, wenn die jeweiligen Bilddarstellungsflächen diffus bzw. diffus wirkend ausgebildet sind, um - wie schon erwähnt - ein geeignetes Bild zu erzeugen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008044334 A1 [0003, 0004, 0006]

Claims

Projektionsvorrichtung (100) zum Erzeugen virtueller Bilder (1, 1'), mit einer Bilderzeugungseinrichtung (10), die dazu eingerichtet ist, Bilder (2, 2') zu erzeugen, mit wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33'), auf denen jeweils mittels der Bilderzeugungseinrichtung (10) erzeugte Bilder (2, 2') darstellbar sind, und mit einer Abbildungsoptik (3), mittels welcher auf den Bilddarstellungsflächen (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33') dargestellte Bilder (2, 2') auf eine Reflexionsfläche (4, 4') projizierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33') jeweils separat in einen Strahlengang (7) von der Bilderzeugungseinrichtung (10) zur Abbildungsoptik (3) einzubringen, wobei die wenigstens zwei verschiedenen Bilddarstellungsflächen (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33') in dem Strahlengang (7) jeweils eine unterschiedliche Entfernung (d, d') zu der Abbildungsoptik (3) aufweisen.
Projektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, die dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33') nacheinander und periodisch wiederholt jeweils separat in den Strahlengang (7) einzubringen.
Projektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33') Teil einer Bilddarstellungseinheit (20, 30, 30') sind.
Projektionsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Bilddarstellungseinheit (20, 30, 30') rotierbar ausgebildet und die Projektionsvorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, die Bilddarstellungseinheit (20, 30, 30') aktiv zu rotieren.
Projektionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Bilddarstellungseinheit (20) wenigstens zwei rotierbare Komponenten (21, 22) aufweist, welche wiederum jeweils eine der Bilddarstellungsflächen (25, 26) aufweisen.
Projektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die Komponenten (21, 22) im Bereich der Bilddarstellungsflächen (25, 26) zumindest teilweise lichtdurchlässig ausgebildet sind.
Projektionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen (31, 32, 33, 31', 32', 33') als Flächen auf der Bilddarstellungseinheit (30, 30') ausgebildet sind, die jeweils einen verschiedenen Abstand (d₁, d₂) zu einer gemeinsamen Achse (A) aufweisen, um welche gemeinsame Achse (A) die Bilddarstellungseinheit (30, 30') rotierbar ist.
Projektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei die Bilddarstellungsflächen (31, 32, 33, 31', 32', 33') jeweils parallel zu der gemeinsamen Achse (A) ausgebildet sind.
Projektionsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bilderzeugungseinrichtung (10) verschieden farbige Laser und eine Ablenkeinheit (16), mittels welcher Laserstrahlen (12', 12", 12“‘) der Laser auf die jeweilige Bilddarstellungsfläche (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33') lenkbar sind, aufweist, und wobei insbesondere die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33') diffus ausgebildet sind.
Verfahren zum Erzeugen virtueller Bilder (1, 1'), bei dem mittels einer Bilderzeugungseinrichtung (10) Bilder (2, 2') erzeugt werden, die auf jeweils einer von wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33') darstellgestellt werden, wobei mittels einer Abbildungsoptik (3) auf der jeweiligen Bilddarstellungsfläche (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33') dargestellte Bilder (2, 2') auf eine Reflexionsfläche (4, 4') projiziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Bilddarstellungsflächen (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33') jeweils separat in einen Strahlengang (7) von der Bilderzeugungseinrichtung (10) zur Abbildungsoptik (30) eingebracht werden, wobei die wenigstens zwei verschiedenen Bilddarstellungsflächen (25, 26, 31, 32, 33, 31', 32', 33') in dem Strahlengang (7) jeweils eine unterschiedliche Entfernung (d, d') zu der Abbildungsoptik (3) aufweisen.