WO2007107515A1 - Head-up display, in particular for a motor vehicle - Google Patents

Head-up display, in particular for a motor vehicle Download PDF

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WO2007107515A1
WO2007107515A1 PCT/EP2007/052514 EP2007052514W WO2007107515A1 WO 2007107515 A1 WO2007107515 A1 WO 2007107515A1 EP 2007052514 W EP2007052514 W EP 2007052514W WO 2007107515 A1 WO2007107515 A1 WO 2007107515A1
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WO
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combiner
image
light source
display according
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PCT/EP2007/052514
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Kai Hohmann
Thomas Martin
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Continental Automotive Gmbh
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    • G02B27/01—Head-up displays
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    • G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility

Definitions

  • Head-up display in particular for a motor vehicle
  • the invention relates to a head-up display, in particular for a motor vehicle.
  • head-up displays are known from the prior art with an image generator and a combiner, in which the image generator has a light source and generates image information and the combiner generates the image generated by the image generator
  • Imaging equipment vacuum fluorescence displays and organic light-emitting LEDs known. Disadvantage of the head-up displays with liquid crystal display is the poor contrast ratio between the displayed information and the image background. Disadvantage of the head-up displays with Vaku ⁇ umfluoreszenzdisplay or organic light-emitting diode are their low overall brightness and their low Auf ⁇ solution.
  • Object of the present invention is therefore to provide a head-up display of the aforementioned type, which has a high image ⁇ resolution.
  • the image forming unit comprises a field of movable micromirrors, which are independently movable and can take at least two different positions, and thus the light of the light source depending on the position either in a beam path to the combiner is reflected individually or in a different direction.
  • a dot matrix is achieved, wherein, depending on the position of the micromirrors, the light from the light source reaches or does not reach the combiner via the individual micromirrors. So a very strong contrast is achievable.
  • the field with the movable micromirrors can, for example, have 800 rows each with 480 micromirrors arranged next to one another.
  • a dot matrix can be reached whose number of points corresponds to the number of micromirrors.
  • matrix fields with 1.5 million pixels or more can also be provided.
  • the contrast should not be so extreme in individual cases, it is possible, for example, to change the individual pixels several times depending on the desired brightness in the position, so that the light of the individual pixels in the time course only partially reaches the combiner and thus the brightness lower fails.
  • micromirrors are pivotable.
  • micromirrors can take only two different positions ⁇ , the structure of the adjustment of the mirror and the control of the micromirror is particularly easy to Sieren reali ⁇ .
  • the beam path can be optimized. If a lens is also arranged in a beam path between the micromirrors and the combiner, the display surface can be enlarged. If a translucent screen is in the optical path between the micro-mirrors and the combiner arranged and the image information generated by means of the micro mirror is Siert focus on the screen, and the image thus obtained is reflected directly or via Spie ⁇ gel to the combiner and so as virtual image is the range of positions from which NEN one can perceive the virtual image outside of the motor vehicle from within the motor vehicle, especially ver ⁇ enlarged.
  • the light source is particularly simple when it emits monochrome light of a color. But then only a monochrome representation is possible. If the light source emits monochrome light of different colors sequentially, multicolor display is possible. Here, the available colors are successively sent to the micromirrors one after the other. The human eye superimposes these individual colors when the change between the individual colors is faster than the resolving power of the human eye.
  • an aforementioned light source is a light source, which sends different colored light via alternating color filters of different colors. As a result, only one light source is required, but also additional different color filters.
  • an adjustable mirror is arranged in the beam path between the imaging device and the combiner, so that the position of the virtual image and the perception can be changed ness of head-up displays, which at ⁇ adjustment to different sized driver is easily possible.
  • a further improvement in the imaging characteristics is achieved is that in the beam path between the light source and the micro-mirrors is a second optical lens arranged ⁇ which orients the light rays of the light source in parallel.
  • Fig. 1 a motor vehicle in partial cross-section with a
  • FIG. 2 shows a schematic diagram for explaining the basic mode of operation of the micromirrors
  • FIG. 3 shows the detail A of FIG. 1, FIG.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a picture generating device of a device according to the invention
  • FIG. 5 shows a third variant of an image generation device of a head-up display according to the invention.
  • Fig. 1 to 4 detects a motor vehicle 1 with a wind ⁇ protective plate 2 with an integrated combiner 3, a Bilderzeu ⁇ restriction device 4, mirrors 5, 6, a motorist K and a virtual image Y.
  • An image to be displayed is derzeugungsleaned in the BiI- generated and mirrored on the mirrors 5 and 6 on the Combiner3, so that the motorist K can perceive the Informati ⁇ on represented by the image generator ⁇ on as virtual image Y, here in the form of an arrow ⁇ men.
  • the Combiner3 may be a normal part of the windshield 2, a special configuration of the wind ⁇ windshield by the addition, for example, on or introduced sheets or as a separate component that is not shown here between the windshield 2 and the Driver is arranged. However, it is preferable to arrange the combiner in the area of the windshield.
  • FIG. 2 it 9b 9c detects a light source 7, an optical lens 8, micro-mirror 9a, a translucent image screen 10 and ⁇ pixels IIa, IIb, 11c and an eye of an observer A.
  • the micromirrors 9a to 9c can assume two various ⁇ dene positions, either a first position which is represented by the micro-mirrors 9a and 9c and a second position which is represented by the micro-mirror 9b.
  • the light from the light source 7 is tet 8 Gelei ⁇ through the lens and the result is a parallel beam, which forms the first part of the beam path S.
  • FIG. 3 shows, in addition to the components already described, a light source 12, a converging lens 13, a rotatable color filter wheel 14, a lens 15 and a field 16 with micro-mirrors.
  • the beam path S extends from the light source 12 via the converging lens 13 through the rotatable Farbfil ⁇ terrad 14 and the lens 15 via the field 16 with micromirrors on the mirror 5 and 6 on the combiner third
  • the rotatable color filter wheel 14 has, for example, three different color filters (14a, 14b, 14c), for example red, green and blue, through which the light of the light source 12 is deflected. alternately passes through. This results in red, grü ⁇ ne and blue frames in sequence, which can be perceived by the inertia of the human eye ⁇ union than simply superimposed image.
  • a multicolored depicting ⁇ development resulting images to be superimposed.
  • the corresponding colored pixels are mirrored against the combiner 3, so that the virtual image has corresponding colored pixels, if the corresponding
  • Micromirror are as in the first position shown in Fig. 2 for the micromirrors 9a and 9c, and the virtual image is dark at the pixels corresponding to the positions of the micromirrors occupying a second position corresponding to the position of that shown in Fig. 2 Micromirror 9b corresponds.
  • the image forming device shown in Fig. 4 differs from the image forming apparatus in Fig. 3 in that instead of the rotary color filter wheel a light ⁇ source is present, which is either monochrome or a plurality of differently colored monochrome partial light sources such as, for example, contain light-emitting diodes. If the light source 12 is monochrome, only one color can be displayed, in a multicolor light source, which is driven sequentially, successive monochrome pictorial representations that are überla ⁇ siege due to the inertia of the human eye and are perceived as multicolor with appropriate color selection.
  • a light ⁇ source is present, which is either monochrome or a plurality of differently colored monochrome partial light sources such as, for example, contain light-emitting diodes. If the light source 12 is monochrome, only one color can be displayed, in a multicolor light source, which is driven sequentially, successive monochrome pictorial representations that are überla ⁇ siege due to the inertia of
  • the imaging device illustrated in FIG. 5 differs from the imaging device illustrated in FIG. 3 in that a projection lens 17 and an at least partially transparent screen 18 are arranged in the beam path between the field 16 and the mirror 5. This creates a pictorial representation of the image information to be displayed already on the screen 18. This image is transmitted via the mirrors 5, 6 and the combiner 3 into the eye of a user. obachter mirrored so that it is perceptible as a virtual image outside ⁇ half of the motor vehicle. Is increased by this sharmlichen to ⁇ screen is achieved, that the area can perceive the vehicle from which one of the pictorial representation within the force, that is, for example, would change according to the mirror 6 without.
  • a projection lens 17 and a screen 18 can also be constructed in conjunction with a monochrome light source or with a light source consisting of a plurality of monochrome partial light sources, wherein in the case of a light source with a plurality of monochrome partial light sources, these are driven sequentially.

Abstract

In a head-up display, in particular for a motor vehicle, with an image production device (4) and a combiner (3), in which the image production device (4) has a light source (12, 12a) and produces image information and the combiner (3) superimposes the image information produced by the image production device (4) on the image of the real surroundings of the motor vehicle (1), so that for a driver (K) of a motor vehicle the image information can be perceived as a virtual image (Y) outside the motor vehicle (1), provision is made for the image production unit (4) to have a zone (16) with a plurality of moving micromirrors (9a to 9c) which can move independently of one another, assume at least two different positions, and reflect the light of the light source (12, 12a) depending on the position either individually into a beam path (S) to the combiner (3) or in another direction.

Description

Beschreibungdescription
Head-Up-Display, insbesondere für ein KraftfahrzeugHead-up display, in particular for a motor vehicle
Die Erfindung betrifft ein Head-Up-Display, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Aus dem Stand der Technik sind derartige Head-Up-Displays bekannt mit einer Bilderzeugungseinrichtung und einem Combiner, bei dem die Bilderzeugungseinrichtung eine Lichtquelle aufweist und eine Bildinformation erzeugt und der Combiner die von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugteThe invention relates to a head-up display, in particular for a motor vehicle. Such head-up displays are known from the prior art with an image generator and a combiner, in which the image generator has a light source and generates image information and the combiner generates the image generated by the image generator
Bildinformation im Bild der realen Umwelt des Kraftfahrzeuges überlagert, so dass für einen Kraftfahrer innerhalb des Kraftfahrzeugs die Bildinformation als virtuelles Bild außer¬ halb des Kraftfahrzeugs wahrnehmbar ist. Bekannte Bilderzeu- gungseinrichtungen verwenden ein transmissives hinterleuchte- tes Flüssigkristalldisplay. Die darzustellende Bildinformati¬ on wird auf dem Flüssigkristalldisplay dargestellt. Ein Kraftfahrer kann mittels des Combiners diese Bildinformation wahrnehmen, wobei diese Bildinformation als virtuelles Bild außerhalb des Kraftfahrzeugs erscheint. Weiterhin sind alsSuperimposed on image information in the image of the real environment of the motor vehicle, so that for a motorist within the motor vehicle, the image information as a virtual image outside ¬ half of the motor vehicle is perceptible. Known image forming devices use a transmissive backlit liquid crystal display. The Bildinformati be displayed ¬ on is displayed on the liquid crystal display. A motorist can perceive this image information by means of the combiner, this image information appearing as a virtual image outside the motor vehicle. Furthermore, as
Bilderzeugungseinrichtungen Vakuumfluoreszenzdisplays und organische lichtemittierende Leuchtdioden bekannt. Nachteil der Head-Up-Displays mit Flüssigkristalldisplay ist das schlechte Kontrastverhältnis zwischen der dargestellten Information und dem Bildhintergrund. Nachteil der Head-Up-Displays mit Vaku¬ umfluoreszenzdisplay oder organischer lichtemittierender Diode sind deren geringe Gesamthelligkeit und deren geringe Auf¬ lösung.Imaging equipment vacuum fluorescence displays and organic light-emitting LEDs known. Disadvantage of the head-up displays with liquid crystal display is the poor contrast ratio between the displayed information and the image background. Disadvantage of the head-up displays with Vaku ¬ umfluoreszenzdisplay or organic light-emitting diode are their low overall brightness and their low Auf ¬ solution.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Head-Up- Display der vorgenannten Art anzugeben, das eine hohe Bild¬ auflösung aufweist.Object of the present invention is therefore to provide a head-up display of the aforementioned type, which has a high image ¬ resolution.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Bilderzeugungs- einheit ein Feld von beweglichen Mikrospiegeln aufweist, die unabhängig voneinander bewegbar sind und mindestens zwei verschiedene Positionen einnehmen können, und so das Licht der Lichtquelle je nach Position entweder in einen Strahlengang zum Combiner einzeln einspiegelt wird oder in eine andere Richtung. Hierdurch wird eine Punktmatrix erreicht, wobei je nach Stellung der Mikrospiegel das Licht der Lichtquelle über die einzelnen Mikrospiegel zum Combiner gelangt oder nicht gelangt. So ist ein sehr starker Kontrast erreichbar. Das Feld mit den beweglichen Mikrospiegeln kann beispielsweise 800 Reihen mit jeweils 480 nebeneinander angeordneten Mikrospiegeln aufweisen. So ist eine Punktmatrix erreichbar, deren Anzahl von Punkten der Anzahl von Mikrospiegeln entspricht. Es können aber auch Matrixfelder mit 1,5 Millionen Bildpunkten oder mehr vorgesehen werden.This object is achieved in that the image forming unit comprises a field of movable micromirrors, which are independently movable and can take at least two different positions, and thus the light of the light source depending on the position either in a beam path to the combiner is reflected individually or in a different direction. As a result, a dot matrix is achieved, wherein, depending on the position of the micromirrors, the light from the light source reaches or does not reach the combiner via the individual micromirrors. So a very strong contrast is achievable. The field with the movable micromirrors can, for example, have 800 rows each with 480 micromirrors arranged next to one another. Thus, a dot matrix can be reached whose number of points corresponds to the number of micromirrors. However, matrix fields with 1.5 million pixels or more can also be provided.
Wenn der Kontrast in Einzelfällen nicht so extrem ausfallen soll, ist es beispielsweise möglich, die einzelnen Bildpunkte je nach gewünschter Helligkeit mehrfach in der Position zu verändern, so dass das Licht der einzelnen Bildpunkte im zeitlichen Verlauf nur teilweise auf den Combiner gelangt und so die Helligkeit niedriger ausfällt.If the contrast should not be so extreme in individual cases, it is possible, for example, to change the individual pixels several times depending on the desired brightness in the position, so that the light of the individual pixels in the time course only partially reaches the combiner and thus the brightness lower fails.
Eine besonders einfache Art der Positionsänderung wird da¬ durch erreicht, dass die Mikrospiegel verschwenkbar sind.A particularly simple way of changing the position is achieved by the fact that the micromirrors are pivotable.
Wenn die Mikrospiegel nur zwei verschiedene Positionen ein¬ nehmen können, ist der Aufbau der Verstellung der Spiegel und die Ansteuerung der Mikrospiegel besonders einfach zu reali¬ sieren .If the micromirrors can take only two different positions ¬, the structure of the adjustment of the mirror and the control of the micromirror is particularly easy to Sieren reali ¬.
Durch das Einfügen weiterer optischer Elemente zwischen dem Mikrospiegel und dem Combinerkann der Strahlengang optimiert werden. Wenn in einem Strahlengang zwischen den Mikrospiegeln und dem Combiner auch eine Linse angeordnet ist, kann die Darstellungsfläche vergrößert werden. Wenn im Strahlengang zwischen den Mikrospiegeln und dem Combiner ein durchscheinender Bildschirm angeordnet wird und die mittels der Mikro- Spiegel erzeugte Bildinformation auf dem Bildschirm fokus- siert wird, und das so erhaltene Bild direkt oder über Spie¬ gel an den Combiner gespiegelt wird und so als virtuelles Bild wahrnehmbar ist, ist der Bereich der Positionen, von de- nen man das virtuelle Bild außerhalb des Kraftfahrzeuges von innerhalb des Kraftfahrzeuges wahrnehmen kann, besonders ver¬ größert .By inserting further optical elements between the micromirror and the combiner, the beam path can be optimized. If a lens is also arranged in a beam path between the micromirrors and the combiner, the display surface can be enlarged. If a translucent screen is in the optical path between the micro-mirrors and the combiner arranged and the image information generated by means of the micro mirror is Siert focus on the screen, and the image thus obtained is reflected directly or via Spie ¬ gel to the combiner and so as virtual image is the range of positions from which NEN one can perceive the virtual image outside of the motor vehicle from within the motor vehicle, especially ver ¬ enlarged.
Wenn im Strahlengang zwischen der Bilderzeugungseinrichtung und dem Combiner ein asphärisch ausgebildeter Spiegel angeordnet wird, können Verzerrungen, die durch eine Wölbung der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges entstehen können, aus¬ geglichen werden.When an aspherical mirror formed is arranged in the beam path between the image forming means and the combiner, distortions that can be caused by a curvature of the windshield of the motor vehicle, can be offset from ¬.
Besonders einfach ist die Lichtquelle ausgestaltet, wenn sie monochromes Licht einer Farbe aussendet. Dann ist aber auch nur eine monochrome Darstellung möglich. Wenn die Lichtquelle monochromes Licht verschiedener Farben sequentiell aussendet, ist eine mehrfarbige Darstellung möglich. Hierbei werden nacheinander die vorhandenen Farben nacheinander zu den Mik- rospiegeln gesendet. Das menschliche Auge überlagert diese einzelnen Farben, wenn der Wechsel zwischen den einzelnen Farben schneller ist als das Auflösevermögen des menschlichen Auges.The light source is particularly simple when it emits monochrome light of a color. But then only a monochrome representation is possible. If the light source emits monochrome light of different colors sequentially, multicolor display is possible. Here, the available colors are successively sent to the micromirrors one after the other. The human eye superimposes these individual colors when the change between the individual colors is faster than the resolving power of the human eye.
Besonders einfach ist eine vorgenannte Lichtquelle zu reali¬ sieren, wenn die Lichtquelle mehrere Teillichtquellen in verschiedenen Farben aufweist, die sequentiell ansteuerbar sind. Dies können beispielsweise verschiedenfarbige Leuchtdioden sein. Bei einer Verwendung von einer roten, einer grünen und einer blauen Leuchtdiode kann beispielsweise nahezu die ge¬ samte Farbpalette dargestellt werden.It is particularly simple Sieren an aforementioned light source to reali ¬, when the light source has a plurality of light sources of different colors which are sequentially controlled. This can be, for example, different colored LEDs. When using a red, a green and a blue light emitting diode, the ge ¬ entire color palette, for example, almost be displayed.
Eine weitere Möglichkeit, eine vorgenannte Lichtquelle zu re¬ alisieren, ist eine Lichtquelle, welche verschiedenfarbiges Licht über abwechselnde Farbfilter verschiedener Farben sendet. Hierdurch ist nur eine Lichtquelle erforderlich, jedoch ebenfalls zusätzliche verschiedenfarbige Farbfilter.Another possibility for re ¬ alisieren an aforementioned light source is a light source, which sends different colored light via alternating color filters of different colors. As a result, only one light source is required, but also additional different color filters.
Wenn im Strahlengang zwischen der Bilderzeugungseinrichtung und dem Combiner ein verstellbarer Spiegel angeordnet ist, so dass die Position des virtuellen Bildes und der Wahrnehmbar- keit des Head-Up-Displays verändert werden kann, ist die An¬ passung an verschieden große Fahrer leicht möglich.If an adjustable mirror is arranged in the beam path between the imaging device and the combiner, so that the position of the virtual image and the perception can be changed ness of head-up displays, which at ¬ adjustment to different sized driver is easily possible.
Eine weitere Verbesserung der Abbildungseigenschaften wird dadurch erreicht, dass im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und den Mikrospiegeln eine zweite optische Linse ange¬ ordnet ist, die die Lichtstrahlen der Lichtquelle parallel ausrichtet .A further improvement in the imaging characteristics is achieved is that in the beam path between the light source and the micro-mirrors is a second optical lens arranged ¬ which orients the light rays of the light source in parallel.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher be¬ schrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail with reference to the figures ¬ . Show it:
Fig. 1: ein Kraftfahrzeug im Teilquerschnitt mit einemFig. 1: a motor vehicle in partial cross-section with a
Kraftfahrer und einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Head-Up-Displays,Motorist and an embodiment of a head-up display according to the invention,
Fig. 2: eine Prinzipskizze zur Erklärung der prinzipiellen Funktionsweise der Mikrospiegel, Fig. 3: den Ausschnitt A aus Fig. 1,2 shows a schematic diagram for explaining the basic mode of operation of the micromirrors, FIG. 3 shows the detail A of FIG. 1, FIG.
Fig. 4: eine weitere Ausbildungsmöglichkeit einer BiI- derzeugungseinrichtung eines erfindungsgemäßen4 shows a further embodiment of a picture generating device of a device according to the invention
Head-Up-Displays,Head-up displays,
Fig. 5: eine dritte Variante einer Bilderzeugungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Head-Up- Displays .5 shows a third variant of an image generation device of a head-up display according to the invention.
In Fig. 1 erkennt man ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Wind¬ schutzscheibe 2 mit integriertem Combiner 3, eine Bilderzeu¬ gungseinrichtung 4, Spiegel 5, 6, einen Kraftfahrer K und ein virtuelles Bild Y. Ein darzustellendes Bild wird in der BiI- derzeugungseinrichtung 4 generiert und über die Spiegel 5 und 6 auf den Combiner3 gespiegelt, so dass der Kraftfahrer K die mittels der Bilderzeugungseinrichtung dargestellte Informati¬ on als virtuelles Bild Y, hier in Form eines Pfeils wahrneh¬ men kann. Der Combiner3 kann ein ganz normaler Teil der Wind- schutzscheibe 2 sein, eine spezielle Ausgestaltung der Wind¬ schutzscheibe durch das beispielsweise zusätzlich an- oder eingebrachte Folien oder als separates Bauteil, das hier nicht dargestellt zwischen der Windschutzscheibe 2 und dem Kraftfahrer angeordnet ist. Bevorzugt ist es aber, den Combi- ner im Bereich der Windschutzscheibe anzuordnen.In Fig. 1 to 4 detects a motor vehicle 1 with a wind ¬ protective plate 2 with an integrated combiner 3, a Bilderzeu ¬ restriction device 4, mirrors 5, 6, a motorist K and a virtual image Y. An image to be displayed is derzeugungseinrichtung in the BiI- generated and mirrored on the mirrors 5 and 6 on the Combiner3, so that the motorist K can perceive the Informati ¬ on represented by the image generator ¬ on as virtual image Y, here in the form of an arrow ¬ men. The Combiner3 may be a normal part of the windshield 2, a special configuration of the wind ¬ windshield by the addition, for example, on or introduced sheets or as a separate component that is not shown here between the windshield 2 and the Driver is arranged. However, it is preferable to arrange the combiner in the area of the windshield.
In Fig. 2 erkennt man eine Lichtquelle 7, eine optische Linse 8, Mikrospiegel 9a, 9b, 9c, einen lichtdurchlässigen Bild¬ schirm 10 und Bildpunkte IIa, IIb, 11c und ein Auge A eines Beobachters. Die Mikrospiegel 9a bis 9c können zwei verschie¬ dene Positionen einnehmen, entweder eine erste Position, die dargestellt wird durch die Mikrospiegel 9a und 9c und eine zweite Position, die dargestellt wird durch den Mikrospiegel 9b. Das Licht der Lichtquelle 7 wird durch die Linse 8 gelei¬ tet und so entsteht ein paralleles Strahlenbündel, das den ersten Teil des Strahlenganges S bildet. Licht, das auf die Mikrospiegel 9a, 9c trifft, die sich in der ersten Position befinden, wird zu dem Bildschirm 10 reflektiert, Licht das auf den Mikrospiegel 9b trifft, der sich in der zweiten Posi¬ tion befindet, wird nicht zu dem Bildschirm 10 reflektiert sondern in eine andere Richtung. So entsteht auf dem Bild¬ schirm 10 je nachdem, ob der entsprechend zugehörige Mikro- Spiegel die erste oder die zweite Position einnimmt, ein hel¬ ler oder ein dunkler Bildpunkt IIa bis llc. So sind die dem Mikrospiegel 9c und 9a entsprechenden Bildpunkte llc und IIa entsprechend hell und der dem Mikrospiegel 9b entsprechende Lichtpunkt IIb dunkel. Da ein entsprechendes Feld von Mikro- spiegeln bis zu 1,5 Millionen Mikrospiegel oder mehr aufwei¬ sen kann, sind entsprechend viele Bildpunkte darstellbar.In FIG. 2, it 9b 9c detects a light source 7, an optical lens 8, micro-mirror 9a, a translucent image screen 10 and ¬ pixels IIa, IIb, 11c and an eye of an observer A. The micromirrors 9a to 9c can assume two various ¬ dene positions, either a first position which is represented by the micro-mirrors 9a and 9c and a second position which is represented by the micro-mirror 9b. The light from the light source 7 is tet 8 Gelei ¬ through the lens and the result is a parallel beam, which forms the first part of the beam path S. Light incident on the micro mirrors 9a, 9c, which are located in the first position, is reflected to the screen 10, light incident on the micro-mirror 9b located ¬ tion in the second Posi, is not to the screen 10 reflected but in a different direction. Thus arises on the screen ¬ screen 10 depending on whether the correspondingly associated micro-mirror takes the first or the second position, a hel ¬ ler or a dark pixel IIa to llc. Thus, the pixels 11c and 11a corresponding to the micromirrors 9c and 9a are correspondingly bright, and the light spot IIb corresponding to the micromirror 9b is dark. Since a corresponding array of micro mirror up to 1.5 million micro-mirrors or may ¬ aufwei sen more, many pixels are displayed accordingly.
In Fig. 3 erkennt man neben den bereits beschriebenen Bauteilen eine Lichtquelle 12, eine Sammellinse 13, ein drehbares Farbfilterrad 14, eine Linse 15 und ein Feld 16 mit Mikro- spiegeln. Der Strahlengang S erstreckt sich von der Lichtquelle 12 über die Sammellinse 13 durch das drehbare Farbfil¬ terrad 14 und die Linse 15 über das Feld 16 mit Mikrospiegeln über die Spiegel 5 und 6 auf den Combiner 3.FIG. 3 shows, in addition to the components already described, a light source 12, a converging lens 13, a rotatable color filter wheel 14, a lens 15 and a field 16 with micro-mirrors. The beam path S extends from the light source 12 via the converging lens 13 through the rotatable Farbfil ¬ terrad 14 and the lens 15 via the field 16 with micromirrors on the mirror 5 and 6 on the combiner third
Das drehbare Farbfilterrad 14 weist beispielsweise drei ver¬ schiedene Farbfilter (14a, 14b, 14c), beispielsweise rot, grün und blau auf, durch die das Licht der Lichtquelle 12 ab- wechselnd hindurchtritt. So entstehen nacheinander rote, grü¬ ne und blaue Einzelbilder, die durch die Trägheit des mensch¬ lichen Auges als einfach überlagertes Bild wahrgenommen werden können. Je nachdem, wie die Mikrospiegel des Feldes un- terscheiden sich die einzelnen zu überlagernden Bilder, so dass für ein menschliches Auge sich eine mehrfarbige Darstel¬ lung ergibt. Je nachdem, welcher Mikrospiegel welche Position einnimmt, werden die entsprechenden farbigen Bildpunkte gegen den Combiner3 gespiegelt, so dass das virtuelle Bild entspre- chende farbige Bildpunkte aufweist, wenn die entsprechendenThe rotatable color filter wheel 14 has, for example, three different color filters (14a, 14b, 14c), for example red, green and blue, through which the light of the light source 12 is deflected. alternately passes through. This results in red, grü ¬ ne and blue frames in sequence, which can be perceived by the inertia of the human eye ¬ union than simply superimposed image. Depending on how the micro-mirrors of the field differ un- the individual, so for a human eye, a multicolored depicting ¬ development resulting images to be superimposed. Depending on which micromirror occupies which position, the corresponding colored pixels are mirrored against the combiner 3, so that the virtual image has corresponding colored pixels, if the corresponding
Mikrospiegel wie in der in Fig. 2 für die Mikrospiegel 9a und 9c dargestellten ersten Position sind und das virtuelle Bild dunkel ist bei den Bildpunkten, die den Positionen der Mikrospiegel entsprechen, die eine zweite Position einnehmen, die der Position des in Fig. 2 dargestellten Mikrospiegels 9b entspricht .Micromirror are as in the first position shown in Fig. 2 for the micromirrors 9a and 9c, and the virtual image is dark at the pixels corresponding to the positions of the micromirrors occupying a second position corresponding to the position of that shown in Fig. 2 Micromirror 9b corresponds.
Die in der Fig. 4 dargestellte Bilderzeugungseinrichtung unterscheidet sich von der Bilderzeugungseinrichtung in Fig. 3 dadurch, dass statt des drehbaren Farbfilterrades eine Licht¬ quelle vorhanden ist, die entweder monochrom ist oder die mehrere verschiedenfarbige monochrome Teillichtquellen wie beispielsweise Leuchtdioden enthält. Wenn die Lichtquelle 12 monochrom ist, kann nur eine Farbe dargestellt werden, bei einer mehrfarbigen Lichtquelle, die sequentiell angesteuert wird, entstehen nacheinander einfarbige bildliche Darstellungen, die infolge der Trägheit des menschlichen Auges überla¬ gert werden und so mehrfarbig bei entsprechender Farbauswahl wahrgenommen werden.The image forming device shown in Fig. 4 differs from the image forming apparatus in Fig. 3 in that instead of the rotary color filter wheel a light ¬ source is present, which is either monochrome or a plurality of differently colored monochrome partial light sources such as, for example, contain light-emitting diodes. If the light source 12 is monochrome, only one color can be displayed, in a multicolor light source, which is driven sequentially, successive monochrome pictorial representations that are überla ¬ siege due to the inertia of the human eye and are perceived as multicolor with appropriate color selection.
Die in Fig. 5 dargestellte Bilderzeugungseinrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellte Bilderzeugungs¬ einrichtung dadurch, dass im Strahlengang zwischen dem Feld 16 und dem Spiegel 5 eine Projektionslinse 17 und ein zumin- dest teilweise transparenter Bildschirm 18 angeordnet ist. So entsteht eine bildliche Darstellung der anzuzeigenden Bildinformation bereits auf dem Bildschirm 18. Dieses Bild wird ü- ber die Spiegel 5, 6 und dem Combiner 3 in das Auge eines Be- obachters gespiegelt, so dass es als virtuelles Bild außer¬ halb des Kraftfahrzeuges wahrnehmbar ist. Durch diesen zu¬ sätzlichen Bildschirm wird erreicht, dass der Bereich, von dem man aus die bildliche Darstellung innerhalb des Kraft- fahrzeuges wahrnehmen kann, vergrößert wird, ohne dass man beispielsweise den Spiegel 6 entsprechend verändern müsste.The imaging device illustrated in FIG. 5 differs from the imaging device illustrated in FIG. 3 in that a projection lens 17 and an at least partially transparent screen 18 are arranged in the beam path between the field 16 and the mirror 5. This creates a pictorial representation of the image information to be displayed already on the screen 18. This image is transmitted via the mirrors 5, 6 and the combiner 3 into the eye of a user. obachter mirrored so that it is perceptible as a virtual image outside ¬ half of the motor vehicle. Is increased by this sätzlichen to ¬ screen is achieved, that the area can perceive the vehicle from which one of the pictorial representation within the force, that is, for example, would change according to the mirror 6 without.
Die Erfindung kann auch anders ausgeführt werden. Beispiels¬ weise kann eine Projektionslinse 17 und ein Bildschirm 18 auch in Verbindung mit einem monochromen Lichtquelle oder mit einer aus mehreren monochromen Teillichtquellen bestehenden Lichtquelle aufgebaut werden, wobei bei einer Lichtquelle mit mehreren monochromen Teillichtquellen diese sequentiell angesteuert werden. The invention can also be carried out differently. By way of example, a projection lens 17 and a screen 18 can also be constructed in conjunction with a monochrome light source or with a light source consisting of a plurality of monochrome partial light sources, wherein in the case of a light source with a plurality of monochrome partial light sources, these are driven sequentially.

Claims

Patentansprüche claims
1. Head-Up-Display, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Bilderzeugungseinrichtung (4) und einem Com- biner(3), bei dem die Bilderzeugungseinrichtung (4) eine Lichtquelle (12, 12a) aufweist und eine Bildinforma¬ tion erzeugt und der Combiner (3) die von der Bilderzeugungseinrichtung (4) erzeugte Bildinformation dem Bild der realen Umwelt des Kraftfahrzeugs (1) überla- gert, so dass für einen Kraftfahrer (K) die Bildinformation als virtuelles Bild (Y) außerhalb des Kraftfahr¬ zeugs (1) wahrnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderzeugungseinheit (4) ein Feld (16) mit einer Mehrzahl beweglicher Mikrospiegel (9a bis 9c) aufweist, die unabhängig voneinander beweg¬ bar sind und mindestens zwei verschiedene Positionen einnehmen können, die das Licht der Lichtquelle (12, 12a) je nach Position entweder in einen Strahlengang (S) zum Combiner (3) einzeln einspiegeln oder in eine andere Richtung spiegeln.1. Head-up display, in particular for a motor vehicle, with an image generating device (4) and a combiner (3), wherein the image generating device (4) has a light source (12, 12a) and generates a Bildinforma ¬ tion and the combiner (3), the image information generated by the image forming means (4) the image of the real environment of the motor vehicle (1) Gert superimposed, so that for a power driver (K), the image information as a virtual image (Y) outside the motor driving ¬ zeugs ( is perceptible 1), characterized in that the image forming unit (4) comprises an array (16) movable with a plurality of micro-mirrors (9a to 9c) which are ¬ bar independently Move and can assume at least two different positions of the light Light source (12, 12 a) depending on the position either in a beam path (S) to the combiner (3) individually reflect or mirror in another direction.
2. Head-Up-Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrospiegel (9a bis 9c) verschwenkbar sind.2. Head-Up Display according to claim 1, characterized in that the micromirrors (9a to 9c) are pivotable.
3 . Head-Up-Di splay 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 die Mikrospiegel3. A head-up display according to any one of the preceding claims, wherein the s is the micromirrors
(9a bis 9c) nur zwei Positionen einnehmen können.(9a to 9c) can occupy only two positions.
4. Head-Up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mikrospiegel (9a bis 9c) und dem Combiner (3) weitere opti¬ sche Elemente angeordnet sind.4. Head-Up Display according to one of the preceding claims, characterized in that between the micromirror (9a to 9c) and the combiner (3) further opti ¬ cal elements are arranged.
5. Head-Up-Display nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang (S) zwischen dem Mikrospiegeln (9a bis 9c) und dem Combiner (3) eine op¬ tische Linse (8) angeordnet ist. 5. Head-up display according to claim 4, characterized in that in the beam path (S) between the micromirrors (9a to 9c) and the combiner (3) an op ¬ tables lens (8) is arranged.
6. Head-Up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang6. Head-Up Display according to one of the preceding claims, characterized in that the beam path
(S) zwischen dem Mikrospiegel (9a bis 9c) und dem Com- biner(3) auf einen durchscheinenden Bildschirm fokus- siert wird und dass das so erhaltene Bild direkt oder über Spiegel (5, 6) an den Combiner(3) gespiegelt wird und so als virtuelles Bild (Y) außerhalb des Kraftfahr¬ zeuges (1) wahrnehmbar ist.(S) between the micromirror (9a to 9c) and the combiner (3) is focused on a translucent screen and that the image thus obtained is mirrored directly or via mirrors (5, 6) to the combiner (3) and as a virtual image (Y) outside the Kraftfahr ¬ tool (1) is perceptible.
7. Head-Up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang7. Head-Up Display according to one of the preceding claims, characterized in that in the beam path
(S) zwischen der Bilderzeugungseinrichtung (4) und dem Combiner(3) ein asphärisch aufgebildeter Spiegel (5, 6) angeordnet ist.(S) between the image forming device (4) and the combiner (3) an aspherical mirror (5, 6) is arranged.
8. Head-Up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle8. Head-Up Display according to one of the preceding claims, characterized in that the light source
(12a) monochromes Licht einer Farbe aussendet.(12a) emits monochrome light of a color.
9. Head-Up-Display nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle ( 12 , 12a) monochromes Licht in verschiedenen Farben sequentiell aussendet.9. Head-Up Display according to one of claims 1 to 7, ¬ characterized in that the light source (12, 12 a) emits monochrome light in different colors sequentially.
10. Head-Up-Display nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12a) mehrere Teil¬ lichtquellen verschiedener Farben aufweist, die sequentiell ansteuerbar sind.10. Head-up display according to claim 9, characterized in that the light source (12a) has a plurality of partial ¬ light sources of different colors, which are sequentially controlled.
11. Head-Up-Display nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Lichtquelle (12) ein Farbenge¬ misch erzeugt, welches abwechselnd durch Farbfilter verschiedene Farben gesandt wird.11 head-up display according to claim 9, characterized in that the light source (12) generates a Farbenge ¬ mixed, which is alternately sent by color filter different colors.
12 . Head-Up-Di splay 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 der Strahlengang12. Head-Up Di splay according to any one of the preceding claims, d a d u r c h e c e n e c i n e s, s the beam path
(S) mittels eines Spiegels (5, 6) derart verstellbar ist, dass die Position des virtuellen Bildes verändert werden kann.(S) by means of a mirror (5, 6) so adjustable is that the position of the virtual image can be changed.
13. Head-Up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang (S) zwischen der Lichtquelle (12, 12a) und den Mikro- spiegeln (9a bis 9c) eine zweite optische Linse ange¬ ordnet ist, die die Lichtstrahlen der Lichtquelle pa¬ rallel ausrichtet. 13 head-up display that in the beam path (S) between the light source (12, 12a) and the micro mirror (9a to 9c), a second optical lens attached is ¬ classified according to one of the preceding claims, characterized in that aligns the light beams of the light source pa ¬ rallel.
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