WO2006072527A1 - Head-up-display für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2006072527A1
WO2006072527A1 PCT/EP2005/056571 EP2005056571W WO2006072527A1 WO 2006072527 A1 WO2006072527 A1 WO 2006072527A1 EP 2005056571 W EP2005056571 W EP 2005056571W WO 2006072527 A1 WO2006072527 A1 WO 2006072527A1
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image
emitter unit
unit
correction parameter
parameter set
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PCT/EP2005/056571
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Britta Lind
Bernd Ludewig
Ralf Mayer
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements

Definitions

  • the invention relates to a method for installing a head-up display in a motor vehicle, wherein the head-up display has an emitter unit which emits a beam path ge ⁇ reflected on a downstream surface in a sensing area, which emitter unit in the motor vehicle attached to storage points.
  • the invention relates to an arrangement with an emitter unit of a head-up display in the above-described training and a motor vehicle with a similar arrangement.
  • So-called head-up displays are nowadays ver ⁇ individually installed in production vehicles and allow the driver to record information that are usually displayed in the field of other instruments, without averting the view of the traffic.
  • the mirrored by means of the emitter unit of the head-up display on the windshield representation shows in the perception ⁇ rich the driver as a virtual image, which is from a driver's perspective in about 2, 5 m distance above the hood.
  • the optical quality of the spat turned on the windshield ⁇ apply image can because only minor differences Ge ⁇ ometrie the windscreen, a significantly negative influence flus s suffering.
  • a Beseiti ⁇ supply this error cause were extremely low production and installation tolerances for the windshield and the Karos ⁇ series require. Apart from the limit of the technically possible lower dimensional, positional and dimensional tolerances for the windshield and the Karos series for economic vantage points in the foreseeable future excluded. This results in the requirement that the emitter unit to the ⁇ If units belonging to the bearing points of the emitter unit geometrically resulting from the arrangement of the windshield, in the interest of good optical quality of the virtual BiI- the suit.
  • a head-up display for a motor vehicle is already known from the German patent application 10 2004 050 574.8, wel ⁇ ches having an optical element influencing the beam path downstream of an image generating unit and in this way allows corrections of the virtual image displayed in the perception area.
  • this arrangement does not solve the problem of high volume of manual adjustment for mass production.
  • the invention has taken on the task of simplifying the installation of a head-up display in a motor vehicle, in particular ⁇ with respect to a series production and thereby to make the s a Display with optically good image quality in the perception area is displayed.
  • the invention proposes, in a first step, to directly or indirectly measure the geometric relationships of the emitter unit, the area and the perception area that are relevant for the display in the perception area, in a second step from the results of FIG Determine measurement, a specific to the individual motor vehicle correction parameter set in a third step, the correction parameter set of the emitter unit to übermit ⁇ stuffs and in that the emitter unit based on the correction parameter set change in a fourth step, a wave front of the emit ⁇ oriented beam path in such a way that the displayed in the perception area actual image corresponds to a target image ent ⁇ .
  • the invention proposes an arrangement with an emitter unit of a head-up display in the aforementioned manner, in which the emitter unit with a data ⁇ memory in data-transmitting connection and an input interface is provided, which is designed such that it is the reading and writing access to the data memory, wherein in the data memory, a correction parameter set is stored and the emitter unit ⁇ is designed such that the emitter unit based on the correction parameter set changes the wavefront of the emitted beam path in the manner that s in the Wahr ⁇ perception area displayed actual image corresponds to a target image.
  • a motor vehicle is proposed with the above-described arrangement.
  • the method according to the invention can also be used for adjusting a head-up display already installed in a motor vehicle.
  • the beam path is mirrored from the emitter unit, it is regularly the windshield of the motor vehicle ⁇ .
  • the emitter unit Need Beer ⁇ Strengthens for the spatial fixing in the motor vehicle Lagerpunk- te, which may also be formed flat and preferential ⁇ , according to the spatial attachment task comprises three bearing points.
  • a critical aspect of the invention lies in the fact that a specially s zifischer correction parameter set from the geometric ratios of the emitter unit, the surface and the percep ⁇ is determined mung range of an evaluation unit for each motor vehicle.
  • a particular advantage of the invention is the suitability of the method according to the invention for the Serienfertigungprozprozes s of motor vehicles at the same time excellent optical quality of the displayed virtual image.
  • the measures for changing the wavefront can expediently relate to the control of the display, which makes the subsequent effort of any optics for changing the wavefront of the beam path either dispensable, or at least reduced.
  • the control can with advantage be relieved, if a the display in the beam path ordered optics changes the wavefront of the beam path with the aim that the displayed virtual image is freed from unwanted ⁇ distortions from distortions of the windshield.
  • wesent ⁇ union arrangements for modifying the wavefront relate to driving of a light-illuminated or self emitt Schlieren- the displays of the image forming unit and / or the Verstel ⁇ lung or a downstream optics. at least one optical element.
  • An input interface and a data memory for storing the correction parameter set allow the flexible handling of the correction parameter set and a production-ready adjustment of the beam path, which finally leads to the display of a virtual image.
  • Correction parameter set resp. The change in the wavefront of the beam path exiting the emitter unit lies in the possibility of electronic predistortion in such a way that video data corresponding to a pre-image is changed on the basis of the correction parameter set to a representation with ⁇ means of the image generation unit - ie by means of the display regularly used in selbiger be that the wavefront of the emerging beam path to an on ⁇ show the Iststoryes in the sensing area leads, corresponding to the egg nem target image.
  • the target image is one here
  • Target state from which the displayed I ststory - ie the actual state of the perceptible display - may differ only within the limits of defined tolerances.
  • Another, equally expedient solution for implementing the specifications from the correction parameter set by means of the emitter unit is to provide an adjustable optics on the Emit ⁇ territt, which is the image generating unit downstream and in the fourth step in a determined by the correction parameter set the optics such to adjust that emanating from the emitter unit wavefront of the emitted beam path changes so that in the perception area an actual image is perceptible, which corresponds to the target image.
  • a particularly advantageous further development of the invention shown SEN method provides in the first step, an indirect method of measurement in front, in which the emitter unit emits a reference image in the sensing area, an optical sensor receives the displayed actual image of the reference image and in the second step, from a comparison of I ststoryes with a reference image of the reference image of the correction parameter set is ermit ⁇ telt.
  • an external evaluation unit can be used advantageously.
  • the arrangement according to the invention provides that the emitter unit for adjusting the optics, which is arranged downstream of the image generating unit, has piezoelectric actuators or stepping motors.
  • ⁇ SSIG if the optics are mounted.
  • the optics can be expedient to make the optics rotatable.
  • Diffractive optical elements are often constructed in the manner of a Fresnel lens, wherein in the particular application of the invention an asymmetric structure at least partially compensates for the regular aspherical shape of the windshield.
  • the use of the diffractive optical element is associated with beha ⁇ nately low optical losses and a great space savings.
  • modern manufacturing processes enable mass production of these elements despite extremely complicated individualized design, which is possible by means of standardized specifications.
  • a particularly flexible and space-saving, yet efficient arrangement is obtained if, in addition to the first diffractive element, a second diffractive optical element is arranged, in particular if these are arranged and mounted in mutually parallel planes, preferably in mutually different directions.
  • roaring success ⁇ ge respect to the optical quality of the image in a space saving arrangement can be achieved when the optical system is configured as a catadioptric element or includes such an element.
  • the arrangement of Minim ⁇ tens or a mirror in the beam path between the image forming unit and the surface. enables the windshield light the folding of the beam path, whereby the desired distance is ⁇ results of the virtual image from the perspective of the bet ⁇ rachters.
  • the arrangement of a lens or a lens ⁇ segment in the beam path between the image forming unit and the surface or. Windscreen can additionally enhance the quality of the virtual image.
  • an inventive correction of the display ⁇ image also by means of a deformability of a mirror in the imaging unit downstream optics done.
  • the mirror can be mounted on an adjusting element, which is preferably driven by a piezo actuator or by an electric motor and can deform the mirror and hold it in a specific shape.
  • the mirror is this preference as designed as free-form mirror ⁇ .
  • FIG. 1 shows the sequence of the method according to the invention
  • step 1 shows the schematic flow of the process of the invention, comprising four consecutive steps 1, 2, 3, 4.
  • the geometrical conditions of the beam path 6 are prepared starting from a Emit ⁇ terech 5, mirrored at a surface WS respectively.
  • Windscreen ⁇ disc determined in a perception area 7.
  • the emitter unit 5 and the surface WS are in their combined as a head-up display 9 part of a symbol represents ⁇ motor vehicle provided 8.
  • the emitter unit 5 is mounted with ⁇ means of a mounting 10 at mounting points 11 on the motor vehicle.
  • the reflective surface WS is a Windshield buildin also on the motor vehicle 8 ⁇ Untitled, is located in a specific spatial position to the emitter unit 5, and further has a for the motor vehicle 8 individual-specific shape due to the manufacturing process and mounting on.
  • the illustration of FIG. 1 shows an indirect way of determining the geometric relationships of the beam path 6, which provides that the emitter unit 5 emits a reference image 15, which is mirrored on the surface WS in the perception region 7 of an optical sensor 16.
  • the reference image 15 in this case consists of a grid pattern and allows an evaluation 17 a comparison of the recording of the virtual image 18 from the optical sensor 16 - ie the actual image - with a reference image of the reference image 15. In this way determines the evaluation unit 17, starting from the known video data of the reference image 15 - that is the original image - and the virtual image - ie the actual image - the Ab ⁇ education characteristic of the head-up display 9 including the surface WS.
  • the evaluation unit 17 determines a correction parameter set K in the second step 2.
  • the evaluation unit 17 transfers the correction parameter set K to the emitter unit 5.
  • the emitter unit 5 changes on the basis of the correction parameter set K by means of the image generation unit 31
  • the detailed representation of the optics 32 shows two mutually parallel planes 40, 41 arranged and mounted diffractive optical elements 42, 43, a first diffractive optical element 42 and a second diffractive optical element 43, wherein the two diffractive optical elements 42, 43 perpendicular to the Beam path 6 are arranged in their area-like design.
  • the two diffractive optical elements 42, 43 by means of a respective piezoelectric actuator 44, 45 in the plane 40, 41 of their arrangement or. Shaped storage.
  • the correction parameter set K is the input quantity both for the electronic predistortion of an original image 30 into an image generated by the image generation unit 31 by means of a fluoroscopic display.
  • the wavefront 20 is obtained from the original image 30 in such a manner that a not-shown display of the image forming unit 31, an image - thus a ver ⁇ supplementaltes archetype - represents, by means of which presentation it is evidence ⁇ at a fluoroscopic the wavefront of the beam path.
  • the data memory 50 is connected to an input interface 60 in ⁇ connection, by means of which the correction parameter set K may be replaced by a modified correction parameter set K. 1

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbau eines Head-up-Displays (9) in einem Kraftfahrzeug (8). Schon geringfügige Abweichungen in der Geometrie der Windschutzscheibe, beispielsweise auf Grund des Einbaus in die Karosserie des Kraftfahrzeuges (8), haben einen erheblich negativen Einfluss auf die optische Qualität des dem Betrachter (21) angezeigten virtuellen Bildes (18). Hier schafft die Erfindung mittels eines Verfahrens und einer speziell an dieses Verfahren angepassten Anordnung Abhilfe, indem in einem ersten Schritt (1) die maßgeblichen geometrischen Verhältnisse ermittelt werden, in einem zweiten Schritt (2) hieraus ein für das einzelne Kraftfahrzeug (8) spezifischer Korrekturparametersatz (K) ermittelt wird, in einem dritten Schritt (3) Einstellungen an einer Emittereinheit (5) auf der Basis des Korrekturparametersatzes (K) verändert werden, so dass das angezeigte virtuelle Bild (18) einem Sollzustand entspricht.

Description

Beschreibung
Head-up-Display für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbau eines Head- up-Displays in ein Kraftfahrzeug, wobei das Head-up-Display eine Emittereinheit aufweist, welche einen Strahlengang ge¬ spiegelt an einer nachgeordneten Fläche in einen Wahrnehmungsbereich emittiert , welche Emittereinheit in dem Kraft- fahrzeug an Lagerpunkten angebracht ist . Daneben betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einer Emittereinheit eines Head- Up-Displays in vorbeschriebener Ausbildung und ein Kraftfahrzeug mit einer ebensolchen Anordnung .
So genannte Head-Up-Displays werden heutzutage bereits ver¬ einzelt in Serienfahrzeuge eingebaut und ermöglichen es dem Fahrer, Informationen aufzunehmen, welche üblicherweise im Bereich des sonstiger Instrumente angezeigt werden, ohne den Blick von dem Verkehrsgeschehen abzuwenden . Die mittels der Emittereinheit des Head-up-Displays an der Windschutzscheibe eingespiegelte Darstellung zeigt sich in dem Wahrnehmungsbe¬ reich dem Fahrer als virtuelles Bild, das sich aus Fahrerperspektive in etwa 2 , 5 m Entfernung über der Motorhaube befindet .
Die optische Qualität des an der Windschutzscheibe eingespie¬ gelten Bildes kann auf Grund nur geringfügig abweichender Ge¬ ometrie der Windschutz scheibe einen erheblich negativen Ein- flus s erleiden . Die ungünstigen Abweichungen der Scheibengeo- metrie resultieren regelmäßig einerseits aus dem Fertigungs- prozess der Windschutz scheibe und andererseits aus der Monta¬ ge der Windschutzscheibe an dem Kraftfahrzeug . Eine Beseiti¬ gung dieser Fehlerursache würde extrem geringe Fertigungs- und Einbautoleranzen für die Windschutzscheibe und die Karos¬ serie erfordern . Abgesehen von der Grenze des technisch möglichen sind geringere Form-, Lage- und Maßtoleranzen für die Windschutzscheibe und die Karos serie aus wirtschaftlichen Ge- Sichtspunkten in absehbarer Zeit ausgeschlossen . Hieraus ergibt sich das Erfordernis , die Emittereinheit an die Gegeben¬ heiten, die aus der Anordnung der Windschutzscheibe zu den Lagerpunkten der Emittereinheit geometrisch resultieren, im Interesse einer guten optischen Qualität des virtuellen BiI- des anzupassen .
Aus der deutschen Patentanmeldung 10 2004 050 574.8 ist bereits ein Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug bekannt, wel¬ ches einen den Strahlengang beeinflussendes optisches Element nachgeordnet einer Bilderzeugungseinheit aufweist und auf diese Weise Korrekturen des im Wahrnehmungsbereich angezeigten virtuellen Bildes ermöglicht . Diese Anordnung löst jedoch nicht das Problem des für die Serienfertigung zu hohen Aufwandes der manuellen Justage .
Ausgehend von den Problemen und Nachteilen des Standes der Technik hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, den Einbau eines Head-up-Displays in ein Kraftfahrzeug, insbeson¬ dere im Hinblick auf eine Serienfertigung zu vereinfachen und dabei so zu gestalten, das s eine Darstellung mit optisch guter Abbildungsqualität in dem Wahrnehmungsbereich angezeigt wird .
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung vor, in einem ersten Schritt die für die Anzeige im Wahrnehmungsbereich maßgeblichen geometrischen Verhältnisse der Emittereinheit, der Fläche und des Wahrnehmungsbereiches direkt oder indirekt zu messen, in einem zweiten Schritt aus den Ergebnissen der Messung ein für das einzelne Kraftfahrzeug spezifischen Korrekturparametersatz zu ermitteln, in einem dritten Schritt den Korrekturparametersatz an die Emittereinheit zu übermit¬ teln und dass in einem vierten Schritt die Emittereinheit auf Basis des Korrekturparametersatzes eine Wellenfront des emit¬ tierten Strahlengangs in der Weise verändert, dass das in dem Wahrnehmungsbereich angezeigte Istbild einem Sollbild ent¬ spricht .
Daneben schlägt die Erfindung eine Anordnung mit einer Emittereinheit eines Head-up-Displays in der eingangs genannten Weise vor, bei welchem die Emittereinheit mit einem Daten¬ speicher in datenübertragender Verbindung steht und eine Eingabeschnittstelle vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass sie den lesenden und schreibenden Zugriff auf den Datenspeicher ermöglicht, wobei in dem Datenspeicher ein Korrekturparametersatz gespeichert ist und die Emittereinheit der¬ art ausgebildet ist, dass die Emittereinheit auf Basis des Korrekturparametersatzes die Wellenfront des emittierten Strahlengangs in der Weise verändert, das s das in dem Wahr¬ nehmungsbereich angezeigte Istbild einem Sollbild entspricht . In weiterer Nebenordnung wird ein Kraftfahrzeug mit der vorbeschriebenen Anordnung vorgeschlagen .
Unter dem Einbau eines Head-Up-Displays ist sowohl die End¬ montage einer Serienfertigung als auch die Nachrüstung eines Head-Up-Displays zu verstehen . Außerdem kann das erfindungs¬ gemäße Verfahren auch zur Justage eines bereits in einem Kraftfahrzeug eingebauten Head-Up-Displays angewendet werden . Bei der Fläche, an der der Strahlengang aus der Emittereinheit gespiegelt wird, handelt es sich regelmäßig um die Wind¬ schutzscheibe des Kraftfahrzeuges . Die Emittereinheit benö¬ tigt zur räumlichen Fixierung in dem Kraftfahrzeug Lagerpunk- te, welche auch flächig ausgebildet sein können und vorzugs¬ weise entsprechend der räumlichen Befestigungsaufgabe drei Lagerpunkte umfasst . Ein entscheidender Aspekt der Erfindung liegt in der Tatsache, das s für jedes Kraftfahrzeug ein spe- zifischer Korrekturparametersatz aus den geometrischen Verhältnissen der Emittereinheit, der Fläche und des Wahrneh¬ mungsbereiches von einer Auswerteeinheit ermittelt wird. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist die Eignung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Serienfertigungsprozes s von Kraftfahrzeugen bei gleichzeitig hervorragender optischer Qualität des angezeigten virtuellen Bildes .
Auf Grund des erfindungsgemäßen Korrekturparametersatzes und der Vorkehrungen an der Emittereinheit, die eine Anpas sung der Wellenfront des emittierten Strahlengangs auf dieser Ba¬ sis ermöglichen, wird die Berücksichtigung der individuellen Fahrzeuggeometrie erheblich erleichtert .
Die Vorkehrungen bzw . Mittel an der Emittereinheit zur Verän- derung der Wellenfront des Strahlenganges können hierbei im
Sinne der Erfindung unterschiedlich ausgebildet sein und auch mehrere Maßnahmen umfassen . Hierbei sind zunächst diejenigen Konstruktionen hervorzuheben, welche ein Display aufweisen, welches entweder durchleuchtet wird oder selbst generiertes Licht emittiert und das Ursprung des Strahlenganges ist, der schließlich zur Anzeige eines virtuellen Bildes führt . Diese Anordnungen sind robust, vorteilhaft einfach anzusteuern bei gleichzeitig verhältnismäßig preisgünstiger Umsetzung . Die Vorkehrungen zur Veränderung der Wellenfront können zweckmä- ßig schon die Ansteuerung des Displays betreffen, was den nachfolgenden Aufwand einer etwaigen Optik zur Veränderung der Wellenfront des Strahlengangs entweder entbehrlich macht, zumindest aber reduziert . Die Ansteuerung kann mit Vorteil entlastet werden, wenn eine dem Display im Strahlengang nach- geordnete Optik die Wellenfront des Strahlengangs mit dem Ziel verändert, dass das angezeigte virtuelle Bild von unge¬ wollten Verzerrungen aus Verwerfungen der Windschutzscheibe befreit ist .
Zusammenfassend betreffen die im Sinne der Erfindung wesent¬ lichen Vorkehrungen zur Veränderung der Wellenfront eine Ansteuerung eines durchleuchteten oder selbst Licht emittieren- den Displays der Bilderzeugungseinheit und/oder die Verstel¬ lung einer nachgeordneten Optik bzw . mindestens eine optischen Elementes .
Eine Eingabeschnittstelle und ein Datenspeicher zur Speiche- rung des Korrekturparametersatzes ermöglichen den flexiblen Umgang mit dem Korrekturparametersatz und eine serientaugliche Justage des Strahlenganges , der schließlich zur Anzeige eines virtuellen Bildes führt .
Eine besonders vorteilhafte Weise der Berücksichtigung des
Korrekturparametersatzes bzw . der Veränderung der Wellenfront des aus der Emittereinheit austretenden Strahlenganges liegt in der Möglichkeit einer elektronischen Vorverzerrung in der Weise, dass einem Urbild entsprechende Videodaten auf Basis des Korrekturparametersatzes derart zu einer Darstellung mit¬ tels der Bilderzeugungseinheit - also mittels des regelmäßig in selbiger eingesetzten Displays - verändert werden, dass die Wellenfront des austretenden Strahlengangs zu einer An¬ zeige des Istbildes in dem Wahrnehmungsbereich führt, die ei- nem Sollbild entspricht . Das Sollbild gibt hierbei einen
Sollzustand vor, von dem das angezeigte I stbild - also der Istzustand der wahrnehmbaren Anzeige - nur im Rahmen definierter Toleranzen abweichen darf . Eine andere, ebenfalls zweckmäßige Lösung zur Umsetzung der Vorgaben aus dem Korrekturparametersatz mittels der Emittereinheit besteht darin, eine verstellbare Optik an der Emit¬ tereinheit vorzusehen, die der Bilderzeugungseinheit nachge- ordnet ist und im vierten Schritt in einer von dem Korrekturparametersatz bestimmten Weise die Optik derart zu verstellen, dass die von der Emittereinheit ausgehende Wellenfront des emittierten Strahlengangs sich so verändert, dass in dem Wahrnehmungsbereich ein Istbild wahrnehmbar ist, welches dem Sollbild entspricht .
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens sieht in dem ersten Schritt eine indirekte Messmethode vor, bei der die Emittereinheit ein Referenzbild in den Wahrnehmungsbereich emittiert, eine optische Sensorik das angezeigte Istbild des Referenzbildes aufnimmt und in dem zweiten Schritt aus einem Vergleich des I stbildes mit einem Sollbild des Referenzbildes der Korrekturparametersatz ermit¬ telt wird . Zur Ermittlung des Korrekturparametersatzes kann eine externe Auswerteeinheit vorteilhaften Einsatz finden .
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw . der erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, dass die Emittereinheit zur Verstellung der Optik, die der Bilderzeu- gungseinheit nachgeordnet ist, piezoelektrische Aktuatoren oder Schrittmotore aufweist . Damit die Verstellung der Optik stets präzise und reproduzierbar geschieht, ist es zweckmä¬ ßig, wenn die Optik verschiebbar gelagert ist . In gleicher Weise kann es zweckmäßig sein, die Optik verdrehbar zu Ia- gern . Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Optik als difraktives optisches Element ausgestaltet ist . Difraktive optische Elemente sind häufig in der Art einer Fresnel-Linse aufgebaut , wobei in der besonderen Anwendung der Erfindung ein asymmetrischer Aufbau die regelmäßig asphärische Gestalt der Windschutzscheibe zumindest teilweise kompensiert . Der Einsatz des difraktiven optischen Elementes geht mit verhält¬ nismäßig niedrigen optischen Verlusten und einer großartigen Platzersparnis einher . Darüber hinaus ermöglichen moderne Fertigungsverfahren eine Massenproduktion dieser Elemente trotz äußerst komplizierter individualisierter Gestaltung, die mittels standardisierter Vorgaben möglich ist . Eine besonders flexible und Platz sparende, gleichwohl leistungsfä- hige Anordnung ergibt sich, wenn neben dem ersten difraktiven Element ein zweites difraktives optisches Element angeordnet ist, insbesondere, wenn diese in zueinander parallelen Ebenen vorzugsweise in zueinander unterschiedlichen Richtungen verschieblich angeordnet und gelagert sind. Bei entsprechender Ausbildung der difraktiven optischen Elemente können typische Verformungen der Windschutzscheibe mittels einer Relativverschiebung der difraktiven optischen Elemente zueinander und zu dem Strahlengang kompensiert werden . Besonders gute Erfol¬ ge hinsichtlich der optischen Qualität der Abbildung bei gleichzeitig Platz sparender Anordnung können erzielt werden, wenn die Optik als katadioptrisches Element ausgestaltet ist oder ein solches Element umfasst . Die Anordnung von mindes¬ tens einem Spiegel im Strahlengang zwischen der Bilderzeugungseinheit und der Fläche bzw . der Windschutzscheibe ermög- licht die Faltung des Strahlenganges , wodurch sich der ange¬ strebte Abstand des virtuellen Bildes aus der Sicht des Bet¬ rachters ergibt . Die Anordnung einer Linse oder eines Linsen¬ segmentes im Strahlengang zwischen der Bilderzeugungseinheit und der Fläche bzw . Windschutzscheibe kann die Erhöhung der Qualität des virtuellen Bildes zusätzlich unterstützen .
Mit Vorteil kann eine erfindungsgemäße Korrektur des Anzeige¬ bildes auch mittels einer Verformbarkeit eines Spiegels in der der Bilderzeugungseinheit nachgeordneten Optik erfolgen . Hierzu kann der Spiegel an einem Stellelement gelagert sein, welches vorzugsweise piezo-aktuatorisch oder elektromotorisch angetrieben ist und den Spiegel verformt und in einer be- stimmten Form halten kann . Der Spiegel ist hierbei vorzugs¬ weise als Freiformspiegel gestaltet .
Die Erfindung und sämtliche hier beschriebenen Weiterbildungen und deren Kombinationen finden bevorzugten Einsatz an ei- nem Kraftfahrzeug, wobei das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil hat, die Automatisierung der Serienfertigung zu unterstützen .
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Aus- führungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung zur Verdeutlichung näher beschrieben . Es zeigt :
Figur 1 den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens des
Einbaus einer erfindungsgemäßen Anordnung umfassend eine Emittereinheit eines Head-up-Displays und eine
Windschutzscheibe .
Figur 1 zeigt den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassend vier aufeinander folgende Schritte 1 , 2 , 3, 4. In dem ersten Schritt 1 werden die geometrischen Verhältnisse des Strahlenganges 6 ausgehend von einer Emit¬ tereinheit 5, gespiegelt an einer Fläche WS bzw . Windschutz¬ scheibe bis in einen Wahrnehmungsbereich 7 ermittelt . Die Emittereinheit 5 und die Fläche WS sind in ihrem Zusammenwir- ken als Head-Up-Display 9 Bestandteil eines symbolisiert dar¬ gestellten Kraftfahrzeuges 8. Die Emittereinheit 5 ist mit¬ tels einer Befestigung 10 an Lagerpunkten 11 an dem Kraftfahrzeug 8 angebracht . Die spiegelnde Fläche WS ist eine Windschutzscheibe, ebenfalls an dem Kraftfahrzeug 8 befes¬ tigt , befindet sich in einer bestimmten räumlichen Lage zu der Emittereinheit 5 und weist darüber hinaus eine für das Kraftfahrzeug 8 individual-spezifische Form auf Grund des Fertigungsprozesses und der Montage auf . Die Darstellung der Figur 1 zeigt einen indirekten Weg der Ermittlung der geometrischen Verhältnis se des Strahlenganges 6 , der vorsieht, dass die Emittereinheit 5 ein Referenzbild 15 emittiert , welches gespiegelt an der Fläche WS im Wahrnehmungsbereich 7 von ei- ner optischen Sensorik 16 aufgenommen wird. Das Referenzbild 15 besteht hierbei aus einem Gittermuster und erlaubt einer Auswerteeinheit 17 eine Gegenüberstellung der Aufnahme des virtuellen Bildes 18 aus der optischen Sensorik 16 - also dem Istbild - mit einem Sollbild des Referenzbildes 15. Auf diese Weise ermittelt die Auswerteeinheit 17 ausgehend von den bekannten Videodaten des Referenzbildes 15 - also dem Urbild - und dem virtuellen Bild - also dem Istbild - die Ab¬ bildungscharakteristik des Head-Up-Displays 9 einschließlich der Fläche WS .
Aus einem Vergleich des Istbildes mit dem Sollbild ermittelt die Auswerteeinheit 17 in dem zweiten Schritt 2 einen Korrekturparametersatz K .
In dem dritten Schritt 3 übergibt die Auswerteeinheit 17 den Korrekturparametersatz K an die Emittereinheit 5.
In dem vierten Schritt 4 des erfindungsgemäßen Verfahrens verändert die Emittereinheit 5 auf Basis des Korrekturparame- tersatzes K das von der Bilderzeugungseinheit 31 mittels
Durchleuchtung eines Displays erzeugte Bild bzw . die Wellen¬ front 20 des ausgesendeten Strahlengangs 6, so das s das in dem Wahrnehmungsbereich 7 für einen Betrachter 21 wahrnehm- bare Istbild bzw . virtuelle Bild 18 einem Sollbild ent¬ spricht . Hierzu kommen zwei unterschiedliche Methoden zum Einsatz , nämlich einerseits eine elektronische Vorverzerrung - auch "Warping" genannt - des von der Bilderzeugungsein- heit 31 mittels Durchleuchtung eines Displays erzeugten Bil¬ des bzw . der Wellenfront 20 des von der Emittereinheit ausge¬ henden Strahlengangs 6 im Verhältnis zu dem Urbild 30 bzw . den Videodaten und andererseits eine Verstellung einer sich an eine Bilderzeugungseinheit 31 anschließenden Optik 32.
Die Detaildarstellung der Optik 32 zeigt zwei in zueinander parallelen Ebenen 40 , 41 angeordnete und gelagerte difraktive optische Elemente 42 , 43, ein erstes difraktives optisches Element 42 und ein zweites difraktives optisches Element 43 , wobei die beiden difraktiven optischen Elemente 42 , 43 senkrecht zu dem Strahlengang 6 in ihrer flächenartigen Ausbildung angeordnet sind. In zueinander unterschiedlichen Richtungen sind die beiden difraktiven optischen Elemente 42 , 43 mittels jeweils eines piezoelektrischen Aktuators 44 , 45 in der Ebene 40 , 41 ihrer Anordnung bzw . Lagerung verschieblich ausgebildet . Auf diese Weise lassen sich Verfahrwege x, y der beiden difraktiven optischen Elemente 42 , 43 relativ zueinander und zu dem Strahlengang 6 realisieren, wobei die difraktiven optischen Elemente 42 , 43 in ihrer Fresnel-Linsen-arti- gen Gestaltung typische Verformungen der Windschutzscheibe während der Montage kompensierend ausgebildet sind . Im weite¬ ren Verlauf des Strahlenganges 6 befindet sich eine bündelnde Linse 47. Im Anschluss an die Linse 47 ist ein katadioptri- sches Element 48 angeordnet, welches im einfallenden Strah- lengang 6 auf einen nachfolgend angeordneten Spiegel 49 wirft . Die Verstellwege der difraktiven optischen Elemente 42 , 43 sind abhängig von dem Korrekturparametersatz K . Der Korrekturparametersatz K ist Eingangsgröße sowohl für die elektronische Vorverzerrung von einem Urbild 30 in ein von der Bilderzeugungseinheit 31 mittels Durchleuchtung eines Displays erzeugten Bildes bzw . eine Wellenfront 20 des ausge- sendeten Strahlengangs 6 als auch für die Verstellung der beiden difraktiven optischen Elemente 42 , 43 und wird hierzu aus einem Datenspeicher 50 zur Ablage des Korrekturparametersatzes K ausgelesen . Die Wellenfront 20 ergibt sich aus dem Urbild 30 in der Weise, dass ein nicht näher dargestelltes Display der Bilderzeugungseinheit 31 ein Bild - also ein ver¬ ändertes Urbild - darstellt, mittels welcher Darstellung bei einer Durchleuchtung die Wellenfront des Strahlengangs er¬ zeugt wird. Der Datenspeicher 50 steht mit einer Eingabe¬ schnittstelle 60 in Verbindung, mittels derer der Korrektur- parametersatz K von einem geänderten Korrekturparametersatz K 1 ersetzt werden kann .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Einbau eines Head-up-Displays ( 9 ) in ein Kraftfahrzeug, wobei das Head-up-Display ( 9 ) eine Emit¬ tereinheit (5 ) aufweist, welche einen Strahlengang ( 6 ) gespiegelt an einer nachgeordneten Fläche (WS ) in einen Wahrnehmungsbereich ( 7 ) emittiert, welche Emittereinheit (5 ) in dem Kraftfahrzeug ( 8 ) an Lagerpunkten ( 11 ) ange¬ bracht ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in einem ersten Schritt ( 1 ) die für die Anzeige im Wahr¬ nehmungsbereich ( 7 ) maßgeblichen geometrischen Verhältnisse der Emittereinheit ( 5 ) , der Fläche (WS ) und des Wahrnehmungsbereiches ( 7 ) gemes sen werden, in einem zweiten Schritt ( 2 ) aus den Ergebnis sen der Messung ein für das einzelne Kraftfahrzeug ( 8 ) spezifi¬ scher Korrekturparametersatz (K) ermittelt wird, in einem dritten Schritt ( 3 ) der Korrekturparametersatz (K) an die Emittereinheit (5 ) übermittelt wird, in einem vierten Schritt ( 4 ) die Emittereinheit (5 ) auf Basis des Korrekturparametersatzes (K) eine Wellenfront des Strahlengangs ( 6 ) in der Weise verändert, dass das in dem Wahrnehmungsbereich ( 7 ) angezeigte Istbild einem Sollbild entspricht .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , das s in dem ersten Schritt ( 1 ) die re¬ lative Lage des für die Einspiegelung maßgeblichen Bereiches der Fläche (WS ) zu den Lagerpunkten ( 11 ) vermes¬ sen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , das s die Emittereinheit ( 5 ) im vierten Schritt ( 4 ) eine elektronische Vorverzerrung in der Wei¬ se vornimmt, dass ausgehend von Videodaten, die einem Urbild entsprechen, in einer von dem Korrekturparametersatz (K) bestimmten Weise die Wellenfront des Strahlen- gangs ( 6 ) verändert wird, dass das in dem Wahrnehmungs¬ bereich ( 7 ) angezeigte Istbild einem Sollbild ent¬ spricht .
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Emittereinheit (5 ) eine verstellbare Optik (32 ) nachgeordnet einer Bilder¬ zeugungseinheit (31 ) aufweist und im vierten Schritt ( 4 ) in einer von dem Korrekturparametersatz (K) bestimmten Weise die Optik (32 ) derart verstellt wird, dass die von der Emittereinheit (5 ) erzeugte Wellenfront des Strah- lenganges ( 6 ) sich derart verändert , dass das in dem
Wahrnehmungsbereich ( 7 ) angezeigte Istbild einem Sollbild entspricht .
5. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s in dem ersten Schritt ( 1 ) die Emittereinheit (5 ) ein Referenzbild ( 15 ) in den Wahrneh¬ mungsbereich ( 7 ) emittiert , eine optische Sensorik ( 16 ) das angezeigte Istbild des Referenzbildes ( 15 ) aufnimmt und in dem zweiten Schritt (2 ) aus einem Vergleich des Istbildes mit einem Sollbild des Referenzbildes ( 15 ) der Korrekturparametersatz (K) ermittelt wird .
6. Verfahren nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die Optik ( 32 ) verschiebbar gela¬ gert ist .
7. Verfahren nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die Optik ( 32 ) verdrehbar ausge¬ bildet ist .
8. Verfahren nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , das s die Optik ( 32 ) als difraktives opti sches Element ( 42 , 43 ) ausgestaltet i st .
9. Verfahren nach Anspruch 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s ein zweites difraktives optis ches Element ( 43 ) neben einem ersten difraktiven Element ( 42 ) angeordnet ist .
10. Verfahren nach Anspruch 9 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die difraktiven opti schen Elemente ( 42 , 43 ) in zueinander parallelen Ebenen ( 40 , 41 ) angeordnet sind .
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die difraktiven optischen Elemente ( 42 , 43 ) in zueinander unterschiedlichen Richtungen (x, y) vers chiebbar gelagert sind .
12. Verfahren nach Anspruch 4 , 6 oder 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die Optik ( 32 ) als ka- tadioptri sche Optik ( 48 ) ausgestaltet ist .
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s im Strahlen¬ gang ( 6 ) zwis chen der Bilderzeugungseinheit ( 31 ) und der Fläche (WS ) mindestens ein Spiegel ( 49 ) angeordnet ist .
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s im Strahlen¬ gang ( 6 ) zwischen der Bilderzeugungseinheit ( 31 ) und der Fläche (WS ) eine Linse ( 47 ) oder ein Linsensegment ange- ordnet ist .
15. Anordnung mit einer Emittereinheit (5 ) eines Head-Up- Displays ( 9 ) für ein Kraftfahrzeug ( 8 ) , welche einen ei¬ nem Zwischenbild ( 20 ) entsprechenden Strahlengang ( 6 ) gespiegelt an einer nachgeordneten Fläche (WS ) in einen Wahrnehmungsbereich ( 7 ) emittiert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Emittereinheit (5 ) mit einem Datenspeicher (50 ) in datenübertragender Verbindung steht und eine Eingabeschnittstelle ( 60 ) vorgesehen ist, die den lesenden und schreibenden Zugriff auf den Datenspeicher (50 ) ermöglicht, wobei in dem Datenspei¬ cher (50 ) ein Korrekturparametersatz (K) gespeichert ist und die Emittereinheit (5 ) derart ausgebildet ist, das s die Emittereinheit (5 ) auf Basis des Korrekturparameter¬ satzes (K) eine Wellenfront des Strahlengangs ( 6 ) in der Weise verändert, dass das in dem Wahrnehmungsbereich ( 7 ) angezeigte Istbild einem Sollbild entspricht .
16. Anordnung nach Anspruch 15 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die Emittereinheit ( 5 ) eine Bil¬ derzeugungseinheit (31 ) aufweist und die Emittereinheit (5 ) so ausgebildet ist , dass sie die Bilderzeugungsein¬ heit (31 ) derart ansteuert , das s einem Urbild entspre¬ chende, an die Emittereinheit ( 5 ) übermittelte Videoda¬ ten in einer von dem Korrekturparametersatz (K) bestimmten Weise zu einem von der Bilderzeugungseinheit ( 31 ) emittierten Wellenfront des Strahlengang ( 6 ) elektro¬ nisch vorverzerrt wird, so dass das in dem Wahrnehmungs- bereich ( 7 ) angezeigte I stbild einem Sollbild ent¬ spricht .
17. Anordnung nach Anspruch 16 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die Emittereinheit ( 5 ) eine ver- stellbare Optik ( 32 ) nachgeordnet einer Bilderzeugungs¬ einheit ( 31 ) aufweist und derart ausgebildet ist , das s in einer von dem Korrekturparametersatz (K) bestimmten Weise die Optik ( 32 ) derart verstellt wird, das s die Wellenfront des von der Emittereinheit ( 5 ) erzeugten Strahlengangs ( 6 ) sich derart verändert , so das s das in dem Wahrnehmungsbereich ( 7 ) angezeigte I stbild einem Sollbild entspricht .
18. Anordnung nach Anspruch 17 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die Optik ( 32 ) verschiebbar ange- ordnet ist .
19. Anordnung nach Anspruch 18 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die Optik ( 32 ) verdrehbar ist .
20. Anordnung nach Anspruch 19 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die Optik ( 32 ) als difraktives opti sches Element ( 42 , 43 ) ausgestaltet i st .
21. Anordnung nach Anspruch 20 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s ein zweites difraktives optis ches Element ( 43 ) benachbart zu einem ersten difraktiven Ele¬ ment ( 42 ) angeordnet i st .
22. Anordnung nach Anspruch 21 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die difraktiven opti schen Elemen- te ( 42 , 43 ) in zueinander parallelen Ebenen ( 40 , 41 ) angeordnet sind .
23. Anordnung nach Anspruch 22 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die difraktiven opti schen Elemen- te ( 42 , 43 ) in verschiedene Richtungen (x, y) vers chieb¬ bar gelagert sind .
24. Anordnung nach Anspruch 22 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s die Optik ( 32 ) mindestens eine katadioptrische Optik ( 48 ) umfas st .
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 24 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s im Strahlen¬ gang ( 6 ) zwis chen der Bilderzeugungseinheit ( 31 ) und der Fläche (WS ) mindestens ein Spiegel ( 49 ) angeordnet ist .
26. Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 24 , d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das s im Strahlen¬ gang ( 6 ) zwis chen der Bilderzeugungseinheit ( 31 ) und der Fläche (WS ) eine Linse ( 47 ) oder ein Linsensegment ange¬ ordnet ist .
27. Anordnung nach Anspruch 25 , d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , das s der Spiegel ( 49 ) verformbar aus¬ gebildet ist und ansteuerbare Stellelemente ( 70 ) vorge¬ sehen sind, die so ausgebildet und an dem Spiegel ange¬ ordnet sind, das mittels derer der Spiegel derart ver¬ formbar i st , das s das in dem Wahrnehmungsbereich ( 7 ) an- gezeigte I stbild einem Sollbild entspricht .
28. Kraftfahrzeug ( 8 ) mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bi s 26.
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