DE102022117420A1

DE102022117420A1 - Head-up display for a motor vehicle and image generating device for a head-up display

Info

Publication number: DE102022117420A1
Application number: DE102022117420.4A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Finger
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2022-07-13
Filing date: 2022-07-13
Publication date: 2024-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-Up-Display (2) für ein Kraftfahrzeug (1), eine Bilderzeugungseinrichtung (6) für das Head-Up-Display (2) und ein Kraftfahrzeug (1) mit dem Head-Up-Display (2). Das Head-Up-Display (2) weist eine Bilderzeugungseinrichtung (6) auf und ist dazu ausgebildet, ein virtuelles Bild in zwei voneinander verschiedenen Projektionsebenen (4, 5) zu erzeugen Die Bilderzeugungseinrichtung (6) weist als Bildquelle eine Matrix (7) aus Mikroleuchtdioden auf, wobei die Matrix (7) in zwei zueinander versetzt angeordnete Bildflächen (8) aufgeteilt ist, um die beiden Projektionsebenen (4, 5) zu erzeugen.The invention relates to a head-up display (2) for a motor vehicle (1), an image generating device (6) for the head-up display (2) and a motor vehicle (1) with the head-up display (2). . The head-up display (2) has an image generating device (6) and is designed to generate a virtual image in two different projection planes (4, 5). The image generating device (6) has a matrix (7) as the image source Microlight-emitting diodes, the matrix (7) being divided into two image surfaces (8) arranged offset from one another in order to generate the two projection planes (4, 5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug, eine Bilderzeugungseinrichtung für ein derartiges Head-Up-Display sowie ein Kraftfahrzeug mit meinem derartigen Head-Up-Display.The invention relates to a head-up display for a motor vehicle, an image generating device for such a head-up display and a motor vehicle with such a head-up display.

In einem Kraftfahrzeug kann zumindest ein Head-Up-Display angeordnet sein, beispielsweise in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs. Mittels des Head-Up-Displays kann ein virtuelles Bild in einer Projektionsebene angezeigt werden, die beispielsweise von einem Fahrer aus betrachtet hinter einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs und somit außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Das angezeigte virtuelle Bild kann beispielsweise eine Zusatzinformation betreffend eine aktuelle Fahrstrecke und/oder eine Umgebung des Kraftfahrzeugs beschreiben. Durch die angezeigte Zusatzinformation kann der Fahrer zum Beispiel über ein anstehendes Abbiegemanöver, eine aktuell geltende Geschwindigkeitsbegrenzung oder eine andere fahrrelevante Information informiert werden.At least one head-up display can be arranged in a motor vehicle, for example in a front area of the motor vehicle. By means of the head-up display, a virtual image can be displayed in a projection plane, which is arranged behind a windshield of the motor vehicle and thus outside the motor vehicle, for example, viewed from a driver. The displayed virtual image can, for example, describe additional information regarding a current route and/or an environment of the motor vehicle. The additional information displayed can be used to inform the driver, for example, about an upcoming turning maneuver, a currently applicable speed limit or other driving-relevant information.

Das Head-Up-Display kann derart ausgestaltet sein, dass es das virtuelle Bild in mehreren Projektionsebenen anzeigt. Dies ermöglicht beispielsweise eine virtuelle Darstellung sowohl in einem Nahfeldbereich als auch in einem Fernfeldbereich bezogen auf eine Position eines Betrachters des virtuellen Bilds, das heißt des Fahrers oder eines anderen Insassen des Kraftfahrzeugs.The head-up display can be designed in such a way that it displays the virtual image in several projection levels. This enables, for example, a virtual representation both in a near-field area and in a far-field area based on a position of a viewer of the virtual image, that is, the driver or another occupant of the motor vehicle.

Die DE 10 2011 082 985 A1 zeigt eine Projektionseinrichtung mit einem Projektionssystem. Das Projektionssystem weist einen Projektionsschirm auf, der mindestens zwei Teilbereiche aufweist, die zueinander verkippt ausgeführt sind. Ein von dem Projektionssystem erzeugtes Bild wird über den Projektionsschirm auf eine Projektionsebene projiziert.The DE 10 2011 082 985 A1 shows a projection device with a projection system. The projection system has a projection screen which has at least two partial areas that are tilted relative to one another. An image generated by the projection system is projected onto a projection plane via the projection screen.

Die DE 10 2019 126 635 A1 zeigt eine Projektionsanzeigevorrichtung zum Erzeugen eines virtuellen Anzeigebilds in einer dreidimensionalen virtuellen Anzeigefläche. Eine Abbildeoptik der Projektionsanzeigevorrichtung ist dazu ausgebildet, ein von einer Projektionseinheit bereitgestelltes Projektionsstrahlenbündel auf eine Projektionsscheibe zu richten, von der es zu einem Benutzer hin reflektiert wird, um das virtuelle Anzeigebild im Blickfeld des Benutzers hinter der Projektionsscheibe abzubilden.The DE 10 2019 126 635 A1 shows a projection display device for generating a virtual display image in a three-dimensional virtual display area. An imaging optics of the projection display device is designed to direct a projection beam provided by a projection unit onto a projection screen, from which it is reflected towards a user in order to image the virtual display image in the user's field of vision behind the projection screen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer eine Nahfeldsowie eine Fernfelddarstellung mittels eines Head-Up-Displays präzise bereitgestellt wird.It is the object of the invention to provide a solution by means of which a near-field and a far-field display is precisely provided using a head-up display.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.The task is solved by the subject matter of the independent patent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug. Ein Head-Up-Display ist ein Anzeigesystem, bei dem zumindest eine Information in Form eines virtuellen Bildes in ein Sichtfeld eines Benutzers projiziert wird. Der Benutzer kann daher eine aktuelle Blickrichtung und somit eine aktuelle Kopfhaltung beibehalten und dennoch das angezeigte virtuelle Bild sehen. Im Fall eines Head-Up-Displays in einem Kraftfahrzeug wird das virtuelle Bild typischerweise derart angezeigt wird, dass es eine Umgebung des Kraftfahrzeugs überlagert und beispielsweise zumindest teilweise auf einem Objekt in der Umgebung angezeigt wird.A first aspect of the invention relates to a head-up display for a motor vehicle. A head-up display is a display system in which at least one piece of information is projected into a user's field of vision in the form of a virtual image. The user can therefore maintain a current viewing direction and thus a current head position and still see the displayed virtual image. In the case of a head-up display in a motor vehicle, the virtual image is typically displayed in such a way that it is superimposed on an environment of the motor vehicle and is, for example, at least partially displayed on an object in the environment.

Das Head-Up-Display weist eine Bilderzeugungseinrichtung auf. Die Bilderzeugungseinrichtung wird oftmals als Picture Generating Unit (PGU) bezeichnet. Mit anderen Worten weist das Head-Up-Display eine bildgebende Einheit auf, die als Anzeigefläche, das heißt beispielsweise als Bildschirm oder Display, ausgestaltet sein kann. Das Head-Up-Display ist dazu ausgebildet, ein virtuelles Bild in zwei voneinander verschiedenen Projektionsebenen zu erzeugen. Die beiden Projektionsebenen sind bevorzugt in einer Blickrichtung eines Benutzers des Head-Up-Displays unterschiedlich weit von dem Benutzer entfernt. Mit anderen Worten ist das virtuelle Bild für den Benutzer in zwei zueinander versetzten Ebenen sichtbar, da es in zwei zueinander räumlich versetzten Ebenen dargestellt wird.The head-up display has an image generating device. The image generating device is often referred to as a Picture Generating Unit (PGU). In other words, the head-up display has an imaging unit that can be designed as a display area, that is, for example, as a screen or display. The head-up display is designed to generate a virtual image in two different projection planes. The two projection planes are preferably at different distances from the user in a viewing direction of a user of the head-up display. In other words, the virtual image is visible to the user in two levels that are offset from one another because it is displayed in two levels that are spatially offset from one another.

Die Bilderzeugungseinrichtung weist als Bildquelle eine Matrix aus Mikroleuchtdioden auf. Die Bilderzeugungseinrichtung ist also ein selbstemittierendes Display, das mittels einer Pixelstruktur aus einzelnen Leuchtdioden gebildet ist. Die Mikroleuchtdioden können alternativ als MikroLED, MLED, mLED oder µLED (LED jeweils für Light Emitting Diode) bezeichnet werden. Mikroleuchtdioden haben unter anderem den Vorteil, dass mittels dieser im Vergleich zu beispielsweise LEDs besonders präzise das virtuelle Bild erzeugt werden kann, sodass dieses beispielsweise besonders farbkräftig und hochaufgelöst dargestellt werden kann. Die Bildquelle der Bilderzeugungseinrichtung setzt sich aus zahlreichen Mikroleuchtdioden zusammen, die beispielsweise nebeneinander angeordnet sind, sodass sie insgesamt die Matrix aus Mikroleuchtdioden bilden.The image generating device has a matrix of microlight-emitting diodes as the image source. The image generating device is therefore a self-emitting display, which is formed by means of a pixel structure from individual light-emitting diodes. The micro light-emitting diodes can alternatively be referred to as microLED, MLED, mLED or µLED (LED for light emitting diode). Among other things, micro-light-emitting diodes have the advantage that they can be used to generate the virtual image particularly precisely compared to, for example, LEDs, so that it can be displayed with particularly strong colors and high resolution. The image source of the image generating device is composed of numerous micro-light-emitting diodes, which are arranged next to one another, for example, so that they overall form the matrix of micro-light-emitting diodes.

Die Matrix ist in zwei zueinander versetzt angeordneten Bildflächen aufgeteilt, damit die beiden Projektionsebenen erzeugt werden können. Mit anderen Worten ist auf der Matrix beispielsweise eine erste Bildfläche sowie davon separat eine zweite Bildfläche angeordnet. Die beiden Bildflächen sich in einer Tiefenrichtung zueinander versetzt, die zum Beispiel senkrecht zu einer Oberfläche der Bildflächen angeordnet ist. Ein Strahlengang des Lichts, das von der ersten Bildfläche ausgesendet wird, kann von der Bildfläche bis zu einer Projektionsfläche des Head-Up-Displays kürzer sein, als der entsprechende Strahlengang der zweiten Bildfläche oder umgekehrt. In diesem Beispiel kann mittels der ersten Bildfläche eine Nahfelddarstellung und mittels der zweiten Bildfläche eine Fernfelddarstellung für den Benutzer erzeugt werden. Eine der Projektionsebenen befindet sich somit im Nahfeldbereich und die andere im Fernfeldbereich bezogen auf das Head-Up-Display beziehungsweise den Benutzer. Einer jeweiligen Bildfläche ist somit genau eine der beiden Projektionsebenen zugeordnet. Die Projektionsfläche ist beispielsweise eine Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs.The matrix is divided into two image areas that are offset from one another so that the two projection planes can be created. In other words, for example, a first image area and, separately, a second image area are arranged on the matrix. The two image surfaces are offset from one another in a depth direction, which is arranged, for example, perpendicular to a surface of the image surfaces. A beam of light, that is emitted from the first image surface can be shorter from the image surface to a projection surface of the head-up display than the corresponding beam path of the second image surface or vice versa. In this example, a near-field representation can be generated for the user using the first image area and a far-field representation can be generated for the user using the second image area. One of the projection planes is therefore in the near field area and the other in the far field area in relation to the head-up display or the user. A respective image area is therefore assigned exactly one of the two projection planes. The projection surface is, for example, a windshield of the motor vehicle.

Durch Verwendung von Mikroleuchtdioden kann das virtuelle Bild präzise in den beiden Projektionsebenen erzeugt werden. Trotz der beiden Projektionsebenen ist das Head-Up-Display kompakt und somit platzsparend, da beide Bildflächen mittels der einzelnen und somit gemeinsamen Matrix bereitgestellt werden. Es sind somit weniger bewegliche Teile nötigt als bei einem Head-Up-Display mit beispielsweise zwei einzelnen Bilderzeugungseinrichtungen, sodass das Head-Up-Display mit wenigen Komponenten und somit kostensparsam hergestellt werden kann. Da lediglich die beiden zueinander versetzt angeordneten Bildflächen benötigt werden, sind hohe Freiheitsgrade für eine Designwahl betreffend zum Beispiel die Positionierung des virtuellen Bildes in der jeweiligen Projektionsebene und somit zum Beispiel in der Umgebung des Kraftfahrzeugs möglich.By using micro-light-emitting diodes, the virtual image can be created precisely in the two projection planes. Despite the two projection levels, the head-up display is compact and therefore space-saving, as both image surfaces are provided using the individual and therefore common matrix. Fewer moving parts are therefore required than in a head-up display with, for example, two individual image generating devices, so that the head-up display can be manufactured with few components and therefore cost-effectively. Since only the two image surfaces arranged offset from one another are required, high degrees of freedom are possible for a design choice regarding, for example, the positioning of the virtual image in the respective projection plane and thus, for example, in the surroundings of the motor vehicle.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass das Head-Up-Display ein Optikmodul aufweist. Das Optikmodul kann alternativ als optisches System des Head-Up-Displays bezeichnet werden. Das Optikmodul weist beispielsweise zumindest einen flachen und/oder asphärischen Spiegel auf. Das Optikmodul ist dazu ausgebildet, basierend auf einem mittels der Matrix angezeigten Bilds zum Erzeugen des virtuellen Bilds zumindest beizutragen. Das Licht, das von der Bilderzeugungseinrichtung ausgesendet wird und das Bild repräsentiert, wird zunächst durch das Optikmodul gelenkt, bevor es beispielsweise auf die Projektionsfläche des Head-Up-Displays trifft und für den Betrachter daraufhin als virtuelles Bild in den beiden Projektionsebenen angezeigt wird. Das von der Bilderzeugungseinrichtung ausgesendete Licht wird also zunächst durch das Optikmodul geführt. Das Optikmodul ist zum Beispiel dazu ausgebildet, das angezeigte Bild zu vergrößern und einen Bildabstand zwischen Bildfläche und Projektionsebene derart zu vergrößern, dass das virtuelle Bild genau in der vorgesehenen Projektionsebene außerhalb des Kraftfahrzeugs angezeigt wird. Es wird also durch das Optikmodul zuverlässig erreicht, dass das virtuelle Bild erzeugt wird.An advantageous exemplary embodiment provides that the head-up display has an optical module. The optical module can alternatively be referred to as the optical system of the head-up display. The optical module has, for example, at least one flat and/or aspherical mirror. The optical module is designed to at least contribute to generating the virtual image based on an image displayed using the matrix. The light that is emitted by the image generation device and represents the image is first directed through the optical module before it hits the projection surface of the head-up display, for example, and is then displayed to the viewer as a virtual image in the two projection planes. The light emitted by the image generating device is therefore first guided through the optical module. The optical module is designed, for example, to enlarge the displayed image and to increase an image distance between the image surface and the projection plane such that the virtual image is displayed exactly in the intended projection plane outside the motor vehicle. The optical module therefore reliably ensures that the virtual image is generated.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass eine der Bildflächen räumlich näher am Optikmodul angeordnet ist als die andere Bildfläche, sodass die Projektionsebene, die der räumlich näher am Optikmodul angeordneten Bildfläche zugeordnet ist, näher am Optikmodul liegt als die der anderen Bildfläche zugeordnete Projektionsebene. Mit anderen Worten ist einer der Bildbereiche räumlich näher am Optikmodul angeordnet als der andere, wobei das auf der räumlich näher angeordneten Bildfläche angezeigte Bild für die Darstellung im Nahfeldbereich vorgesehen ist und das auf der weiter weg angeordneten Bildfläche angezeigte Bild für den Fernfeldbereich. Hierdurch kann auf besonders einfache Art und Weise ein räumlicher Zusammenhang zwischen den beiden Projektionsebenen erreicht werden, da dieser durch den gewählten Abstand zwischen den beiden Bildflächen und somit durch die Anordnung der Bildflächen zueinander realisiert werden kann. Dies ermöglicht das kompakte und einfache Design des Head-Up-Displays, da durch die Wahl der Anordnung der Bildflächen zueinander sowie zum Optikmodul die Projektionsebenen vorgebbar und somit einstellbar sind.A further exemplary embodiment provides that one of the image surfaces is arranged spatially closer to the optical module than the other image surface, so that the projection plane, which is assigned to the image surface arranged spatially closer to the optical module, is closer to the optical module than the projection plane assigned to the other image surface. In other words, one of the image areas is arranged spatially closer to the optical module than the other, with the image displayed on the image area arranged closer spatially being intended for display in the near field area and the image displayed on the image area arranged further away for the far field area. In this way, a spatial connection between the two projection planes can be achieved in a particularly simple manner, since this can be achieved through the selected distance between the two image surfaces and thus through the arrangement of the image surfaces relative to one another. This is made possible by the compact and simple design of the head-up display, since the projection planes can be specified and therefore adjusted by choosing the arrangement of the image surfaces relative to each other and to the optical module.

Ferner sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass die Matrix geschwungen ausgebildet ist. Die Matrix weist also keine flache Oberfläche auf, die in einer Ebene liegt. Mit anderen Worten ist die Matrix gebogen ausgebildet. Insbesondere ist die geschwungene Matrix stufen- oder s-förmig ausgebildet. Hierdurch wird erreicht, dass die beiden Bildflächen versetzt zueinander angeordnet sind. Außerdem kann hierdurch auf einfache Art erreicht werden, dass der räumliche Abstand zum Optikmodul für die erste und zweite Bildfläche unterschiedlich ist, wodurch die beiden voneinander verschiedenen Projektionsebenen realisiert werden können.Furthermore, an exemplary embodiment provides that the matrix is designed to be curved. The matrix therefore does not have a flat surface that lies in a plane. In other words, the matrix is curved. In particular, the curved matrix is designed in a step or S shape. This ensures that the two image surfaces are arranged offset from one another. In addition, it can be achieved in a simple manner that the spatial distance to the optical module is different for the first and second image surfaces, whereby the two projection planes that are different from one another can be realized.

Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel umfasst, dass die Matrix im Bereich der beiden Bildflächen flach ausgebildet ist. In einem Zwischenbereich zwischen den beiden flachen Bildflächen ist die Matrix geschwungen, das heißt gebogen, ausgebildet. Mit anderen Worten weist die Matrix nicht über ihre ganze Oberfläche hinweg die geschwungene Form auf, sondern ist nur lokal und somit bereichsweise geschwungen. Die Matrix im Bereich der beiden Bildflächen ist also ohne Erhebung oder Vertiefung in der Tiefenrichtung und somit eben ausgebildet. Im Falle der stufenförmigen Matrix ist der Zwischenbereich beispielsweise ein Übergangsbereich, in dem von einem ersten zu einem zweiten Stufenniveau gewechselt wird. Im Falle der s-förmig ausgebildeten Matrix ist der Zwischenbereich der geschwungene Mittelbereich der s-Form. Hierdurch wird die Ausgestaltung des Head-Up-Displays besonders einfach, da beispielsweise bei der Erzeugung des Bilds, das auf der jeweiligen Bildfläche angezeigt wird, keine Krümmung der Bildfläche berücksichtigt und gegebenenfalls mittels des Optikmoduls korrigiert werden muss.An additional exemplary embodiment includes that the matrix is flat in the area of the two image surfaces. In an intermediate area between the two flat image surfaces, the matrix is curved, that is, curved. In other words, the matrix does not have the curved shape over its entire surface, but is only curved locally and therefore in areas. The matrix in the area of the two image surfaces is therefore designed without any elevation or depression in the depth direction and is therefore flat. In the case of the step-shaped matrix, the intermediate region is, for example, a transition region in which a change is made from a first to a second step level. In the case of the s-shaped matrix, the intermediate region is the curved central region of the s-shape. This changes the design of the head-up display particularly simple, since, for example, when generating the image that is displayed on the respective image surface, no curvature of the image surface is taken into account and, if necessary, has to be corrected using the optical module.

Außerdem sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass die geschwungene Form der Matrix durch einen Träger vorgegeben ist, auf dem die Matrix angeordnet ist. Der Träger ist insbesondere als Folie ausgebildet. Alternativ dazu kann der Träger zumindest teilweise als gebogenes starres Kunststoffelement, beispielsweise als Kunststoffplatte, ausgebildet sein. Generell ist der Träger bevorzugt aus Kunststoff hergestellt, das heißt insbesondere als Kunststofffolie. Der Träger ist eine Komponente der Vorrichtung, die unterhalb der Matrix angeordnet ist, das heißt an einer Seite der Matrix, die dem Optikmodul und einer Hauptabstrahlrichtung der Mikroleuchtdioden abgewandt ist. Der Träger ist von seiner Form her flexibel, das heißt geschwungen oder gebogen, ausgebildet. Bevorzugt ist der Träger starr und somit unelastisch. Sobald die Matrix auf dem Träger angeordnet ist, nimmt diese die geschwungene Form des Trägers an, sodass dadurch auf einfache Art die oben beschriebene geschwungene Matrix realisierbar ist.In addition, one embodiment provides that the curved shape of the matrix is predetermined by a support on which the matrix is arranged. The carrier is designed in particular as a film. Alternatively, the carrier can be at least partially designed as a curved, rigid plastic element, for example as a plastic plate. In general, the carrier is preferably made of plastic, that is to say in particular as a plastic film. The carrier is a component of the device that is arranged below the matrix, that is to say on a side of the matrix that faces away from the optical module and a main radiation direction of the microlight-emitting diodes. The shape of the carrier is flexible, that is, curved or curved. The carrier is preferably rigid and therefore inelastic. As soon as the matrix is arranged on the carrier, it takes on the curved shape of the carrier, so that the curved matrix described above can be easily realized.

Außerdem sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass der Träger auf einer der Matrix abgewandten Seite ein Kühlelement aufweist. Das Kühlelement kann alternativ als Wärmesenke oder Kühlkörper bezeichnet werden. Der Gedanke beim Vorsehen des Kühlelements ist, dass beim Betreiben der Mikroleuchtdioden, zum Beispiel aufgrund einer elektronischen Ansteuerung der Mikroleuchtdioden, ein Erwärmen einzelner oder mehrerer Mikroleuchtdioden erfolgen kann. Dies kann zum Beispiel zu Farbveränderungen des von der betroffenen Mikroleuchtdiode abgestrahlten Lichts führen. Es kann zudem oder alternativ dazu ein Erwärmen der Bilderzeugungseinrichtung und somit der Mikroleuchtdioden durch Sonnenlichteinstrahlung durch die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs auf das im Kraftfahrzeug verbaute Head-Up-Display auftreten. Um derartigen Effekten entgegenzuwirken, ist das Kühlelement vorgesehen. Das Kühlelement kann als wärmeleitendes Spritzgussteil ausgebildet sein. Das Kühlelement ist am Träger befestigt. Es ist beispielsweise an diesen geklebt, mit diesem verschraubt oder andersartig fest mit diesem verbunden. Das Kühlelement ist beispielsweise aus Aluminium oder aus einem anderen wärmeleitenden Metall. Beispielsweise kann zunächst das Kühlelement vorgegeben werden, auf diesem der Träger, der beispielsweise als Folie ausgebildet ist, positioniert und auf dem Träger die Matrix aus Mikroleuchtdioden angeordnet werden. Es ist also eine auf den Träger beispielsweise aufgeklebte Wärmesenke vorgesehen, um Temperaturschwankungen zwischen einzelnen Mikroleuchtdioden sowie ein unerwünschtes Erhitzen der Matrix aus Mikroleuchtdioden zu verhindern oder diesen beziehungsweise diesem zumindest entgegenzuwirken.In addition, one embodiment provides that the carrier has a cooling element on a side facing away from the matrix. The cooling element may alternatively be referred to as a heat sink or heat sink. The idea behind providing the cooling element is that individual or multiple micro-light-emitting diodes can be heated when the micro-light-emitting diodes are operated, for example due to electronic control of the micro-light-emitting diodes. This can, for example, lead to color changes in the light emitted by the affected micro-light-emitting diode. Additionally or alternatively, the image generating device and thus the micro-light-emitting diodes can be heated by sunlight through the windshield of the motor vehicle onto the head-up display installed in the motor vehicle. The cooling element is provided to counteract such effects. The cooling element can be designed as a heat-conducting injection molded part. The cooling element is attached to the carrier. For example, it is glued to it, screwed to it or otherwise firmly connected to it. The cooling element is, for example, made of aluminum or another heat-conducting metal. For example, the cooling element can first be specified, on which the carrier, which is designed, for example, as a film, is positioned and the matrix of micro-light-emitting diodes can be arranged on the carrier. A heat sink, for example glued to the carrier, is therefore provided in order to prevent or at least counteract temperature fluctuations between individual micro-light-emitting diodes and undesirable heating of the matrix of micro-light-emitting diodes.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass der Träger auf einer der Matrix zugewandten Seite zumindest ein elektronisches Element aufweist. Das elektronische Element ist dazu ausgebildet, die jeweilige Mikroleuchtdiode mit elektrischer Energie zu versorgen und/oder eine Ansteuerinformation für die jeweilige Mikroleuchtdiode bereitzustellen. Mit anderen Worten kann der Träger eine Leiterplatte für die Matrix aus Mikroleuchtdioden bilden. Jegliche elektronische Versorgung und Ansteuerung kann über das entsprechend ausgestaltete elektronische Elemente auf dem Träger erfolgen. Zur Versorgung mit Energie kann beispielsweise als elektronisches Element eine Versorgungs- oder Verbindungsleitung vorgesehen sein, das heißt die einzelnen Mikroleuchtdioden können beispielsweise kontaktiert sein. Die bereitgestellte Ansteuerinformation beschreibt beispielsweise zumindest einen Ansteuerbefehl, gemäß dem die jeweilige Mikroleuchtdiode gesteuert werden soll. Hierfür wird die Ansteuerinformation an die betreffende Mikroleuchtdiode übermittelt, beispielsweise von einer zentralen Steuervorrichtung des Head-Up-Displays oder der Bilderzeugungseinrichtung. Die Ansteuerinformationen für alle Mikroleuchtdioden zusammen geben beispielsweise das Bild vor, das auf der jeweiligen Bildfläche angezeigt wird und auf dessen Basis das virtuelle Bild erzeugt wird. Hierdurch ist es auf einfache Art ermöglicht, dass jede einzelne Mikroleuchtdiode individuell betrieben und angesteuert werden kann. Dies trägt zur vollen Funktionsfähigkeit des Head-Up-Displays bei.According to a further exemplary embodiment, it is provided that the carrier has at least one electronic element on a side facing the matrix. The electronic element is designed to supply the respective micro-light-emitting diode with electrical energy and/or to provide control information for the respective micro-light-emitting diode. In other words, the carrier can form a circuit board for the matrix of microlight-emitting diodes. Any electronic supply and control can take place via the appropriately designed electronic elements on the carrier. To supply energy, for example, a supply or connecting line can be provided as an electronic element, that is, the individual micro-light-emitting diodes can, for example, be contacted. The control information provided describes, for example, at least one control command according to which the respective micro-light-emitting diode is to be controlled. For this purpose, the control information is transmitted to the microlight-emitting diode in question, for example from a central control device of the head-up display or the image generation device. The control information for all micro-light-emitting diodes together, for example, specifies the image that is displayed on the respective image area and on the basis of which the virtual image is generated. This makes it possible in a simple way for each individual micro-light-emitting diode to be operated and controlled individually. This contributes to the full functionality of the head-up display.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst, dass die Bildflächen parallel zueinander angeordnet sind. Jeweilige Oberflächen der beiden Bildflächen sind also parallel zueinander angeordnet. Die erste Bildfläche ist somit in einer Ebene angeordnet, die parallel zu der Ebene angeordnet ist, in der die andere Bildfläche liegt, wobei die beiden Ebenen ungleich sind. Der Zwischenbereich zwischen den beiden Bildflächen gibt dann vor, in welchem Abstand die Bildflächen, das heißt zum Beispiel die Oberflächen der Bildflächen, zueinander in der Tiefenrichtung der Bilderzeugungseinrichtung angeordnet sind. Die Tiefenrichtung kann alternativ als Hochrichtung bezeichnet werden und ist hier senkrecht zu den Oberflächen der beiden Bildflächen orientiert. Die beschriebene Ausgestaltung ermöglicht eine besonders leicht zu realisierende Ausgestaltung der Bilderzeugungseinrichtung bei geschwungener Matrix.A further exemplary embodiment includes that the image surfaces are arranged parallel to one another. Respective surfaces of the two image areas are arranged parallel to one another. The first image surface is thus arranged in a plane which is arranged parallel to the plane in which the other image surface lies, the two planes being unequal. The intermediate area between the two image areas then specifies the distance at which the image areas, that is, for example the surfaces of the image areas, are arranged from one another in the depth direction of the image generating device. The depth direction can alternatively be referred to as the vertical direction and is oriented perpendicular to the surfaces of the two image surfaces. The configuration described enables a particularly easy-to-implement configuration of the image generating device with a curved matrix.

Alternativ zu dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel kann es vorgesehen sein, dass die eine Bildfläche im Vergleich zur anderen Bildfläche gewinkelt angeordnet ist. Die Oberfläche einer der beiden Bildflächen ist also im Vergleich zur Oberfläche der anderen Bildfläche gewinkelt angeordnet ist. Mit anderen Worten kann eine der Bildflächen schräg stehen relativ zur anderen. Die Bildflächen sind somit gekippt zueinander. Durch das Schrägstellen einer der Bildflächen kann erreicht werden, dass beispielsweise eine der Projektionsebenen sich in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt, das heißt die Projektionsebene beispielsweise relativ zur Windschutzscheibe oder zu einer Hochrichtung des Kraftfahrzeugs gekippt ist, falls das Head-Up-Display im Kraftfahrzeug verbaut ist. Hierdurch können in der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs räumlich versetzt zueinander angeordnete virtuelle Bildobjekte des virtuellen Bilds vorgegeben werden, die für den Betrachter in unterschiedlichen Entfernungen zum Kraftfahrzeug angeordnet erscheinen. In dieser Ausgestaltung ergibt sich das zueinander Versetztsein der beiden Bildflächen bereits dadurch, dass die eine Bildfläche im Vergleich zur anderen gewinkelt ist, das heißt im Vergleich zu dieser gekippt ist, wodurch das erfindungsgemäße Head-Up-Display auf einfache Art realisiert werden kann ohne eine geschwungene Matrix vorzusehen.As an alternative to the previously mentioned exemplary embodiment, it can be provided that one image surface is arranged at an angle compared to the other image surface. The surface of one of the two image areas is therefore arranged at an angle compared to the surface of the other image area. In other words, one of the image surfaces can be at an angle relative to the other. The image surfaces are therefore tilted towards each other. By tilting one of the image surfaces, it can be achieved that, for example, one of the projection planes extends in the longitudinal direction of the motor vehicle, that is, the projection plane is tilted, for example, relative to the windshield or to a vertical direction of the motor vehicle if the head-up display is installed in the motor vehicle . In this way, virtual image objects of the virtual image that are spatially offset from one another in the longitudinal direction of the motor vehicle can be specified, which appear to the viewer to be arranged at different distances from the motor vehicle. In this embodiment, the two image surfaces are offset from one another due to the fact that one image surface is angled in comparison to the other, that is, tilted in comparison to the other, whereby the head-up display according to the invention can be implemented in a simple manner without one curved matrix to be provided.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass das Head-Up-Display eine Projektionsfläche aufweist, die als Combiner oder als Windschutzscheibe ausgebildet ist. Die Projektionsfläche ist eine Komponente des Head-Up-Displays, auf der das von der Bilderzeugungseinrichtung bereitgestellte Bild, das durch das Optikmodul beispielsweise umgelenkt und/oder vergrößert wurde, dargestellt wird. Das dort dargestellte Bild wird als virtuelles Bild vom Benutzer in den beiden Projektionsebenen wahrgenommen. Die Projektionsfläche ist daher eine spiegelnde lichtdurchlässige Scheibe, durch die der Benutzer das virtuelle Bild sowie gleichzeitig die reale Welt hinter der Scheibe sehen kann. Hierdurch wird ermöglicht, dass das virtuelle Bild die tatsächliche Umgebung beispielsweise des Kraftfahrzeugs überlagert. Ein Combiner ist eine künstliche Projektionsfläche, die als Komponente des Head-Up-Displays vorgegeben wird. Im Falle der Windschutzscheibe kann das Head-Up-Display die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs umfassen. Hierdurch wird letztendlich ermöglicht, dass das virtuelle Bild tatsächlich von dem Benutzer gesehen werden kann.A further exemplary embodiment provides that the head-up display has a projection surface which is designed as a combiner or as a windshield. The projection surface is a component of the head-up display on which the image provided by the image generation device, which has been deflected and/or enlarged by the optical module, for example, is displayed. The image displayed there is perceived by the user as a virtual image in the two projection levels. The projection surface is therefore a reflective, translucent pane through which the user can see the virtual image and at the same time the real world behind the pane. This makes it possible for the virtual image to be superimposed on the actual surroundings, for example of the motor vehicle. A combiner is an artificial projection surface that is used as a component of the head-up display. In the case of the windshield, the head-up display can include the windshield of the motor vehicle. This ultimately makes it possible for the virtual image to actually be seen by the user.

Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Mikroleuchtdioden zumindest teilweise zu einzelnen Pixeln zusammengefasst sind, wobei jeder Pixel zumindest eine rot, eine grün und eine blau leuchtende Mikroleuchtdiode aufweist. Eine rot, grün oder blau leuchtende Mikroleuchtdiode ist eine Mikroleuchtdiode, die Licht im roten, grünen beziehungsweise blauen Wellenlängenbereich aussendet. Hierdurch wird erreicht, dass mittels der Mikroleuchtdioden ein buntes virtuelles Bild bereitstellbar ist. Der jeweilige Pixel kann aus mehr Mikroleuchtdioden als den drei genannten Mikroleuchtdioden zusammengesetzt sein. Die einzelnen Mikroleuchtdioden können als Subpixel der Bilderzeugungseinrichtung betrachtet werden, die nur als Gruppe aus mindestens drei Mikroleuchtdioden einen Pixel von zahlreichen Pixeln der Bilderzeugungseinrichtung bilden. Hierdurch kann zuverlässig eine Farbdarstellung mittels des Head-Up-Displays erreicht werden.An additional exemplary embodiment provides that the micro-light-emitting diodes are at least partially combined into individual pixels, with each pixel having at least one red, one green and one blue-lighting micro-light-emitting diode. A red, green or blue micro-light-emitting diode is a micro-light-emitting diode that emits light in the red, green or blue wavelength range. This ensures that a colorful virtual image can be provided using the micro-light-emitting diodes. The respective pixel can be composed of more micro-light-emitting diodes than the three micro-light-emitting diodes mentioned. The individual micro-light-emitting diodes can be viewed as subpixels of the image-generating device, which only form one pixel of numerous pixels of the image-generating device as a group of at least three micro-light-emitting diodes. This allows a reliable color display to be achieved using the head-up display.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Mikroleuchtdioden zumindest teilweise als Ultraviolettleuchtdioden ausgebildet sind und auf jeder Ultraviolettleuchtdiode ein Konvertierer angeordnet ist, um das von der jeweiligen Ultraviolettleuchtdiode ausgesendete Licht in verschiedenfarbiges Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich umzuwandeln. Mit anderen Worten kann anstelle von verschiedenfarbigen Mikroleuchtdioden pro Pixel auf ultraviolett leuchtende Mikroleuchtdioden zurückgegriffen werden, deren Licht mittels der Konvertierer in blaues, grünes oder rotes Licht umgewandelt wird. Alternativ oder zusätzlich dazu können blau leuchtende Mikroleuchtdioden vorgesehen sein, wobei mittels entsprechender Konvertierer aus dem blauen Licht rotes oder grünes Licht erzeugt werden kann. Der jeweilige Konvertierer kann durch das Aufbringen eines konvertierenden Materials auf der jeweiligen Mikroleuchtdiode realisiert sein. Der Konvertierer ist abhängig von der zu erzeugenden Farbe, wobei letztendlich für jeden Pixel wieder jeweils zumindest eine durch den Konvertierer rot, grün und blau leuchtende Mikroleuchtdiode vorgesehen ist. Letztendlich kann auf vielseitige Arten die Matrix aus Mikroleuchtdioden gewählt werden, wobei dennoch eine Farbdarstellung mittels des Head-Up-Displays zuverlässig erreicht wird.In a further exemplary embodiment, it is provided that the micro-light-emitting diodes are at least partially designed as ultraviolet light-emitting diodes and a converter is arranged on each ultraviolet light-emitting diode in order to convert the light emitted by the respective ultraviolet light-emitting diode into different colored light in the visible wavelength range. In other words, instead of micro-light-emitting diodes of different colors per pixel, ultraviolet micro-light-emitting diodes can be used, the light of which is converted into blue, green or red light by the converters. Alternatively or additionally, blue-luminous micro-light-emitting diodes can be provided, with red or green light being able to be generated from the blue light using appropriate converters. The respective converter can be realized by applying a converting material to the respective micro-light-emitting diode. The converter depends on the color to be generated, with at least one micro-light-emitting diode that lights up red, green and blue being provided by the converter for each pixel. Ultimately, the matrix of micro-light-emitting diodes can be selected in a variety of ways, while still reliably achieving color representation using the head-up display.

Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel umfasst, dass die Matrix eine Wölbung zur Korrektur eines Bildfeldwölbungsfehlers aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass die Matrix zumindest in den Bereichen der einzelnen Bildflächen nicht vollständig flach ausgebildet ist, sondern eine Krümmung aufweist. Das angezeigte Bild wird somit ebenfalls leicht gewölbt dargestellt, wodurch im Zusammenspiel mit dem Optikmodul und/oder der Projektionsfläche der Bildfeldwölbungsfehler im virtuellen Bild korrigiert werden kann. Diesem Vorgehen liegt der Gedanke zugrunde, dass ein mittels eines Head-Up-Displays dargestelltes virtuelles Bild oftmals nicht glatt dargestellt wird, sondern immer einen zumindest leicht ausgebildeten Bildfeldwölbungsfehler aufweist. Dieser kann nun korrigiert werden, wodurch eine Verbesserung des virtuellen Bildes erzielt werden kann.An additional embodiment includes the matrix having a curvature to correct a field curvature error. It can be provided that the matrix is not completely flat, at least in the areas of the individual image surfaces, but has a curvature. The displayed image is therefore also shown slightly curved, which means that the image field curvature error in the virtual image can be corrected in conjunction with the optical module and/or the projection surface. This procedure is based on the idea that a virtual image displayed using a head-up display is often not displayed smoothly, but always has an at least slightly developed image field curvature error. This can now be corrected, which can improve the virtual image.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Bilderzeugungseinrichtung für ein Head-Up-Display. Die Bilderzeugungseinrichtung weist als Bildquelle eine Matrix aus Mikroleuchtdioden auf, wobei die Matrix in zwei zueinander versetzt angeordnete Bildflächen aufgeteilt ist.A further aspect of the invention relates to an image generation device for a head-up display. The image generating device has a matrix of micro-light-emitting diodes as the image source, the matrix being divided into two image areas arranged offset from one another.

Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit dem beschriebenen Head-Up-Display. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Bus und/oder ein Motorrad oder Moped. Das Head-Up-Display ist beispielweise in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei eine Projektionsfläche des Head-Up-Display ein zum Beispiel in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs oberhalb eines Armaturenbretts angeordneter Combiner und/oder eine Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs sein kann. Prinzipiell kann das Head-Up-Display an beliebigen Positionen innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.An additional aspect of the invention relates to a motor vehicle with the head-up display described. The motor vehicle is, for example, a passenger car, a truck, a bus and/or a motorcycle or moped. The head-up display is arranged, for example, in a front area of the motor vehicle, wherein a projection surface of the head-up display can be a combiner arranged, for example, in the vertical direction of the motor vehicle above a dashboard and/or a windshield of the motor vehicle. In principle, the head-up display can be arranged at any position within the motor vehicle.

Die im Zusammenhang mit dem Head-Up-Display beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispiele und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für die erfindungsgemäße Bilderzeugungseinrichtung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug. Die Erfindung umfasst zudem Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele, sofern sich diese nicht gegenseitig ausschließen.The advantageous exemplary embodiments described in connection with the head-up display and their advantages apply accordingly, as far as applicable, to the image generating device according to the invention and the motor vehicle according to the invention. The invention also includes combinations of the exemplary embodiments described, provided these are not mutually exclusive.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Head-Up-Display;
2 eine schematische Darstellung eines Strahlenverlaufs in einem Head-Up-Display;
3 eine schematische Perspektivdarstellung einer Bilderzeugungseinrichtung eines Head-Up-Displays; und
4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Bilderzeugungseinrichtung eines Head-Up-Displays.

Show:

1 a schematic representation of a motor vehicle with a head-up display;
2 a schematic representation of a beam path in a head-up display;
3 a schematic perspective view of an image generating device of a head-up display; and
4 a schematic cross-sectional representation of an image generating device of a head-up display.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das ein Head-Up-Display 2 aufweist. Dieses ist hier in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet, beispielsweise zwischen einem Lenkrad und einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs 1. Im Kraftfahrzeug 1 kann sich ein Benutzer 3 aufhalten, wie beispielsweise ein Fahrer. Ein virtuelles Bild, das mittels des Head-Up-Displays 2 angezeigt wird, wird in einem Sichtbereich des Benutzers 3 angezeigt. Das virtuelle Bild wird hier in zwei verschiedenen Projektionsebenen 4, 5 erzeugt und somit angezeigt. Die Projektionsebenen 4 ist hier ein Nahfeldbereich bezogen auf das Kraftfahrzeug 1 und den Benutzer 3 und die Projektionsebene 5 ein Fernfeldbereich, das heißt ein Bereich, der beispielsweise in Längsrichtung (x-Richtung) des Kraftfahrzeugs 1 weiter entfernt vom Benutzer 3 angeordnet ist als der Nahfeldbereich. Es sind andersartig angeordnete Projektionsebenen 4, 5 als die dargestellten Projektionsebenen 4, 5 möglich. 1 shows a motor vehicle 1 that has a head-up display 2. This is arranged here in a front area of the motor vehicle 1, for example between a steering wheel and a windshield of the motor vehicle 1. A user 3, such as a driver, can be in the motor vehicle 1. A virtual image, which is displayed using the head-up display 2, is displayed in a visual area of the user 3. The virtual image is generated here in two different projection planes 4, 5 and thus displayed. The projection planes 4 here is a near-field area relative to the motor vehicle 1 and the user 3 and the projection plane 5 is a far-field area, that is to say an area which, for example, is arranged further away from the user 3 in the longitudinal direction (x-direction) of the motor vehicle 1 than the near-field area . Projection planes 4, 5 arranged differently than the projection planes 4, 5 shown are possible.

In 2 ist das Head-Up-Display 2 im Detail skizziert. Das Head-Up-Display 2 weist eine Bilderzeugungseinrichtung 6 auf. Diese ist dazu ausgebildet, das virtuelle Bild in den zwei voneinander verschiedenen Projektionsebenen 4, 5 zu erzeugen. Die Bilderzeugungseinrichtung 6 weist als Bildquelle eine Matrix 7 aus Mikroleuchtdioden auf. Die Matrix 7 ist in zwei zueinander versetzt angeordnete Bildflächen 8 aufgeteilt, um die beiden Projektionsebenen 4, 5 zu erzeugen. Die beiden Bildflächen 8 sind hier in unterschiedlichen Abständen zu weiteren Komponenten des Head-Up-Displays 2 angeordnet.In 2 the head-up display 2 is sketched in detail. The head-up display 2 has an image generating device 6. This is designed to generate the virtual image in the two projection planes 4, 5 that are different from each other. The image generating device 6 has a matrix 7 of microlight-emitting diodes as the image source. The matrix 7 is divided into two image surfaces 8 arranged offset from one another in order to produce the two projection planes 4, 5. The two image surfaces 8 are arranged here at different distances from other components of the head-up display 2.

Die Matrix 7 aus Mikroleuchtdioden ist auf einem Träger 9 angeordnet. Die Matrix 7 selbst ist geschwungen ausgebildet, beispielsweise s- oder stufenförmig. Die geschwungene Form der Matrix 7 kann durch den Träger 9 vorgegeben sein, auf dem die Matrix 7 angeordnet ist. Der Träger 9 kann beispielsweise eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie, sein. Der Träger 9 weist auf einer der Matrix 7 abgewandten Seite ein Kühlelement 10 auf. Das Kühlelement 10 kann alternativ als Wärmesenke bezeichnet werden. Das Kühlelement 10 ist beispielsweise ein wärmeleitendes Spritzgussteil, beispielsweise aus Aluminium oder einem anderen Metall. Der Träger 9 kann auf einer der Matrix 7 zugewandten Seite zumindest ein elektronisches Element aufweist, wobei das elektronische Element dazu ausgebildet ist, die jeweilige Mikroleuchtdiode mit elektrischer Energie zu versorgen und/oder eine Ansteuerinformation für die jeweilige Mikroleuchtdiode bereitzustellen.The matrix 7 made of microlight-emitting diodes is arranged on a carrier 9. The matrix 7 itself is curved, for example S-shaped or step-shaped. The curved shape of the matrix 7 can be predetermined by the carrier 9 on which the matrix 7 is arranged. The carrier 9 can be, for example, a film, in particular a plastic film. The carrier 9 has a cooling element 10 on a side facing away from the matrix 7. The cooling element 10 can alternatively be referred to as a heat sink. The cooling element 10 is, for example, a heat-conducting injection-molded part, for example made of aluminum or another metal. The carrier 9 can have at least one electronic element on a side facing the matrix 7, the electronic element being designed to supply the respective micro-light-emitting diode with electrical energy and/or to provide control information for the respective micro-light-emitting diode.

Das Head-Up-Display 2 weist ein Optikmodul 11 auf. Das Optikmodul 11 ist dazu ausgebildet, basierend auf einem mittels der Matrix 7 angezeigten Bild das virtuelle Bild zu erzeugen. Das Optikmodul 11 weist hier zwei rein exemplarisch skizzierte optische Elemente 12 auf, die hier als flacher Spiegel beziehungsweise als asphärischer Spiegel ausgebildet sind. Ferner kann das Optikmodul 11 weitere optische Komponenten aufweisen. Das Optikmodul 11 ist zum Beispiel zumindest dazu ausgebildet, das auf der Bilderzeugungseinrichtung 6 angezeigte Bild umzulenken und gegebenenfalls zu vergrößern.The head-up display 2 has an optical module 11. The optical module 11 is designed to generate the virtual image based on an image displayed using the matrix 7. The optical module 11 here has two optical elements 12, sketched purely as examples, which are designed here as a flat mirror or as an aspherical mirror. Furthermore, the optical module 11 can have further optical components. The optical module 11 is, for example, at least designed to redirect and, if necessary, enlarge the image displayed on the image generation device 6.

In 2 ist zudem eine Projektionsfläche 13 des Head-Up-Displays 2 skizziert, die hier als Windschutzscheibe ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Projektionsfläche 13 als Combiner, das heißt als künstlich vorgesehene Scheibe, ausgebildet sein, der im Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 im typischen Sichtfeld des Benutzers 3 angeordnet sein kann.In 2 A projection surface 13 of the head-up display 2 is also sketched, which is designed here as a windshield. Alternatively or additionally, the projection surface 13 can be designed as a combiner, that is to say as an artificial disk, which is in the front area of the Motor vehicle 1 can be arranged in the typical field of vision of the user 3.

Es sind ferner Strahlverläufe 14, 15 für die beiden Bildflächen 8 skizziert. Es wird deutlich, dass der Strahlverlauf 14 für das auf der entsprechenden Bildfläche 8 dargestellte Bild kürzer ist, als der Strahlverlauf 15 für das auf der entsprechenden anderen Bildfläche 8 dargestellte Bild. Dies ergibt sich dadurch, dass eine der Bildflächen 8 räumlich näher am Optikmodul 11 angeordnet ist als die andere Bildfläche 8. Dies bewirkt, dass die Projektionsebene 4 näher zum Benutzer 3 angeordnet ist als die andere Projektionsebene 5. Der insgesamt kürzere Strahlverlauf 14 steht somit im Zusammenhang mit der Nahfelddarstellung in der Projektionsebene 4 und der längere Strahlverlauf 15 mit der Fernfelddarstellung in der Projektionsebene 5. Es ist zudem eine Blickrichtung des Benutzers 3 zur jeweiligen Projektionsebene 4, 5 als verlängerter Teil des jeweiligen Strahlverlaufs 14, 15 eingezeichnet.Ray paths 14, 15 for the two image surfaces 8 are also sketched. It is clear that the beam path 14 for the image shown on the corresponding image area 8 is shorter than the beam path 15 for the image shown on the corresponding other image area 8. This results from the fact that one of the image surfaces 8 is arranged spatially closer to the optical module 11 than the other image surface 8. This causes the projection plane 4 to be arranged closer to the user 3 than the other projection plane 5. The overall shorter beam path 14 is therefore in Connection with the near-field representation in the projection plane 4 and the longer beam path 15 with the far-field representation in the projection plane 5. A viewing direction of the user 3 to the respective projection plane 4, 5 is also shown as an extended part of the respective beam path 14, 15.

3 zeigt eine Perspektivdarstellung der Bilderzeugungseinrichtung 6. Hier sind die beiden Bildflächen 8 jeweils flach ausgebildet und zwischen diesen beiden flachen Bildflächen 8 ist ein Zwischenbereich 16 vorgesehen, der geschwungen und somit gebogen ausgestaltet ist. Hierdurch ergibt sich die hier exemplarisch skizzierte s-förmige Ausgestaltung der Matrix 7. Es ist zudem zu jeder Bildfläche 8 eine Oberfläche 17 skizziert. Hier sind die Oberflächen 17 der beiden Bildflächen 8 parallel zueinander angeordnet, das heißt sie sind beispielsweise lediglich in einer z-Richtung zueinander versetzt angeordnet, liegen jedoch beide in einer gemeinsamen x-y-Ebene. Alternativ dazu können die beiden Oberflächen 17 gewinkelt zueinander angeordnet sein, wobei sie dann beispielsweise um die y-Richtung als Drehachse zueinander gekippt sind. Beispielsweise kann eine der beiden Oberflächen 17 relativ zur anderen um die y-Richtung als Drehachse gedreht sein. 3 shows a perspective view of the image generating device 6. Here, the two image surfaces 8 are each flat and an intermediate region 16 is provided between these two flat image surfaces 8, which is curved and therefore curved. This results in the s-shaped design of the matrix 7 sketched here as an example. A surface 17 is also sketched for each image area 8. Here, the surfaces 17 of the two image surfaces 8 are arranged parallel to one another, that is, for example, they are only offset from one another in a z direction, but both lie in a common xy plane. Alternatively, the two surfaces 17 can be arranged at an angle to one another, in which case they are then tilted towards one another, for example, about the y-direction as the axis of rotation. For example, one of the two surfaces 17 can be rotated relative to the other about the y-direction as the axis of rotation.

Der in z-Richtung unten dargestellte Bereich der Matrix 7 weist die Bildfläche 8 auf, die für die Fernfelddarstellung geeignet ist. Daher sind hier als Bild beispielsweise ein Fahrtrajektorieschlauch 18 sowie eine Höhenangabe 19, beispielsweise für eine Infrastruktureinrichtung in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 1, vorgesehen. Dieses Bild wird letztendlich als virtuelles Bild in der Projektionsebenen 5 dargestellt werden. Hierdurch kann also beispielsweise der Fahrtrajektorieschlauch 18 virtuell auf eine Straße, auf die der Benutzer 3 blickt, projiziert werden. Die Höhenangabe 19 kann zum Beispiel einer Brücke in der Umgebung zugeordnet sein und derart angezeigt werden, dass der hier skizzierte zweiköpfige Pfeil sowie gegebenenfalls ein Höhenwert als virtuelles Bild neben der Brücke für den Benutzer 3 angezeigt wird. Hinsichtlich der Nahfeldangabe ist in der in z-Richtung oben dargestellten Bildfläche 8 ein Fahrtrichtungspfeil 20 skizziert, der bevorzugt unmittelbar hinter der Windschutzscheibe als Projektionsfläche 13 als virtuelles Bild für den Benutzer 3 angezeigt wird. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass die Projektionsebene 4 in einer Ebene senkrecht zur Hochrichtung des Kraftfahrzeugs 1 (z-Richtung in 1) orientiert ist, wohingegen der Fernfeldbereich und somit die Projektionsebene 5 relativ zur Hochrichtung des Kraftfahrzeugs 1 (z-Richtung) gekippt dargestellt ist, sodass hier über eine gewisse Distanz in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs 1 (x-Richtung in 1) verschiedene Bildelemente des virtuellen Bilds angezeigt werden können, wie der Fahrtrajektorieschlauch 18 und die Höhenangabe 19. Die hier gezeigten Bilder sind rein exemplarisch zu verstehen. Andersartige Bilder sind möglich.The area of the matrix 7 shown below in the z direction has the image area 8, which is suitable for far-field imaging. Therefore, a travel trajectory hose 18 and a height indication 19, for example for an infrastructure facility in the vicinity of the motor vehicle 1, are provided here as an image. This image will ultimately be displayed as a virtual image in the projection plane 5. In this way, for example, the travel trajectory tube 18 can be virtually projected onto a road onto which the user 3 is looking. The height information 19 can, for example, be assigned to a bridge in the area and be displayed in such a way that the two-headed arrow sketched here and, if necessary, a height value are displayed as a virtual image next to the bridge for the user 3. With regard to the near field information, a travel direction arrow 20 is sketched in the image area 8 shown above in the z direction, which is preferably displayed directly behind the windshield as a projection area 13 as a virtual image for the user 3. It can be provided here that the projection plane 4 is in a plane perpendicular to the vertical direction of the motor vehicle 1 (z direction in 1 ) is oriented, whereas the far field area and thus the projection plane 5 is shown tilted relative to the vertical direction of the motor vehicle 1 (z direction), so that here over a certain distance in the longitudinal direction of the motor vehicle 1 (x direction in 1 ) various image elements of the virtual image can be displayed, such as the travel trajectory tube 18 and the height information 19. The images shown here are to be understood purely as examples. Different images are possible.

Es ist zudem eine Bildflächengrenze 21 für die jeweilige Bildfläche 8 skizziert, die beispielsweise den Bereich vorgibt, in dem tatsächlich Informationen für das virtuelle Bild auf der Matrix 7 angezeigt werden. Die Bildflächengrenze 21 kann mit einem Rand der Matrix 7 zusammenfallen oder zumindest teilweise mit diesem überlappen. Die beiden Bildflächen 8 können in x-Richtung lückenlos aneinander angrenzen.An image area boundary 21 is also sketched for the respective image area 8, which, for example, specifies the area in which information for the virtual image is actually displayed on the matrix 7. The image area boundary 21 can coincide with an edge of the matrix 7 or at least partially overlap with it. The two image surfaces 8 can adjoin each other without gaps in the x direction.

In 4 ist die Bilderzeugungseinrichtung 6 in einer Querschnittsdarstellung skizziert. Hier ist nur der Träger 9 mit der darauf angeordneten Matrix 7 skizziert. Es werden die einzelnen Mikroleuchtdioden verdeutlicht, aus denen die Matrix 7 gebildet ist. An einer Seite der Matrix 7 sind exemplarisch eine rot leuchtende Mikroleuchtdiode 22, eine grün leuchtende Mikroleuchtdiode 23 sowie eine blau leuchtende Mikroleuchtdiode 24 hervorgehoben, die zusammen einen Pixel 25 bilden. Die Mikroleuchtdioden können also zumindest teilweise zu einzelnen Pixeln 25 zusammengefasst sein. Die rot leuchtende Mikroleuchtdiode 22, die grün leuchtende Mikroleuchtdiode 23 und die blau leuchtende Mikroleuchtdiode 24 sind eine Minimalzusammensetzung für den Pixel 25, der ein buntes Bild darstellen soll. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Mikroleuchtdioden zumindest teilweise als Ultraviolettleuchtdioden 26 ausgebildet sein. In diesem Fall ist auf der jeweiligen Ultraviolettleuchtdiode 26 ein Konvertierer 27 angeordnet, sodass eine Ultraviolettleuchtdiode 26 mit einem Konvertierer 27 zum Erzeugen von rotem Licht, zum Erzeugen von grünem Licht sowie zum Erzeugen von blauem Licht zusammengefasst wieder einen Pixel 25 bilden kann. Letztendlich wird mittels der Konvertierer 27 auf den Ultraviolettleuchtdioden 26 erzielt, dass das von der jeweiligen Ultraviolettleuchtdiode 26 ausgesendete Licht in verschiedenfarbiges Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich umgewandelt wird. Die beiden Bildflächen 8 sind hier parallel zueinander angeordnet und es wird zudem die hier eher stufenförmig ausgestaltete geschwungene Form der Matrix 7 deutlich. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass im Zwischenbereich 16 kein Bild angezeigt wird, das als virtuelles Bild auf einer der Projektionsebenen 4, 5 erzeugt wird. Es ist möglich, dass ein im Zwischenbereich 16 angezeigtes Bild zumindest teilweise als virtuelles Bild für den Benutzer 3 sichtbar ist.In 4 the image generating device 6 is sketched in a cross-sectional view. Here only the carrier 9 with the matrix 7 arranged on it is sketched. The individual micro-light-emitting diodes from which the matrix 7 is formed are illustrated. On one side of the matrix 7, a red-lighting micro-light-emitting diode 22, a green-lighting micro-light-emitting diode 23 and a blue-lighting micro-light-emitting diode 24 are highlighted, which together form a pixel 25. The micro-light-emitting diodes can therefore be at least partially combined into individual pixels 25. The red-lighting micro-light-emitting diode 22, the green-lighting micro-light-emitting diode 23 and the blue-lighting micro-light-emitting diode 24 are a minimal composition for the pixel 25, which is intended to display a colorful image. Alternatively or additionally, the micro-light-emitting diodes can be at least partially designed as ultraviolet light-emitting diodes 26. In this case, a converter 27 is arranged on the respective ultraviolet light-emitting diode 26, so that an ultraviolet light-emitting diode 26 with a converter 27 for generating red light, for generating green light and for generating blue light can again form a pixel 25. Ultimately, by means of the converters 27 on the ultraviolet light-emitting diodes 26, the light emitted by the respective ultraviolet light-emitting diode 26 is converted into different colored light in the visible wavelength range. The two image surfaces 8 are arranged parallel to one another here net and the curved shape of the matrix 7, which is designed here in a more step-like manner, is also clear. It is preferably provided that no image is displayed in the intermediate area 16, which is generated as a virtual image on one of the projection planes 4, 5. It is possible that an image displayed in the intermediate area 16 is at least partially visible to the user 3 as a virtual image.

Die Koordinaten der Koordinatensysteme sind rein exemplarisch zu verstehen und andersartige Anordnungen des Head-Up-Displays 2 sowie der Bilderzeugungseinrichtung 6 bezogen auf das Kraftfahrzeug 1 sowie auf die anderen Komponenten des Head-Up-Displays 2 sind möglich. Die Koordinatensysteme in 1 und 2 beziehen sich auf das Kraftfahrzeug 1, das heißt die x-Richtung entspricht einer Längsrichtung und die z-Richtung einer Hochrichtung des Kraftfahrzeugs 1. Die Koordinatensysteme in 3 und 4 beziehen sich auf die Bilderzeugungseinrichtung 6, das heißt die x-Richtung entspricht einer Längsrichtung, die y-Richtung einer Querrichtung und die z-Richtung einer Tiefenrichtung (oder Hochrichtung) der Bilderzeugungseinrichtung 6.The coordinates of the coordinate systems are to be understood purely as examples and different arrangements of the head-up display 2 and the image generating device 6 in relation to the motor vehicle 1 and to the other components of the head-up display 2 are possible. The coordinate systems in 1 and 2 refer to the motor vehicle 1, that is, the x-direction corresponds to a longitudinal direction and the z-direction corresponds to a vertical direction of the motor vehicle 1. The coordinate systems in 3 and 4 refer to the image generating device 6, that is, the x-direction corresponds to a longitudinal direction, the y-direction corresponds to a transverse direction and the z-direction corresponds to a depth direction (or vertical direction) of the image generating device 6.

Insgesamt zeigen die Beispiele ein Head-Up-Display 2 für ein Kraftfahrzeug 1 sowie eine Bilderzeugungseinrichtung 6 für das Head-Up-Display 2. Das Head-Up-Display 2 ist dazu ausgelegt, das virtuelle Bild in zwei verschiedenen Ebenen und somit in zwei verschiedenen Projektionsentfernungen (Projektionsebenen 4, 5) zu erzeugen. Dazu weist das Head-Up-Display 2 beziehungsweise die Bilderzeugungseinrichtung 6 eine Bildquelle auf, welche aus einer Matrix 7 von sogenannten Mikro-LEDs (Mikroleuchtdioden) besteht. Die Matrix 7 ist dabei in zwei Projektionsoberflächen, die hier als Bildflächen 8 bezeichnet werden, aufgeteilt, welche zueinander versetzt angeordnet sind, sodass zwei verschiedene Projektionsebenen 4, 5 entstehen. Vorzugsweise ist die Matrix 7 geschwungen ausgeführt.Overall, the examples show a head-up display 2 for a motor vehicle 1 and an image generation device 6 for the head-up display 2. The head-up display 2 is designed to display the virtual image in two different levels and thus in two different projection distances (projection planes 4, 5). For this purpose, the head-up display 2 or the image generating device 6 has an image source which consists of a matrix 7 of so-called micro-LEDs (micro-light-emitting diodes). The matrix 7 is divided into two projection surfaces, which are referred to here as image surfaces 8, which are arranged offset from one another, so that two different projection planes 4, 5 are created. The matrix 7 is preferably designed to be curved.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011082985 A1 [0004]
DE 102019126635 A1 [0005]

Claims

Head-up display (2) for a motor vehicle (1), wherein the head-up display (2) has an image generating device (6) and is designed to produce a virtual image in two projection planes (4, 5) that are different from each other generate, characterized in that the image generating device (6) has a matrix (7) of micro-light-emitting diodes as the image source, the matrix (7) being divided into two image surfaces (8) arranged offset from one another in order to create the two projection planes (4, 5). generate.

Head-up display (2). Claim 1 , characterized in that the head-up display (2) has an optical module (11) which is designed to generate the virtual image based on an image displayed by means of the matrix (7).

Head-up display (2). Claim 2 , characterized in that one of the image surfaces (8) is arranged spatially closer to the optical module (11) than the other image surface (8), so that the projection plane (4) is assigned to the image surface (8) arranged spatially closer to the optical module (11). is, is closer to the optical module (11) than the projection plane (5) assigned to the other image surface (8).

Head-up display (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the matrix (7) is curved, in particular step or S-shaped.

Head-up display (2). Claim 4 , characterized in that the matrix (7) is flat in the area of the two image surfaces (8) and curved in an intermediate area (16) between the two flat image surfaces (8).

Head-up display (2) according to one of the Claims 4 or 5 , characterized in that the curved shape of the matrix (7) is predetermined by a carrier (9) on which the matrix (7) is arranged, the carrier (9) being designed in particular as a film.

Head-up display (2). Claim 6 , characterized in that the carrier (9) has a cooling element (10), in particular a heat-conducting injection molded part, on a side facing away from the matrix (7).

Head-up display (2). Claim 6 or 7 , characterized in that the carrier (9) has at least one electronic element on a side facing the matrix (7), the electronic element being designed to supply the respective micro-light-emitting diode with electrical energy and/or control information for the respective micro-light-emitting diode to provide.

Head-up display (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the image surfaces (8) are arranged parallel to one another.

Head-up display (2) according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that one of the two image surfaces (8) is arranged at an angle compared to the other image surface (8).

Head-up display (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the head-up display (2) has a projection surface (13) which is designed as a combiner or as a windshield.

Head-up display (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the micro-light-emitting diodes are at least partially combined to form individual pixels (25), each pixel (25) having at least one red, one green and one blue-lighting micro-light-emitting diode (22 , 23, 24).

Head-up display (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the micro-light-emitting diodes are at least partially designed as ultraviolet light-emitting diodes (26) and a converter (27) is arranged on each of the ultraviolet light-emitting diodes (26) in order to convert the respective Ultraviolet light-emitting diode (26) to convert light emitted into different colored light in the visible wavelength range.

Image generating device (6) for a head-up display (2), characterized in that the image generating device (6) has a matrix (7) of micro-light-emitting diodes as the image source, the matrix (7) being divided into two image surfaces (8) arranged offset from one another. is divided.

Motor vehicle (1) with a head-up display (2) according to one of the preceding claims.