DE102022118487A1 - Head-up display for a motor vehicle and image generating device for a head-up display - Google Patents
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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) mit einer ersten Matrix (13) aus Mikroleuchtdioden (14) auf, wobei auf der ersten Matrix (13) eine zweite Matrix (16) aus Linsen (17) angeordnet ist, sodass mittels der jeweiligen Mikroleuchtdiode (14) Licht in Richtung der zweiten Matrix (16) emittierbar ist. Zur Verbesserung der Bildeigenschaften eines mittels des Head-Up-Displays (2) erzeugten virtuellen Bilds sind zwischen den Linsen (17) Trennwände (18) angeordnet.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) with a first matrix (13) of micro-light-emitting diodes (14), a second matrix (16) of lenses (17) being arranged on the first matrix (13). , so that light can be emitted in the direction of the second matrix (16) by means of the respective microlight-emitting diode (14). To improve the image properties of a virtual image generated by the head-up display (2), partition walls (18) are arranged between the lenses (17).
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.
Dem Head-Up-Display ist üblicherweise eine sogenannte Eyebox-Größe zugeordnet. Als Eyebox wird ein Bereich bezeichnet, von dem aus das erzeugte virtuelle Bild von einem Betrachter oder Benutzer, wie beispielsweise dem Fahrer, gesehen werden kann. Die Eyebox stellt eine Schnittfläche eines Strahlenbündels in einem Augpunkt des Betrachters dar, wobei das Strahlenbündel das Lichtstrahlbündel ist, das aus einem zuletzt angeordneten optischen Element des Head-Up-Displays austritt. Nur in der Eyebox ist das virtuelle Bild vollständig sichtbar. Außerhalb der Eyebox ist das Bild mit zunehmenden Abstand zur Eyebox zunächst nur teilweise und schließlich überhaupt nicht mehr sichtbar.The head-up display is usually assigned a so-called eyebox size. An eyebox is an area from which the generated virtual image can be seen by a viewer or user, such as the driver. The eyebox represents a sectional surface of a beam of rays in an eye point of the viewer, the beam of rays being the light beam that emerges from a last arranged optical element of the head-up display. The virtual image is only fully visible in the eyebox. Outside the eyebox, as the distance to the eyebox increases, the image is initially only partially visible and eventually no longer visible at all.
Für das Head-Up-Display, das im Kraftfahrzeug verbaut werden soll oder dort verbaut ist, wird die Eyebox-Größe vorgegeben, damit das erzeugte virtuelle Bild von einem vorgegebenen Sitz im Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise einem Fahrersitz, sichtbar ist. Das bedeutet jedoch, dass sich das Strahlbündel über einen vorgegebenen Winkelbereich erstrecken sollte. Um dies zu erreichen sollte bereits eine Abstrahlwinkelverteilung von mittels einer Bilderzeugungseinrichtung des Head-Up-Displays emittierten Lichts zuverlässig vorgegeben werden.For the head-up display that is to be installed or is installed in the motor vehicle, the eyebox size is specified so that the virtual image generated is visible from a given seat in the motor vehicle, such as a driver's seat. However, this means that the beam should extend over a given angular range. In order to achieve this, a beam angle distribution of light emitted by an image generating device of the head-up display should already be reliably specified.
Die
Ferner beschreibt die
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer eine Abstrahlwinkelverteilung von mittels einer Bilderzeugungseinrichtung eines Head-Up-Displays emittierten Lichts zuverlässig vorgegeben werden kann.It is the object of the invention to provide a solution by means of which a beam angle distribution of light emitted by an image generating device of a head-up display can be reliably specified.
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 Bilds 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 in einer bestimmten Entfernung projiziert ist. Hierbei kann das virtuelle Bild eine Umgebung des Kraftfahrzeugs überlagern und beispielsweise zumindest teilweise auf einem Objekt in der Umgebung angezeigt werden.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 such that it is projected at a certain distance. Here, the virtual image can be superimposed on an environment of the motor vehicle and, for example, be displayed at least partially 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 einer außerhalb des Head-Up-Displays angeordneten Projektionsebene zu erzeugen.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 a projection plane arranged outside the head-up display.
Die Bilderzeugungseinrichtung weist eine erste Matrix aus Mikroleuchtdioden auf. Die Matrix aus Mikroleuchtdioden stellt eine Lichtquelle der Bilderzeugungseinrichtung dar. The image generating device has a first matrix of microlight-emitting diodes. The matrix of microlight-emitting diodes represents a light source for the image generating device.
Die Bilderzeugungseinrichtung umfasst also ein selbstemittierendes Display, das mittels einer Pixelstruktur aus einzelnen Leuchtdioden gebildet ist. Der Abstand der einzelnen Pixel zueinander beträgt dabei beispielsweise weniger als 100µm. 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 bei hinterleuchteten TFT-Displays das virtuelle Bild nicht nur besonders präzise erzeugt werden kann, sondern, dass das virtuelle Bild auch besonders farbkräftig und hochaufgelöst dargestellt werden kann. Die erste Matrix der Bilderzeugungseinrichtung weist zahlreiche Mikroleuchtdioden auf, die beispielsweise nebeneinander angeordnet sind.The image generating device therefore comprises a self-emitting display, which is formed by means of a pixel structure from individual light-emitting diodes. The distance between the individual pixels is, for example, less than 100µm. 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, compared to LEDs on backlit TFT displays, for example, the virtual image can not only be generated particularly precisely, but the virtual image can also be displayed with particularly strong colors and high resolution. The first matrix of image creation Direction has numerous micro light-emitting diodes, which are arranged next to each other, for example.
Auf der ersten Matrix ist eine zweite Matrix aus Linsen angeordnet. Die zweite Matrix kann als eine weitere Komponente der Bilderzeugungseinrichtung verstanden werden. Die Linsen können als Mikrolinsen bezeichnet werden. Die jeweilige Linse hat also einen Durchmesser, der in einem Größenordnungsbereich liegen, in dem ein Durchmesser der jeweiligen Mikroleuchtdiode liegt. Mittels der jeweiligen Mikroleuchtdiode ist Licht in Richtung der zweiten Matrix emittierbar. Wenn die jeweilige Mikroleuchtdiode derart angesteuert wird, dass sie Licht emittiert, ist eine Hauptabstrahlrichtung des emittierten Lichts in Richtung der zweiten Matrix orientiert, sodass mittels der jeweiligen Mikroleuchtdiode die zweite Matrix angestrahlt wird. In einer Hochrichtung der Bilderzeugungseinrichtung betrachtet, weist diese unten die erste Matrix und über dieser die zweite Matrix auf.A second matrix of lenses is arranged on the first matrix. The second matrix can be understood as a further component of the image generating device. The lenses can be referred to as microlenses. The respective lens therefore has a diameter that is in the same order of magnitude as the diameter of the respective micro-light-emitting diode. Light can be emitted in the direction of the second matrix by means of the respective micro-light-emitting diode. If the respective micro-light-emitting diode is controlled in such a way that it emits light, a main radiation direction of the emitted light is oriented in the direction of the second matrix, so that the second matrix is illuminated by means of the respective micro-light-emitting diode. Viewed in a vertical direction of the image generating device, it has the first matrix below and the second matrix above it.
Der Erfindung liegt zumindest die Erkenntnis zugrunde, dass Licht, das von der Bilderzeugungseinrichtung des Head-Up-Displays und somit innerhalb der Komponenten des Head-Up-Displays ausgesendet wird, einen Winkelbereich aufweisen kann, der so groß ist, dass innerhalb der Komponenten des Head-Up-Displays Streulicht entsteht. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn das ausgesendete Licht auf interne Seitenwände trifft, an denen es gestreut wird. Das interne Streulicht kann zum Beispiel ein Strahlbündel des Head-Up-Displays, dessen Winkelbereich zur Definition einer Eyebox des Head-Up-Displays zumindest beiträgt, unerwünscht überlagern und/oder keinen wesentlichen Einfluss auf eine Helligkeit des Strahlbündels und somit des angezeigten virtuellen Bilds und dessen Umgebung haben. Das Streulicht sollte daher so gering wie möglich sein. Um eine Effizienz des Head-Up-Displays zu erhöhen sollte somit das interne Streulicht zumindest reduziert werden. Typischerweise für das Bereitstellen der Bilderzeugungseinrichtung des Head-Up-Displays verwendete Leuchtdioden (LED für Light Emitting Diode) emittieren jedoch Licht mit einem Abstrahlwinkel, der größer ist als ein Abstrahlwinkelbereich, der für eine Funktion des Head-Up-Displays benötigt wird. Es sollten daher Maßnahmen ergriffen werden, um den Abstrahlwinkel der Bilderzeugungseinrichtung zu reduzieren. Als derartige Maßnahmen eignen sich die bereits beschriebenen Linsen. Um die Abstrahlwinkelverteilung des mittels der Bilderzeugungseinrichtung emittierten Lichts noch zuverlässiger vorgeben zu können, sollten weitere Maßnahmen ergriffen werden, wie das Anordnen von Trennwänden zwischen den Linsen.The invention is based at least on the knowledge that light that is emitted by the image generating device of the head-up display and thus within the components of the head-up display can have an angular range that is so large that within the components of the Head-up displays produce scattered light. This can be the case, for example, if the emitted light hits internal side walls where it is scattered. The internal scattered light can, for example, undesirably overlay a beam bundle of the head-up display, the angular range of which at least contributes to the definition of an eyebox of the head-up display, and/or have no significant influence on a brightness of the beam bundle and thus the displayed virtual image and have its surroundings. The scattered light should therefore be as low as possible. In order to increase the efficiency of the head-up display, the internal scattered light should at least be reduced. However, light emitting diodes (LED for light emitting diode) typically used to provide the image generating device of the head-up display emit light with a beam angle that is larger than a beam angle range that is required for the head-up display to function. Measures should therefore be taken to reduce the radiation angle of the image generating device. The lenses already described are suitable as such measures. In order to be able to specify the beam angle distribution of the light emitted by the image generating device even more reliably, further measures should be taken, such as arranging partitions between the lenses.
Zur Verbesserung der Bildeigenschaften eines mittels des Head-Up-Displays erzeugten virtuellen Bilds, sind zwischen den Linsen der zweiten Matrix Trennwände angeordnet. Die Trennwände umschließen bevorzugt jede einzelne Linse von allen Seiten in einer Längs- und Querrichtung der Bilderzeugungseinrichtung. Eine Höhe der Trennwände liegt typischerweise im gleichen Größenbereich wie die Mikroleuchtdioden und die Linsen. Die Trennwände können beispielsweise in etwa 100 Mikrometer hoch sein.To improve the image properties of a virtual image generated by the head-up display, partition walls are arranged between the lenses of the second matrix. The partition walls preferably enclose each individual lens from all sides in a longitudinal and transverse direction of the image generating device. A height of the partition walls is typically in the same size range as the microlight-emitting diodes and the lenses. The partitions can be approximately 100 micrometers high, for example.
Das Licht, das von der jeweiligen Mikroleuchtdiode ausgesendet wird, wird von der entsprechenden oberhalb der Mikroleuchtdiode angeordneten Linse zunächst gebündelt. Durch die Trennwände wird zudem erreicht, dass das die Linse verlassende gebündelte Licht noch stärker gebündelt wird, da beispielsweise ein Randbereich des von der Linse emittierten Lichts abgeschnitten wird, da dieser auf die Trennwände trifft und beispielsweise an diesen in Richtung einer Hauptabstrahlrichtung des gebündelten Lichts gestreut wird. Mittels der Trennwände kann daher der Abstrahlwinkelbereich der Bilderzeugungseinrichtung und somit die Abstrahlwinkelverteilung des mittels der Bilderzeugungseinrichtung emittierten Lichts zuverlässig vorgegeben werden. Hierdurch wird eine Verbesserung der Bildeigenschaften des erzeugten virtuellen Bilds erreicht, da das interne Streulicht durch die gezielte Bündelung des emittierten Lichts reduziert und somit die Effizienz des Head-Up-Displays verbessert wird.The light that is emitted by the respective micro-light-emitting diode is initially focused by the corresponding lens arranged above the micro-light-emitting diode. The partition walls also ensure that the bundled light leaving the lens is bundled even more strongly, since, for example, an edge region of the light emitted by the lens is cut off because it hits the partition walls and, for example, is scattered thereon in the direction of a main emission direction of the bundled light becomes. By means of the partitions, the beam angle range of the image generating device and thus the beam angle distribution of the light emitted by the image generating device can be reliably specified. This results in an improvement in the image properties of the generated virtual image, since the internal scattered light is reduced by the targeted bundling of the emitted light and thus the efficiency of the head-up display is improved.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die zweite Matrix zumindest bereichsweise für jede Mikroleuchtdiode der ersten Matrix eine einzelne Linse aufweist, sodass die jeweilige Linse dazu ausgebildet ist, das von einer einzelnen Mikroleuchtdiode ausgesendete Licht zu sammeln. Es kann also mit anderen Worten ausgedrückt, für jede einzelne Mikroleuchtdiode genau eine Linse vorgesehen sein. Diese Linse bündelt dann kein oder nur vernachlässigbar wenig Licht von einer anderen Mikroleuchtdiode. In diesem Fall ist das Verhältnis Mikroleuchtdioden zu Linsen also 1:1. Die Linse ist dann in der Hochrichtung oberhalb der Mikroleuchtdiode, insbesondere direkt oberhalb der Mikroleuchtdiode, angeordnet. Die Linse überlappt die Mikroleuchtdiode in der Längs- und Querrichtung zum Beispiel vollständig. Die Durchmesser von Linse und Mikroleuchtdiode können gleich groß gewählt sein. Hierdurch wird eine besonders genaue Verbesserung der Bildeigenschaften erreicht, da die Trennwände für jede Linse und somit für jede Mikroleuchtdiode einzeln gewählt und somit vorgegeben werden können.An advantageous exemplary embodiment provides that the second matrix has, at least in some areas, a single lens for each micro-light-emitting diode of the first matrix, so that the respective lens is designed to collect the light emitted by a single micro-light-emitting diode. In other words, exactly one lens can be provided for each individual micro-light-emitting diode. This lens then concentrates no or only negligible light from another micro-light-emitting diode. In this case, the ratio of micro-light-emitting diodes to lenses is 1:1. The lens is then arranged in the vertical direction above the micro-light-emitting diode, in particular directly above the micro-light-emitting diode. For example, the lens completely overlaps the microlight-emitting diode in the longitudinal and transverse directions. The diameters of the lens and micro-light-emitting diode can be chosen to be the same size. This achieves a particularly precise improvement in the image properties, since the partitions can be individually selected and thus specified for each lens and thus for each micro-light-emitting diode.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die zweite Matrix zumindest bereichsweise für jeden Pixel aus mindestens drei Mikroleuchtdioden der ersten Matrix eine einzelne Linse aufweist, sodass die jeweilige Linse dazu ausgebildet ist, das von den Mikroleuchtdioden des Pixels ausgesendete Licht zu sammeln. In diesem Fall wird also beispielsweise ein Pixel aus mindestens drei einzelnen Mikroleuchtdioden, die beispielsweise dazu ausgebildet sind, rotes, grünes und blaues Licht bereitzustellen, zusammen betrachtet, wobei eine Linse pro Pixel vorgesehen ist. Falls der Pixel aus drei Mikroleuchtdioden besteht, wäre das Verhältnis Mikroleuchtdioden zu Linsen zum Beispiel 3:1. Die jeweilige Linse ist in der Hochrichtung oberhalb der Mikroleuchtdioden des Pixels, insbesondere direkt oberhalb der Mikroleuchtdioden des Pixels, angeordnet. Die Durchmesser von Linse und Pixel können gleich groß gewählt sein. Hierdurch wird die Anzahl an benötigten Linsen im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel deutlich reduziert, sodass eine derartige Ausgestaltung der zweiten Matrix beispielsweise kostensparsamer sein kann, da auf größere Mikrolinsen zurückgegriffen werden kann als im ersten Ausführungsbeispiel. Dennoch führt eine derartige Wahl des Verhältnisses von Linsen zu Mikroleuchtdioden zu einer zuverlässigen Verbesserung der Bildeigenschaften, da auf Pixelebene Streulicht reduziert wird.In a further exemplary embodiment, it is provided that the second matrix has, at least in some areas, a single lens for each pixel of at least three micro-light-emitting diodes of the first matrix, so that the respective lens is made of this is formed to collect the light emitted by the micro-light-emitting diodes of the pixel. In this case, for example, a pixel made up of at least three individual micro-light-emitting diodes, which are designed, for example, to provide red, green and blue light, is viewed together, with one lens being provided per pixel. If the pixel consists of three micro-light-emitting diodes, the ratio of micro-light-emitting diodes to lenses would be, for example, 3:1. The respective lens is arranged in the vertical direction above the micro-light-emitting diodes of the pixel, in particular directly above the micro-light-emitting diodes of the pixel. The diameters of the lens and pixels can be chosen to be the same size. This significantly reduces the number of lenses required compared to the previous exemplary embodiment, so that such a design of the second matrix can, for example, be more cost-effective, since larger microlenses can be used than in the first exemplary embodiment. Nevertheless, such a choice of the ratio of lenses to micro-light-emitting diodes leads to a reliable improvement in the image properties, since scattered light is reduced at the pixel level.
Ferner ist es in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die zweite Matrix zumindest bereichsweise für mehrere Pixel, die jeweils mindestens drei Mikroleuchtdioden der ersten Matrix umfassen, eine Einzellinse aufweist. Eine Anzahl der mehreren Pixel kann beispielsweise zwischen zwei Pixel und zehn Pixel liegen. Die jeweilige Linse ist dazu ausgebildet, das von den Mikroleuchtdioden der mehreren Pixel ausgesendete Licht zu sammeln. In diesem Ausführungsbeispiel können somit noch größere Linsen gewählt werden als in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, da beispielsweise ein Bereich von den mehreren Pixeln, das heißt beispielsweise von bis zu zehn Pixeln, einer einzelnen Linse zugeordnet ist, sodass jeweils über mehrere Pixel hinweg das Licht durch die Linse gebündelt und durch die Trennwände um die Linse herum in seinem Winkelbereich weiter reduziert wird. Die jeweilige Linse ist in der Hochrichtung oberhalb der Mikroleuchtdioden der mehreren Pixel, insbesondere direkt oberhalb der Mikroleuchtdioden der Pixel, angeordnet. Die Durchmesser der Linse und des Bereichs der mehreren Pixel können gleich groß gewählt sein. Hierdurch kann eine besonders kostengünstige Ausgestaltung der zweiten Matrix erreicht werden, da deutlich weniger Linsen pro Mikroleuchtdioden benötigt werden als bisher beschrieben. Letztendlich ist eine vielseitige Ausgestaltung des Verhältnisses von Mikroleuchtdioden zu Linsen möglich.Furthermore, in one exemplary embodiment it is provided that the second matrix has a single lens at least in some areas for several pixels, each of which comprises at least three micro-light-emitting diodes of the first matrix. A number of the multiple pixels can be between two pixels and ten pixels, for example. The respective lens is designed to collect the light emitted by the micro-light-emitting diodes of the multiple pixels. In this exemplary embodiment, even larger lenses can be selected than in the previously described exemplary embodiment, since, for example, an area of the several pixels, that is, for example, up to ten pixels, is assigned to a single lens, so that the light passes through several pixels the lens is bundled and its angular range is further reduced by the partitions around the lens. The respective lens is arranged in the vertical direction above the micro-light-emitting diodes of the plurality of pixels, in particular directly above the micro-light-emitting diodes of the pixels. The diameters of the lens and the area of the multiple pixels can be chosen to be the same size. In this way, a particularly cost-effective design of the second matrix can be achieved, since significantly fewer lenses are required per microlight-emitting diode than previously described. Ultimately, a versatile design of the ratio of microlight-emitting diodes to lenses is possible.
Des Weiteren sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass die Trennwände eine Gitterstruktur bilden. Beispielsweise können senkrecht zueinanderstehende Gitterstrukturen vorgesehen sein, sodass die Trennwände Gebiete für die Linsen bereitstellen, die in einem Querschnitt in Längs- und Querrichtung der zweiten Matrix quadratisch oder rechteckig sind. In jedem der Gebiete, insbesondere mittig, ist genau eine Linse positioniert. Mittels der Gitterstruktur können technisch leicht zu realisierende Trennwände vorgegeben werden, da diese als symmetrisches Gitter einheitlich hergestellt werden können, ohne Biegungen oder Rundungen bereitstellen zu müssen. Eine derartige Gitterstruktur bedeckt bevorzugt eine gesamte Bildfläche der ersten Matrix, auf der ein Bild angezeigt wird, auf dessen Basis das virtuelle Bild erzeugt wird.Furthermore, one embodiment provides that the partitions form a lattice structure. For example, grid structures that are perpendicular to one another can be provided, so that the partition walls provide areas for the lenses that are square or rectangular in a cross section in the longitudinal and transverse directions of the second matrix. In each of the areas, especially in the middle, exactly one lens is positioned. Using the grid structure, partition walls that are technically easy to implement can be specified, as these can be manufactured uniformly as a symmetrical grid without having to provide bends or curves. Such a grid structure preferably covers an entire image area of the first matrix, on which an image is displayed, on the basis of which the virtual image is generated.
Gemäß einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Trennwände reflektierend, weiß oder schwarz ausgebildet sind. Diese Ausbildung der Trennwände betrifft zumindest die Teilbereiche der Trennwände, die der jeweiligen Linse zugewandt sind. Die Oberflächen der Trennwände in einer Ebene, die in einer Richtung von der Hochrichtung aufgespannt wird, ist also reflektierend, weiß oder schwarz. Die Oberfläche der Trennwände, die parallel zur Oberfläche der zweiten Matrix angeordnet ist, kann andersartig ausgebildet sein. Im Falle von weißen und schwarzen Trennwänden können diese beispielsweise entsprechend eingefärbt sein. Die reflektierende Trennwand kann beispielsweise aus einem spiegelnden Material hergestellt sein. Die Trennwände sind derart ausgestaltet sind, dass diese lichtundurchlässig sind, zumindest für Licht im Wellenlängenbereich des emittierten Lichts der Mikroleuchtdioden. Es kann somit kein Licht durch eine der Trennwände hindurch in den Emissionsbereich einer benachbarten Linse eindringen. Hierdurch wird besonders zuverlässig die Reduktion des Streulichts im Head-Up-Displays erreicht.According to an additional exemplary embodiment, it is provided that the partition walls are designed to be reflective, white or black. This design of the partitions affects at least the partial areas of the partitions that face the respective lens. The surfaces of the partition walls in a plane that is spanned in one direction from the vertical direction are reflective, white or black. The surface of the partition walls, which is arranged parallel to the surface of the second matrix, can be designed differently. In the case of white and black partitions, for example, these can be colored accordingly. The reflective partition can, for example, be made of a reflective material. The partitions are designed in such a way that they are opaque, at least for light in the wavelength range of the light emitted by the microlight-emitting diodes. This means that no light can penetrate through one of the partitions into the emission area of an adjacent lens. This achieves a particularly reliable reduction in scattered light in the head-up display.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass eine Winkelverteilung des von der Bilderzeugungseinrichtung abgestrahlten Lichts abhängig von einer Höhe der Trennwände ist. Diesem Vorgehen liegt zumindest die Erkenntnis zugrunde, dass je höher die Trennwand ist, ein umso größerer Bereich des durch die Linse gebündelten Lichts abgeschnitten wird, das heißt in Richtung einer Hauptabstrahlrichtung des gebündelten Lichts gelenkt wird. Durch die Höhe der Trennwand kann somit vorgegeben werden, ob sich die Abstrahlwinkelverteilung des von der Bilderzeugungseinrichtung emittierten Lichts über einen kleinen Winkelbereich oder über einen im Vergleich dazu größeren Winkelbereich erstreckt. Hierdurch kann erreicht werden, dass beispielweise ein lokal fokussiertes virtuelles Bild bereitgestellt wird, das beispielsweise nur von einer vorgegebenen Position des Betrachters oder Benutzers aus gesehen werden kann. In einem solchen Fall wird das von den Mikroleuchtdioden emittierte Licht stark gebündelt wird verglichen mit beispielsweise einer Bilderzeugungseinrichtung mit niedriger ausgestalteten Trennwänden. Letztendlich lässt sich somit die Abstrahlwinkelverteilung zuverlässig durch die Höhe der Trennwände steuern.A particularly advantageous exemplary embodiment provides that an angular distribution of the light emitted by the image generating device is dependent on a height of the partition walls. This procedure is based at least on the knowledge that the higher the partition, the larger the area of the light bundled by the lens is cut off, that is, it is directed in the direction of a main emission direction of the bundled light. The height of the partition can therefore determine whether the beam angle distribution of the light emitted by the image generating device extends over a small angular range or over a relatively larger angular range. This can be achieved, for example, by providing a locally focused virtual image which, for example, can only be seen from a predetermined position of the viewer or user. In such a case, the light emitted by the micro-light-emitting diodes is highly focused compared to, for example, an image generating device with lower partition walls. Ultimately, the beam angle distribution can be reliably controlled by the height of the partition walls.
Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Trennwände zumindest bereichsweise auf der zweiten Matrix angeordnet sind. Es kann also vorgesehen sein, dass die zweite Matrix zwischen den jeweiligen Linsen Lücken und somit unbelegte Bereiche aufweist, in denen die Trennwände zum Beispiel auf einem Trägerelement der zweiten Matrix befestigt sind. Auf dem Trägerelement sind dann ebenfalls die Linsen befestigt. Hierfür können die Trennwände beispielsweise auf das Trägerelement, das beispielsweise als Kunststofffolie ausgebildet ist, geprägt, geklebt, gedruckt oder andersartig mit diesem befestigt sein. Hierdurch werden die Trennwände fest verbunden mit den Linsen in die Bilderzeugungseinrichtung eingebaut, wodurch beispielsweise ein Verrücken oder Verschieben der Trennwände relativ zu den Linsen verhindert beziehungsweise zumindest reduziert wird.An additional exemplary embodiment provides that the partition walls are arranged at least in some areas on the second matrix. It can therefore be provided that the second matrix has gaps between the respective lenses and thus unoccupied areas in which the partitions are attached, for example, to a support element of the second matrix. The lenses are then also attached to the carrier element. For this purpose, the partitions can, for example, be embossed, glued, printed or otherwise attached to the carrier element, which is designed, for example, as a plastic film. As a result, the partitions are firmly connected to the lenses and are installed in the image generating device, which, for example, prevents or at least reduces shifting or displacement of the partitions relative to the lenses.
Es kann ferner in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass auf einer der ersten Matrix abgewandten Seite der zweiten Matrix zumindest bereichsweise eine Folie angeordnet ist, die die Trennwände als eingefärbte Vertiefungen oder Hervorhebungen aufweist. Beispielsweise kann die Gitterstruktur in die Folie hineingeritzt sein und daraufhin mit Farbe aufgefüllt werden, sodass die derart erzeugten Farbbereiche die Trennwände bilden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Gitter als Vertiefung oder Hervorhebung auf die Folie geprägt sein, wobei dieses Beispiel ebenfalls ein Einfärben der Trennwände vorsieht. Die Farbe kann schwarz, weiß oder andersfarbig sein. Außerhalb der eingefärbten Bereiche ist die Folie lichtdurchlässig ausgestaltet für das emittierte Licht der Mikroleuchtdioden. Die Folie ist daher bevorzugt eine transparente Kunststofffolie. Die Folie wird bevorzugt auf die Seite der zweiten Matrix und somit auf die Linsen geklebt. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise die Struktur aus Linsen und Trennwänden erzeugt und auf den Linsen positioniert werden.It can further be provided in one exemplary embodiment that on a side of the second matrix facing away from the first matrix, at least in some areas, a film is arranged which has the partition walls as colored depressions or highlights. For example, the grid structure can be scratched into the film and then filled with color so that the color areas created in this way form the partition walls. Alternatively or additionally, the grid can be embossed on the film as a depression or highlight, with this example also providing for the partition walls to be colored. The color can be black, white or other colors. Outside the colored areas, the film is designed to be translucent to the light emitted by the microlight-emitting diodes. The film is therefore preferably a transparent plastic film. The film is preferably glued to the side of the second matrix and thus to the lenses. This allows the structure of lenses and partitions to be created in a simple manner and positioned on the lenses.
Des Weiteren sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass zwischen der ersten Matrix und der zweiten Matrix ein Deckglas angeordnet ist. Das Deckglas kann als Trägerelement und somit als Träger für die zweite Matrix und/oder als Abdeckung für die erste Matrix ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann beispielsweise die zweite Matrix, das heißt zumindest die Linsen, direkt auf dem Deckglas positioniert sein, indem beispielsweise die Linsen auf das Deckglas aufgeklebt sind. Alternativ oder zusätzlich dazu kann es vorgesehen sein, dass zumindest bereichsweise die zweite Matrix als zusätzliche Komponente, beispielsweise als zusätzliche Folie oder Platte ausgebildet ist, die lediglich auf dem Deckglas positioniert ist. In diesem Fall dient das Deckglas als Deckschicht, das heißt als reine Abdeckung für die erste Matrix. Dies kann dazu dienen, eine einheitliche Oberfläche für die erste Matrix bereitzustellen. Hierdurch kann auf technisch einfache Art erreicht werden, dass die zweite Matrix zusammen mit den Trennwänden auf ein herkömmliches Mikroleuchtdiodendisplay als erste Matrix der Bilderzeugungseinrichtung, das typischerweise das Deckglas als abschließende Oberfläche aufweist, positioniert werden kann.Furthermore, an exemplary embodiment provides that a cover glass is arranged between the first matrix and the second matrix. The cover glass can be designed as a carrier element and thus as a carrier for the second matrix and/or as a cover for the first matrix. In other words, for example, the second matrix, that is to say at least the lenses, can be positioned directly on the cover glass, for example by gluing the lenses onto the cover glass. Alternatively or additionally, it can be provided that at least in some areas the second matrix is designed as an additional component, for example as an additional film or plate, which is only positioned on the cover glass. In this case, the cover glass serves as a cover layer, that is, as a pure cover for the first matrix. This can serve to provide a uniform surface for the first matrix. In this way, it can be achieved in a technically simple manner that the second matrix can be positioned together with the partitions on a conventional micro-light-emitting diode display as the first matrix of the image generating device, which typically has the cover glass as the final surface.
Außerdem sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass die erste Matrix auf einem Träger angeordnet ist. Der Träger ist insbesondere als Folie oder als Platte ausgebildet. Generell ist der Träger bevorzugt aus Kunststoff hergestellt, das heißt insbesondere als Kunststofffolie. Der Träger ist eine Komponente der Vorrichtung, die unterhalb der ersten Matrix angeordnet ist, das heißt an einer Seite der ersten Matrix, die der zweiten Matrix und einer Hauptabstrahlrichtung der Mikroleuchtdioden abgewandt ist.In addition, one embodiment provides that the first matrix is arranged on a carrier. The carrier is designed in particular as a film or as a 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 first matrix, that is to say on a side of the first matrix that faces away from the second matrix and a main radiation direction of the microlight-emitting diodes.
Der Träger kann auf einer der ersten Matrix abgewandten Seite ein Kühlelement aufweist. Das Kühlelement kann alternativ als Wärmesenke oder Kühlkörper bezeichnet werden. The carrier can have a cooling element on a side facing away from the first matrix. The cooling element may alternatively be referred to as a heat sink or heat sink.
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 erste 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.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 first matrix of microlight-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.
Der Träger kann auf einer der ersten 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 Bildfläche der ersten Matrix 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.The carrier can have at least one electronic element on a side facing the first 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 image area of the first matrix 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 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 ersten 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 der Projektionsebene 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 first 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 projection plane. 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 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 kann als das virtuelles Bild vom Benutzer gesehen werden. 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 can be seen by the user as the virtual image. 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.
Alternativ oder zusätzlich dazu 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.Alternatively or additionally, 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, using appropriate converters from the Blue light can produce red or green light. 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 weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Bilderzeugungseinrichtung für ein Head-Up-Display. Die Bilderzeugungseinrichtung weist eine erste Matrix aus Mikroleuchtdioden auf, wobei auf der ersten Matrix eine zweite Matrix aus Linsen angeordnet ist, sodass mittels der jeweiligen Mikroleuchtdiode Licht in Richtung der zweiten Matrix emittierbar ist. Zur Verbesserung der Bildeigenschaften eines mittels des Head-Up-Displays erzeugten virtuellen Bilds sind zwischen den Linsen Trennwände vorgesehen.A further aspect of the invention relates to an image generation device for a head-up display. The image generating device has a first matrix of micro-light-emitting diodes, with a second matrix of lenses being arranged on the first matrix, so that light can be emitted in the direction of the second matrix by means of the respective micro-light-emitting diode. To improve the image properties of a virtual image generated by the head-up display, partition walls are provided between the lenses.
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 and their advantages described in connection with the head-up display 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:
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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 Seitenansicht einer Bilderzeugungseinrichtung mit einer ersten und einer zweiten Matrix; und -
4 eine schematische Draufsicht auf eine Bilderzeugungseinrichtung gemäß3
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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 side view of an image generating device with a first and a second matrix; and -
4 a schematic top view of an image generation device according to3
In
In
Es ist beispielhaft ein Strahlenverlauf 12 von Licht skizziert, das von der Bilderzeugungseinrichtung 6 in Richtung des Optikmoduls 9 emittiert, mittels des Optikmoduls 9 zumindest umgelenkt und mittels der Projektionsfläche 11 als virtuelles Bild in der Projektionsebene 4 angezeigt wird. Zudem ist ersichtlich, dass der Benutzer 3 dieses virtuelle Bild in der Projektionsebene 4 sehen kann. Es ist hierfür eine Blickrichtung des Benutzers 3 zur Projektionsebene 4 als verlängerter Teil des Strahlenverlaufs 12 eingezeichnet.A
Die Bilderzeugungseinrichtung 6 weist zudem eine zweite Matrix 16 aus Linsen 17 auf. Die Linsen 17 sind als Mikrolinsen ausgebildet. Mittels der jeweiligen Mikroleuchtdiode 14 ausgesendetes Licht wird in Richtung der zweiten Matrix 16 emittiert, wie es hier für drei mittig angeordnete Mikroleuchtdioden 14 mithilfe von Pfeilen dargestellt ist. Um die Linsen 17 herum sind jeweils Trennwände 18 angeordnet. Diese dienen der Verbesserung der Bildeigenschaften des mittels des Head-Up-Displays 2 erzeugten virtuellen Bilds.The
Eine Höhe 19 der Trennwände 18 bestimmt eine Winkelverteilung, des von der Bilderzeugungseinrichtung 6 abgestrahlten Lichts. Dies wird durch die hier in der Mitte dargestellte Linse 17 verdeutlicht, bei der in Richtung der Trennwände 18 abgestrahltes Licht an den Trennwänden 18 reflektiert beziehungsweise gestreut wird. Dieses Licht wird dann zum Beispiel in Richtung einer Hautrichtung des von der Linse 17 gebündelten Lichts gelenkt. Ferner ist eine Breite 20 der jeweiligen Trennwände 18 skizziert. Sowohl die Höhe 19 als auch die Breite 20 sind bevorzugt im Mikrometerbereich, das heißt in der gleichen Größenordnung wie die Mikroleuchtdioden 14 sowie die Linsen 17. Die einzelnen Trennwände 18 sind reflektierend, weiß oder schwarz ausgebildet, insbesondere zumindest in den Bereichen, die der Linse 17 zugewandt sind.A
Es kann ferner ein Deckglas 21 vorgesehen sein, das zwischen der ersten Matrix 13 und der zweiten Matrix 16 angeordnet ist. Das Deckglas 21 kann als Träger für die zweite Matrix 16 und/oder als Abdeckung für die erste Matrix 13 ausgebildet sein. Das Deckglas ist beispielsweise aus Glas oder einem lichtdurchlässigen Kunststoff.A
Es kann vorgesehen sein, dass jeder einzelne Mikroleuchtdiode 14 eine einzelne Linse 17 zugeordnet ist (hier nicht skizziert). Hier ist das Beispiel skizziert, bei dem zumindest für einen Pixel 22, der aus mindestens drei Mikroleuchtdioden 14 gebildet ist, eine einzelne Linse 17 vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich dazu ist es möglich, dass mehrere derartige Pixel 22 zusammengefasst werden und für die mehreren Pixel 22 eine gemeinsame Linse 17 vorgesehen ist (hier nicht skizziert).It can be provided that each individual micro-light-emitting
Die Trennwände 18 können direkt auf der zweiten Matrix 16 angeordnet sein, das heißt beispielsweise auf einem Trägerelement 29, auf dem die Linsen 17 angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich dazu ist es möglich, dass auf einer der ersten Matrix 13 abgewandten Seite der zweiten Matrix 16 eine Folie 23 angeordnet ist, die die Trennwände 18 als eingefärbte Vertiefungen oder Hervorhebungen aufweist. The
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
Insgesamt zeigen die Beispiele ein Head-Up-Display 2 mit einer Bilderzeugungseinrichtung 6, die eine Mikro-LED-Matrix (LED für Light Emitting Diode) als erste Matrix 13 aufweist, auf der eine Linsenmatrix, das heißt die zweite Matrix 16, angeordnet ist. Zur Verbesserung der Bildeigenschaften sind zwischen den Linsen 17 die Trennwände 18 vorgesehen. Hierdurch wird eine optische Leistungsfähigkeit des Head-Up-Displays, das ein Mikro-LED-Display (erste Matrix 13) aufweist, verbessert.Overall, the examples show a head-up
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2021/0159373 A1 [0005]US 2021/0159373 A1 [0005]
- DE 102020113714 A1 [0006]DE 102020113714 A1 [0006]
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