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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Head-up-Display für ein Kraftfahrzeug. Dieses weist eine Bilderzeugungseinheit zum Bereitstellen eines ersten Bilds auf, wobei das erste Bild auf einem S-polarisierten Licht basiert. Des Weiteren weist das Head-up-Display eine Optikeinheit auf, mit welcher das erste Bild auf eine lichtdurchlässige Projektionsfläche projizierbar ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Head-up-Display. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Head-up-Displays.
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In modernen, insbesondere hochautomatisierten, Kraftfahrzeugen werden Head-up-Displays („Kopf-oben-Anzeige“) verwendet. Dabei wird beispielsweise das Head-up-Display im Cockpit vor dem Fahrer in einem Bauraum des Fahrgastinnenraums positioniert. Die Schalttafel besitzt dafür eine Öffnung im Bereich der Kombihutze, die nach der Montage des Head-up-Displays mit einer Blende verschlossen werden kann. Des Weiteren gibt es so genannte „Black-print-Displays“ (BPD). Diese Form eines Displays reflektiert ihren Inhalt über die Frontscheibe im Bereich des Schwarzdrucks in Richtung des Fahrerauges.
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Beispielsweise offenbart die
EP 3 598 201 A1 ein Head-up-Display, welches ein darzustellendes Bild mittels eines Bildgenerators erzeugen kann, um dies im Sichtfeld des Fahrers anzeigen zu können.
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Die
WO 2018/101552 A2 zeigt ein Head-up-Display für ein Fahrzeug. Hierbei kann eine Anzeigeposition beziehungsweise Displayposition variiert werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein kompaktes Head-up-Display zu schaffen, mit welchem eine Darstellung von Informationen verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Head-up-Display, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Head-up-Display für ein Kraftfahrzeug, mit einer Bilderzeugungseinheit zum Bereitstellen eines ersten Bilds, wobei das erste Bild auf einem s-polarisierten Licht basiert, und einer Optikeinheit, mit welcher das erste Bild auf eine lichtdurchlässige Projektionsfläche projizierbar ist, wobei die Bilderzeugungseinheit ausgebildet ist, ein zum ersten Bild verschiedenes zweites Bild bereitzustellen, wobei das zweite Bild auf einem p-polarisierten Licht basiert, die Optikeinheit für das zweite Bild transmissiv ausgebildet ist, wodurch das zweite Bild auf einer zur lichtdurchlässige Projektionsfläche verschiedenen weiteren Projektionsfläche darstellbar ist.
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Durch das vorgeschlagene Head-up-Display kann eine umfangreiche Informationsdarstellung von verschiedenen Informationen, insbesondere in Form von verschiedenen Bildern, einem Fahrer und/oder Beifahrer eines Fahrzeugs beziehungsweise Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Die Anzeigemöglichkeiten beziehungsweise Darstellungsmöglichkeiten von verschiedenen Bildern können durch das vorgeschlagene Head-up-Display umfangreicher bereitgestellt werden. Insbesondere kann mittels des erfindungsgemäßen Head-up-Displays ein Head-up-Display mit zwei Anzeigebereichen geschaffen werden. Durch die Darstellungsmöglichkeit von zwei verschiedenen Bildern mit Hilfe des vorgeschlagenen Head-up-Displays kann vor allem Bauraum im Kraftfahrzeug eingespart werden, da vor allem mit der Größe des anzuzeigenden virtuellen Bildes und der virtuellen Bilddistanz der benötigte Bauraum eines Head-up-Displays steigt.
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Durch das vorgeschlagene Head-up-Display, welches insbesondere als Anordnung für ein Head-up-Display bezeichnet werden kann, kann der Platzbedarf eines Head-up-Displays reduziert werden. Dies hat vor allem den Vorteil, da die Größe eines Head-up-Displays von dem in einem Fahrzeugcockpit zur Verfügung stehenden Bauraum in der Schalttafel bestimmt und begrenzt ist.
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Durch das vorgeschlagene Head-up-Display kann ein herkömmliches Head-up-Display und ein Black-Print-Display (BPD) kombiniert werden. Somit kann das vorgeschlagene Head-up-Display mehrere Funktionalitäten beziehungsweise Funktionen aufweisen.
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Mit Hilfe der Bilderzeugungseinheit kann das erste Bild auf Basis eines S-polarisierten Lichts bereitgestellt beziehungsweise erzeugt werden. Bei der Bilderzeugungseinheit kann es sich um einen Bildschirm oder um einen Bildgeber handeln.
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Bei der Optikeinheit kann es sich um einen Spiegel, Linse, Asphäre oder um eine asphärische Linse handeln. Insbesondere kann die Optikeinheit als aktives optisches Element ausgebildet sein. Optional handelt es sich bei der Optikeinheit, um eine Freiformfläche oder um ein gekrümmtes optisches Element. Die Optikeinheit ist derart ausgebildet, dass das erste Bild auf der lichtdurchlässigen Projektionsfläche projiziert werden kann. Die lichtdurchlässige Projektionsfläche ist insbesondere Teil einer Frontscheibe beziehungsweise Fahrzeugscheibe des Kraftfahrzeugs. Somit kann das erste Bild beispielsweise im Sichtfeld des Fahrers des Kraftfahrzeugs dargestellt werden.
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Die weitere Projektionsfläche kann ein Flächenbereich der Frontscheibe in Schwarzdruck, ähnlich eines Black-Print-Display, sein.
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Zusätzlich ist die Bilderzeugungseinheit ausgebildet, das zum ersten Bild verschiedene beziehungsweise unterschiedliche zweite Bild bereitzustellen beziehungsweise zu erzeugen. Im Gegensatz basiert das zweite Bild auf einem P-polarisiertem Licht, so dass die beiden Bilder unterschiedliche Polarisationen beziehungsweise Polarisationsarten aufweisen. Insbesondere kann mit den beiden Bildern ein jeweiliger verschiedener Informationsinhalt beziehungsweise Informationsgehalt dem Fahrer oder einem Beifahrer des Kraftfahrzeugs visuell dargestellt werden.
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Des Weiteren kann die Bilderzeugungseinheit ausgebildet sein, das erste Bild und das zweite Bild gleichzeitig zu erzeugen. Die Optikeinheit kann zusätzlich ausgebildet sein, das zweite Bild auf der zur lichtdurchlässigen Projektionsfläche verschiedenen weiteren Projektionsfläche darzustellen. Insbesondere können die Projektionsflächen an beziehungsweise in verschiedenen Bereichen einer Frontscheibe angeordnet beziehungsweise ausgebildet sein. Somit können im Sichtfeld des Fahrers und/oder des Beifahrers an zwei verschiedenen Positionen beziehungsweise Bereichen die beiden verschiedenen Bilder, insbesondere gleichzeitig, angezeigt werden. Die Optikeinheit, welche zum einen für das erste Bild reflektierbar ausgebildet ist, kann für das zweite Bild, welches P-polarisiert ist, transmissiv beziehungsweise durchlässig ausgebildet sein. Somit weist die Optikeinheit verschiedene Bereiche beziehungsweise Eigenschaften auf, so dass S-polarisiertes Licht beispielsweise reflektiert werden kann und P-polarisiertes Licht durchgelassen beziehungsweise durchgestrahlt werden kann.
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Die Optikeinheit kann eine transreflektive Eigenschaft aufweisen. Die Optikeinheit kann für S-polarisiertes Licht reflektiv und für ein P-polarisiertes Licht transmissiv ausgebildet sein.
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Bei einem P-polarisierten Licht handelt es sich um ein TM (transversal magnetisch)-polarisiertes Licht. Ein P-polarisiertes Licht liegt dann vor, wenn die Richtung des magnetischen Feldes senkrecht zu der durch Einfallvektor und Flächennormalen aufgespannte Ebene liegt. Somit kann ein P-polarisiertes Licht auch als parallelpolarisiertes Licht bezeichnet werden. Bei einem S-polarisierten Licht handelt es sich beispielsweise um ein TE (transversal elektrisch)-polarisiertes Licht. Hiervon spricht man dann, wenn das elektrische Feld senkrecht auf der Einfallebene steht. Somit kann das S-polarisierte Licht auch als senkrecht-polarisiertes Licht bezeichnet werden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Head-up-Display eine erste Beleuchtungseinheit zum Beaufschlagen eines ersten Teilbereichs einer Rückseite der Bilderzeugungseinheit mit Licht für das Bereitstellen des ersten Bildes aufweist. Zusätzlich weist das Head-up-Display eine zur ersten Beleuchtungseinheit verschiedene zweite Beleuchtungseinheit zum Beaufschlagen eines zum ersten Teilbereich verschiedenen zweiten Teilbereichs der Rückseite der Bilderzeugungseinheit mit Licht für das Bereitstellen des zweiten Bildes auf. Durch die zwei verschiedenen Beleuchtungseinheiten kann die Bilderzeugungseinheit derart betrieben werden, dass das erste Bild als auch das zweite Bild erzeugt werden kann. Somit können mit einer Bilderzeugungseinheit zwei verschiedene Bilder im Sichtfeld des Fahrers und/oder des Beifahrers angezeigt werden. Folglich kann das vorgeschlagene Head-up-Display vielfältig genutzt werden und kann insbesondere bauraumoptimierter im Kraftfahrzeug verwendet beziehungsweise integriert werden. Beispielsweise kann die erste Beleuchtungseinheit für das Erzeugen beziehungsweise Bereitstellen eines S-polarisierten Lichts verwendet werden. Die zweite Beleuchtungseinheit kann für das Erzeugen beziehungsweise Bereitstellen von P-polarisiertem Licht verwendet werden.
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Die Rückseite der Bilderzeugungseinheit, welche eine von einer Bildausgangsseite beziehungsweise Lichtauslassseite der Bilderzeugungseinheit gegenüberliegenden Seite ist, können die Beleuchtungseinheiten angeordnet sein. Somit kann die Bilderzeugungseinheit rückseitig mit einem jeweiligen Licht beaufschlagt werden, um ein jeweils verschieden polarisiertes Licht zu erzeugen beziehungsweise bereitzustellen. Die erste und die zweite Beleuchtungseinheit können beispielsweise als Backlight-Systeme bezeichnet werden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Bilderzeugungseinheit an ihrer Bilderzeugungsseite einen ersten Bilderzeugungsbereich zum Bereitstellen des ersten Bildes und einem zum ersten Bilderzeugungsbereich verschiedenen zweiten Bilderzeugungsbereich zum Bereitstellen des zweiten Bildes aufweist. Somit kann durch eine Bilderzeugungseinheit beziehungsweise Bildgeber die Funktionalität für ein Head-up-Display geschaffen werden, dass verschiedene Bilder erzeugt werden können. Diese Bilder können insbesondere mit Hilfe der Bilderzeugungseinheit gleichzeitig erzeugt und für den Nutzer im Sichtfeld dargestellt werden. Hierzu sind die beiden Bilderzeugungsbereiche vorteilhaft, da mittels der beiden Bilderzeugungsbereiche verschiedene beziehungsweise verschiedenartige Bilder mit ein und derselben Bilderzeugungseinheit erzeugt werden können. Insbesondere kann der erste Bilderzeugungsbereich dazu verwendet werden, um S-polarisiertes Licht für das erste Bild zu erzeugen. Der zweite Bilderzeugungsbereich kann wiederum zum Bereitstellen des zweiten Bilds, welches P-polarisiert ist, verwendet werden.
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Beispielsweise kann der erste Bilderzeugungsbereich durch die erste Bilderzeugungseinheit mit Licht versorgt werden. Der zweite Bilderzeugungsbereich kann wiederum mit Hilfe der zweiten Bilderzeugungseinheit mit Licht versorgt werden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an dem zweiten Bilderzeugungsbereich eine Verzögerungsplatte angeordnet ist, wobei die Verzögerungsplatte ausgebildet ist, ein Licht, welches von dem zweiten Bilderzeugungsbereich abgestrahlt wird, in das P-polarisierte Licht, auf welchem das zweite Bild basiert, umzuwandeln. Somit kann insbesondere das Head-up-Display kompakter ausgestaltet werden, da zunächst durch die Bilderzeugungseinheit zwei verschiedene Bilder basierend auf einem S-polarisierten Licht bereitgestellt werden kann. Durch Verwendung der Verzögerungsplatte beziehungsweise Wellenplatte beziehungsweise „Half Wafe Plate“ kann das S-polarisierte Licht in ein P-polarisiertes Licht umgewandelt werden. Beispielsweise kann die Verzögerungsplatte in Bezug zu der Bilderzeugungsseite außen an dem zweiten Bilderzeugungsbereich angeordnet sein. Somit kann ein entsprechender Lichtstrahl zunächst den zweiten Bilderzeugungsbereich und anschließend die Verzögerungsplatte durchdringen, bevor dieser außerhalb der Bilderzeugungseinheit ausgestrahlt werden kann.
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In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Optikeinheit derart angeordnet beziehungsweise ausgebildet ist, dass das erste Bild an der Optikeinheit in Richtung der lichtdurchlässigen Projektionseinheit reflektierbar ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Optikeinheit derart beschaffen beziehungsweise ausgestaltet, dass diese für das erste Bild und somit für S-polarisiertes Licht reflektiv beziehungsweise rückstrahlend ist. Somit kann das erste Bild, welches auf die Optikeinheit und insbesondere auf eine Oberfläche der Optikeinheit trifft beziehungsweise auftrifft, in Richtung der Projektionsfläche reflektiert werden, wodurch das erste Bild im Sichtfeld eines Fahrers und/oder Beifahrers dargestellt werden kann.
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In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Head-up-Display ein erstes Optikelement, mit welchem das erste Bild und/oder das zweite Bild von der Bilderzeugungseinheit in Richtung der Optikeinheit reflektierbar ist, aufweist. Bei dem ersten Optikelement kann es sich um einen Spiegel, Spiegelelement oder um einen Umlenkspiegel handeln. Dieser kann derart ausgerichtet sein, dass das erste und/oder zweite Bild der Bilderzeugungseinheit in Richtung der Optikeinheit reflektiert werden kann. Insbesondere kann die Bilderzeugungseinheit und das erste Optikelement ausgehend von der Bilderzeugungsseite der Bilderzeugungseinheit gegenüberliegen, so dass die von der Bilderzeugungseinheit abgestrahlten beziehungsweise ausgesendeten Strahlen in Richtung des ersten Optikelements ausgestrahlt werden, so dass diese an dem ersten Optikelement reflektiert werden können und zwar in Richtung der Optikeinheit.
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Somit kann das Head-up-Display noch bauraumeinsparender im Kraftfahrzeug verwendet werden, da die Lichtstrahlen ausgehend von der Bilderzeugungseinheit nicht direkt zur Optikeinheit abgestrahlt werden können, sondern indirekt mit Hilfe des ersten Optikelements. Somit kann ein kompakter Aufbau des Head-up-Displays erreicht werden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass in einem in Bezug zu einem Strahlengang des zweiten Bildes hinter der Optikeinheit liegender Bereich ein zweites Optikelement angeordnet ist, wobei das zweite Optikelement ausgebildet ist, das durch die Optikeinheit transmittierte zweite Bild in Richtung der weiteren Projektionsfläche zu reflektieren. Dem entsprechend kann P-polarisiertes Licht beziehungsweise P-polarisierte Lichtstrahlen, welche durch die Optikeinheit hindurch gelassen wurde, in Richtung der weiteren Projektionsfläche projiziert werden. Somit befindet sich das zweite Optikelement in Bezug zum Strahlengang des zweiten Bildes, welches von der Bilderzeugungseinheit direkt oder über das erste Optikelement in Richtung der Optikeinheit ausgestrahlt wurde, hinter der Optikeinheit beziehungsweise in einem rückwärtigen Bereich der Optikeinheit. Somit kann ein P-polarisierter Lichtstrahl, welcher durch die Optikeinheit hindurch gelassen wurde, anschließend in Richtung der weiteren Projektionsfläche reflektiert werden.
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Bei dem zweiten Optikelement kann es sich um einen Umlenkspiegel, Spiegel, Linse oder ein anderweitiges optisch-reflektierendes Element handeln.
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In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Bilderzeugungseinheit und die Optikeinheit in einem zu einer Umgebung des Head-up-Displays hin geschlossenen Gehäuse angeordnet sind, wobei das Gehäuse ein in Richtung der Projektionsflächen lichtdurchlässiges Gehäuseteil aufweist. Somit können die Komponenten und insbesondere alle Komponenten des Head-up-Displays in einem Gehäuse gegenüber Schäden, Staub, Wasser oder sonstigen Schäden geschützt werden. Durch das Gehäuse kann das Head-up-Display beispielsweise im Bereich eines Armaturenbretts oder einer Instrumententafel positioniert beziehungsweise angeordnet werden. Der Gehäuseteil des Gehäuses beziehungsweise die Seite des Gehäuses, welcher sich in Richtung der Projektionsflächen, also in Richtung der Frontscheibe erstreckt, kann lichtdurchlässig sein, so dass die Bilder auf den Projektionsflächen dargestellt werden können.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Head-up-Display nach dem vorherigen Aspekt oder einer vorteilhaften Weiterbildung daraus, wobei das Head-up-Display im Bereich einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Somit kann das vorhin geschilderte Head-up-Display in dem soeben geschilderten Kraftfahrzeug verwendet werden.
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Vorzugsweise ist das Head-up-Display im Bereich einer Instrumententafel beziehungsweise eines Armaturenbretts des Kraftfahrzeugs angeordnet. Dann kann ein benachbart zu der Instrumententafel sitzender Nutzer des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs, mittels des Head-up-Displays in sein Blickfeld projizierte Bilder sehr einfach wahrnehmen, wenn der Nutzer, insbesondere der Fahrer, durch die Frontscheibe oder Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs hindurch in die Umgebung des Kraftfahrzeugs blickt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Head-up-Displays, wobei mit einer Bilderzeugungseinheit ein erstes Bild, welches auf einem S-polarisierten Licht basiert und ein zum ersten Bild verschiedenes zweites Bild, welches auf einem P-polarisierten Licht basiert, erzeugt wird und mit einer Optikeinheit das erste Bild auf einer lichtdurchlässigen Projektionsfläche und das zweite Bild auf einer zur lichtdurchlässigen Projektionsfläche verschiedenen weiteren Projektionsfläche projiziert wird.
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Somit kann ein Head-up-Display geschaffen werden, welches zwei Anzeigebereiche enthält, so dass zwei verschiedene Bilder auf zwei verschiedenen Projektionsflächen, insbesondere im Sichtfeld des Fahrers, dargestellt werden können.
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Insbesondere kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren ein Head-up-Display nach einem der vorhergehenden Aspekte oder einer vorteilhaften Weiterbildung daraus ausgeführt beziehungsweise betrieben werden.
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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele eines Aspekts sind als vorteilhafte Ausführungsbeispiele eines anderen Aspekts oder aller anderen Aspekte anzusehen.
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Insbesondere kann das Head-up-Display und das Kraftfahrzeug Mittel aufweisen, um das vorgeschlagene Verfahren auszuführen.
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Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.
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Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. Eine Prozessorschaltung der Prozessoreinrichtung kann z.B. zumindest eine Schaltungsplatine und/oder zumindest ein SoC (System on Chip) aufweisen.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Head-up-Displays beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Als eine weitere Lösung umfasst die Erfindung auch ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer oder einen Computerverbund diesen veranlassen, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Das Speichermedium kann z. B. zumindest teilweise als ein nicht-flüchtiger Datenspeicher (z. B. als eine Flash-Speicher und/oder als SSD - solid state drive) und/oder zumindest teilweise als ein flüchtiger Datenspeicher (z. B. als ein RAM - random access memory) ausgestaltet sein. Das Speichermedium kann aber auch beispielsweise als sogenannter Appstore-Server im Internet betrieben sein. Durch den Computer oder Computerverbund kann eine Prozessorschaltung mit zumindest einem Mikroprozessor bereitgestellt sein. Die Befehle können als Binärcode oder Assembler und/oder als Quellcode einer Programmiersprache (z. B. C) bereitgestellt sein.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (1) eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Head-up-Displays.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In der 1 ist stark schematisiert ein Kraftfahrzeug 1 gezeigt, welches ein Head-up-Display 2 aufweist. In der 1 ist des Weiteren eine Bilderzeugungseinheit 3 sowie eine Optikeinheit 4 dargestellt. Diese sind in einer schematischen Seitenansicht beispielsweise gezeigt. Hierbei ist das Kraftfahrzeug 1 in einer Ebene geschnitten dargestellt, welche parallel zu einer Ebene ist, die durch die Fahrzeughochachse z und die Fahrzeuglängsachse x aufgespannt ist.
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Die Fahrzeughochachse z, die Fahrzeuglängsachse x sowie die Fahrzeugquerachse y sind in der 1 durch ein Koordinatensystem veranschaulicht. Jedoch sind die durch diese Achsen angegebenen Orientierungen im Hinblick auf die tatsächliche Anordnung des Head-up-Displays 2 in dem Kraftfahrzeug 1 schematisch aufzufassen und lediglich zur Veranschaulichung angegeben.
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Das Head-up-Display 2 kann in dem Kraftfahrzeug 1 im Bereich einer Instrumententafel 5 angeordnet sein, welche in 1 ebenfalls lediglich stark schematisiert und nicht im Hinblick auf ihre tatsächliche Gestalt und ihre Abmessungen realistisch wiedergegeben ist. In Richtung der Fahrzeughochachse z oberhalb der Instrumententafel 5 beziehungsweise einem Armaturenbrett befindet sich eine Frontscheibe 6 des Kraftfahrzeugs 1, welche ebenfalls lediglich schematisch und ausschnittsweise dargestellt ist. Die Frontscheibe 6 kann beispielsweise als Windschutzscheibe bezeichnet werden.
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Insbesondere zeigt die 1 eine schematische Anordnung für das Head-up-Display 2, bei dem das Head-up-Display 2 sowohl das eigentliche virtuelle Bild als auch das Bild für die Anzeige im Schwarzdruck einer Scheibe beziehungsweise Frontscheibe 6 erzeugt. Somit erfüllt das erfindungsgemäße Head-up-Display zwei Funktionen, nämlich das Anzeigen beziehungsweise Darstellen von zwei verschiedenen Bildern an der Frontscheibe 6.
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Die Bilderzeugungseinheit 3, welche als Bildgeber bezeichnet werden kann, kann ein erstes Bild 7 und ein zweites Bild 8 bereitstellen beziehungsweise erzeugen. Somit können diese beiden Bilder 7, 8 in einem Sichtfeld eines Betrachters 9, insbesondere eines Fahrzeugfahrers und/oder Beifahrers des Kraftfahrzeugs 1, dargestellt werden. Somit können vor allem einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 im Betrieb des Head-up-Displays 2 mehrere Informationen in Form von verschiedenen Bildern angezeigt beziehungsweise dargestellt werden. Hierbei werden die Bilder 7, 8 beispielsweise virtuell an der Frontscheibe 6 projiziert beziehungsweise dargestellt.
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Um die zwei verschiedenen beziehungsweise unterschiedlichen Bilder 7, 8 im Bereich der Frontscheibe 6 anzeigen lassen zu können, kann die Bilderzeugungseinheit 3 derart ausgestaltet sein, dass die zwei verschiedenen Bilder 7, 8 mit je einer verschiedenen Polarisationsart, Polarisationsrichtung und/oder Polarisationseigenschaft erzeugbar sind. Hierzu kann beispielsweise das erste Bild 7 auf Basis eines S-polarisierten Lichts 10 erzeugt werden. Dem gegenüber kann das zweite Bild 8 auf Basis eines P-polarisierten Lichts 11 erzeugt werden.
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In der 1 ist das S-polarisierte Licht 10 und das P-polarisierte Licht 11 durch Linien (Lichtstrahlen) dargestellt. Des Weiteren ist schematisch ein Strahlengang 12 von der Bilderzeugungseinheit 3 hin zu der Frontscheibe 6 und von der Frontscheibe 6 hin zu dem Betrachter 9 schematisch durch Linien veranschaulicht.
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Die Optikeinheit 4 kann beispielsweise als Asphäre beziehungsweise große Asphäre ausgebildet sein. Die Optikeinheit 4 ist insbesondere derart ausgestaltet, dass sie das erste Bild 7 auf eine lichtdurchlässige Projektionsfläche 13, also auf einen vorgegebenen beziehungsweise bestimmten Bereich der Frontscheibe 6, projizieren kann. Dies erfolgt insbesondere mittels Reflexion des S-polarisierten Lichts beziehungsweise Lichtstrahlen 10 an der Optikeinheit 4. Des Weiteren ist die Optikeinheit 4 derart ausgestaltet, dass sie für das zweite Bild 8 beziehungsweise für das P-polarisiertes Licht 11 transmissiv beziehungsweise durchlässig ist, wodurch das zweite Bild 8 auf einer zur lichtdurchlässigen Projektionsfläche 13 verschiedenen weiteren Projektionsfläche 14 darstellbar ist. Bei der weiteren Projektionsfläche 14 kann es sich beispielsweise um ein Black-Print-Display beziehungsweise um einen Bereich der Frontscheibe 6 in Schwarzdruck handeln.
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Insbesondere kann die Bilderzeugungseinheit 3 als Display ausgebildet sein.
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Für die Bereitstellung beziehungsweise Erzeugung der beiden verschiedenen Bilder 7, 8 kann die Bilderzeugungseinheit 3 zweigeteilt beziehungsweise in zwei Bereiche aufgeteilt sein. Hierzu kann die Bilderzeugungseinheit 3 einen ersten Bilderzeugungsbereich 15 und einen dazu separaten beziehungsweise getrennten zweiten Bilderzeugungsbereich 16 aufweisen. Die Bereiche 15, 16 befinden sich insbesondere an einer Bilderzeugungsseite 17 der Bilderzeugungseinheit 3. Die Bilderzeugungsseite 17 kann in Fahrzeughochachse z betrachtet in Richtung der Frontscheibe 6 ausgerichtet sein.
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Der erste Bilderzeugungsbereich 15 dient zum Erzeugen beziehungsweise Bereitstellen des ersten Bildes auf Basis des S-polarisierten Lichts 10. Der zweite Bilderzeugungsbereich 16 dient zum Bereitstellen des zweiten Bildes 8 auf Basis eines P-polarisierten Lichts 11.
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Des Weiteren kann die Bilderzeugungseinheit 3 für das Erzeugen der unterschiedlichen Bilder 7, 8 zwei verschiedene Beleuchtungseinheiten 18, 19 aufweisen. Die erste Beleuchtungseinheit 18 kann einen ersten Teilbereich 20 der Bilderzeugungseinheit 3 mit Licht für das Bereitstellen des ersten Bildes 7 beaufschlagen. Die zweite Beleuchtungseinheit 19 kann einen zum ersten Teilbereich verschiedenen zweiten Teilbereich 21 mit Licht für das Bereitstellen des zweiten Bildes 8 beaufschlagen. Der erste Teilbereich 20 und der zweite Teilbereich 21 sind Bereiche der Rückseite 22 der Beleuchtungseinheit 3. Die Rückseite 22 ist insbesondere eine zur Bilderzeugungsseite 17 gegenüberliegende Seite.
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Die Beleuchtungseinheiten 18, 19 können beispielsweise als Backlight-Systeme ausgebildet sein. Hierbei kann die erste Beleuchtungseinheit 18 für eine HUD (Head-up-Display)-Anwendung und die zweite Beleuchtungseinheit 19 für die BPD (Black-Print-Display)-Anwendung ausgelegt sein.
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Beispielsweise kann die Bilderzeugungseinheit 3 derart ausgebildet sein, dass sie S-polarisiertes Licht erzeugt. Hierzu kann in dem zweiten Bilderzeugungsbereich 16 eine Verzögerungsplatte 23 beziehungsweise eine Wellenplatte beziehungsweise „Half Wave Plate“ angeordnet sein. Diese ist insbesondere an der äußersten Seite beziehungsweise Oberfläche der Bilderzeugungsseite 17 angeordnet. Die Verzögerungsplatte ist derart ausgebildet, dass beispielsweise S-polarisiertes Licht in ein P-polarisiertes Licht umgewandelt werden kann. Somit kann die Bilderzeugungseinheit 3 noch einfacher ausgestaltet werden.
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Die von der Bilderzeugungseinheit 3 ausgestrahlten Lichtstrahlen beziehungsweise das Licht 10, 11 kann von einem ersten Optikelement 24 beziehungsweise einem Umlenkspiegel in Richtung der Optikeinheit 4 reflektiert beziehungsweise gelenkt werden. Je nach Ausgestaltung des Head-up-Displays 2 kann das erste Optikelement 24 verwendet werden oder je nach Anordnung kann auf dieses auch verzichtet werden.
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Die Optikeinheit 4, welche im einfachsten Fall als Spiegel ausgebildet sein kann, kann aus einem Glas bestehen, welches die Eigenschaften hat, für S-polarisiertes Licht reflektiv und für P-polarisiertes Licht transmittiv zu wirken. Trifft nun das S-polarisierte Licht 10 auf die Optikeinheit 4, so kann dieses in Richtung der Frontscheibe 6 und insbesondere der Projektionsfläche 13 reflektiert werden. An der Projektionsfläche 13 wiederum ist das erste Bild 7 als virtuelles Bild für den Betrachter 9 dargestellt beziehungsweise erscheint dort für den Betrachter 9.
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Die Optikeinheit 4 kann beispielsweise derart optisch ausgelegt werden, dass an der Projektionsfläche 13 ein vergrößertes, weit entfernt liegendes virtuelles Bild 7 mit einer Eyebox, welche insbesondere nur für den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 ausgelegt sein kann, entsteht.
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Das P-polarisierte Licht 11 geht durch die Optikeinheit 4 hindurch und kann hinter der Optikeinheit 4 mittels eines zweiten Optikelements 25 in Richtung der weiteren Projektionsfläche 14 gelenkt beziehungsweise reflektiert werden. Somit liegt im betreffenden Strahlengang 12 von der Bilderzeugungseinheit 3 in Richtung des Betrachters 9 hinter der Optikeinheit 4 das zweite Optikelement 25 vor, welches beispielsweise als Spiegel beziehungsweise Umlenkspiegel ausgebildet sein kann. Insbesondere befindet sich das zweite Optikelement 25 in einem hinter der Optikeinheit 4 liegenden Bereich 26. In Bezug zu der Fahrzeughochachse z kann die weitere Projektionsfläche 14 in einem tieferliegenden Bereich der Frontscheibe 6 in Bezug zu der Projektionsfläche 13 angeordnet sein. Die weitere Projektionsfläche 14 kann transparent oder auch als Schwarzdruckbereich ausgebildet sein. Das an der weiteren Projektionsfläche 14 dargestellte zweite Bild 8 kann ein vergrößertes, naheliegendes virtuelles Bild mit einer Eyebox, welche für den Fahrer und Beifahrer des Fahrzeugs 1 ausgebildet sein kann, darstellen. Somit können unterschiedliche virtuelle Bilder 7, 8 innerhalb eines Head-up-Displays 2 in einem geschlossenen Bauraum dargestellt werden. Die Bilderzeugung der verschiedenen Bilder 7, 8 erfolgt durch einen Bildgeber, also die Bilderzeugungseinheit 3.
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Das Head-up-Display 2 kann beispielsweise ein Gehäuse 27 aufweisen. In dem Gehäuse 27 kann beispielsweise die Bilderzeugungseinheit 3, die Optikeinheit 4, das erste Optikelement 24 und/oder das zweite Optikelement 25 angeordnet sein. Durch das Gehäuse 27 können diese vor allem sensiblen optischen Einheiten vor Staub, Dreck und Wasser geschützt werden. Um die Bilder und insbesondere die Lichter 10, 11 an die Frontscheibe 6 projizieren zu können, weist das Gehäuse 27 ein in Richtung der Projektionsflächen 13, 14 lichtdurchlässiges Gehäuseteil 28 auf. Insbesondere handelt es sich bei dem Gehäuseteil 28 um den Bereich des Gehäuses 27, welcher in Fahrzeughochachse z zu der Frontscheibe 6 nach oben hin gerichtet ist. Das Gehäuseteil 28 kann beispielsweise als transparentes Display, „Glare Trap“ und/oder „Cover Glas“ ausgebildet sein.
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BEZUGSZEICHENLISTE:
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Head-up-Display
- 3
- Bilderzeugungseinheit
- 4
- Optikeinheit
- 5
- Instrumententafel
- 6
- Frontscheibe
- 7, 8
- erstes und zweites Bild
- 9
- Betrachter
- 10
- S-polarisiertes Licht
- 11
- P-polarisiertes Licht
- 12
- Strahlengang
- 13
- lichtdurchlässige Projektionsfläche
- 14
- weitere Projektionsfläche
- 15, 16
- erster und zweiter Bilderzeugungsbereich
- 17
- Bilderzeugungsseite
- 18, 19
- erste und zweite Beleuchtungseinheit
- 20, 21
- erster und zweiter Teilbereich
- 22
- Rückseite
- 23
- Verzögerungsplatte
- 24
- erstes Optikelement
- 25
- zweites Optikelement
- 26
- hinter der Optikeinheit liegender Bereich
- 27
- Gehäuse
- 28
- lichtdurchlässiges Gehäuseteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3598201 A1 [0004]
- WO 2018101552 A2 [0005]
