WO2014023830A1 - Laser scanning head-up-display system for vehicles - Google Patents

Laser scanning head-up-display system for vehicles Download PDF

Info

Publication number
WO2014023830A1
WO2014023830A1 PCT/EP2013/066725 EP2013066725W WO2014023830A1 WO 2014023830 A1 WO2014023830 A1 WO 2014023830A1 EP 2013066725 W EP2013066725 W EP 2013066725W WO 2014023830 A1 WO2014023830 A1 WO 2014023830A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
laser
head
display
displayed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/066725
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yanning Zhao
Hannes Rene BOEHM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Controls GmbH
Original Assignee
Johnson Controls GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Controls GmbH filed Critical Johnson Controls GmbH
Priority to JP2015525902A priority Critical patent/JP2015531083A/ja
Priority to US14/420,478 priority patent/US9541760B2/en
Publication of WO2014023830A1 publication Critical patent/WO2014023830A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/48—Laser speckle optics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0141—Head-up displays characterised by optical features characterised by the informative content of the display
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0147—Head-up displays characterised by optical features comprising a device modifying the resolution of the displayed image

Definitions

  • the present invention relates to a head-up display according to the preamble of claim 1.
  • Head-up displays are known from the prior art and are used to display information in a virtual plane, for example, in front of the windshield of a motor vehicle. A vehicle occupant or a driver of the vehicle can read the information without having to lower his view of the dashboard. In this way, the comfort and safety for the driver are increased.
  • the image to be displayed is usually first projected onto a projection surface as an intermediate level and then enlarged before it is reflected on the windshield or a so-called combiner and then seen in the virtual plane in front of the windshield.
  • a laser is preferably used as the radiation source, which generates the image to be displayed by the so-called "laser scanning method”.
  • the object of the present invention to provide a head-up display that does not have the disadvantages of the prior art and ensures a better display quality.
  • the head-up display should have no perceivable for a viewer unwanted brightness differences.
  • a head-up display which has a laser, in particular an RGB laser, and a scanning system, with which the image to be displayed punctually is projected into a virtual image plane with a projection system having a projection surface and a magnifying optical system and thereby enlarged, wherein the projection system is designed so that the size of the points in the virtual image plane is smaller than the resolution of the human eye.
  • the sizes of the dots are chosen to be smaller than the resolution of the human eye.
  • the display quality of the image displayed in the virtual plane is thus significantly improved compared to the prior art.
  • the resolution of the human eye is under ideal conditions about 0.5 'to 1' (corresponding to 1 mm to 3-6 meters).
  • the projection system of the head-up display according to the invention is therefore chosen in particular such that the sizes of the points in the virtual plane are smaller than 0.5 'for the viewing vehicle occupant or driver. It is conceivable to replace the term laser point preferably by the term pixel.
  • the laser is chosen so that the laser spots on the projection surface are so small that they are still smaller than the resolution of the human eye after enlarging the image to be displayed in the virtual image plane.
  • the number of laser spots with which the image to be displayed is displayed on the projection surface is chosen to be so large that the human eye can no longer individually perceive the individual laser spots in the virtual plane.
  • a high resolution is thus achieved that no differences in brightness are perceived by the observer or vehicle occupants, and thus an improved display quality compared to the prior art is achieved.
  • two points are perceived separately by the human eye when their angular distance is 2 '.
  • the head-up display is therefore in particular configured such that the angular distance between two adjacent points for the vehicle occupant or driver is always less than 0.5 '. This ensures that neighboring points are always perceived by the viewer as a contiguous area.
  • the scanning system is configured such that a scan frequency with which the delivering image is higher than the perceptual frequency of the human eye.
  • a scan frequency with which the delivering image is higher than the perceptual frequency of the human eye.
  • Another object of the present invention is a method for operating a head-up display in a vehicle, in particular according to one of the preceding claims, wherein projected by means of a laser and a scanning system consisting of a plurality of laser spots projection image on a projection plane pointwise is generated by means of a projection system, an enlarged virtual image of the projection image in a field of view of a driver of the vehicle, characterized in that the laser spots are projected into the field of view of the driver that the size of the projected into the virtual image plane laser dots is smaller than the resolving power of the human eye.
  • such small laser spots are generated on the projection surface by means of the laser that the laser spots after enlargement of the image to be displayed in the virtual image plane are still smaller than the resolving power of the human eye.
  • the number of laser spots with which the image to be displayed is displayed on the projection surface is selected to be so large that the human eye no longer individualises the individual laser spots in the virtual plane can perceive.
  • the virtual image is projected into the virtual image plane by means of relay optics.
  • the image to be displayed is generated at a scanning frequency which is higher than the maximum perceivable image frequency of a person, in particular higher than 20 Hz.
  • FIG. 1 shows the head-up display according to the invention.
  • Figure 2 shows the generation of the image on the projection plane.
  • FIG. 3 shows possible scanning paths of a laser point for generating the image to be displayed.
  • FIG. 4 shows discrete laser spot points for generating the image to be displayed
  • FIG. 1 shows two possible head-up displays 1 according to the invention.
  • the two head-up displays 1 are identical, wherein the left-hand head-up display 1 is the so-called reflection type and the right-hand head-up display 1 is the so-called transmission type.
  • an image to be displayed from individual laser points is constructed pointwise with a laser 20 and a corresponding mechanism 2, projected onto a projection plane 3 and reflected there.
  • This image, which is reflected by the projection plane 3, is enlarged by means of a magnifying optical unit 4 of a projection system 30 and reflected on the windshield 6 into a virtual image plane 5, in which the image, here a heart 50, is visible to the human eye 7 of the vehicle driver.
  • the head-up display 1 on the right side substantially corresponds to the representation of the head-up display 1 on the left side, wherein in the present case the image to be displayed on the projection plane 3 is not reflected, but transmitted through the projection plane 3 becomes.
  • the projection system 30 is now configured according to the invention such that the laser spots with which the image is produced on the projection plane 3 are so small that they are smaller even after their magnification and representation in the virtual plane 5 by the projection system 30 in particular, the magnitudes of the points in the virtual plane 5 are smaller than 0.5 'for the viewing vehicle driver.
  • the number of laser spots with which the image to be displayed is displayed on the projection surface 3 is chosen to be so large that the human eye 7 can no longer individually perceive the individual laser spots in the virtual plane 5. The resolution of the image to be displayed thus exceeds the maximum possible resolution of the human eye. 7
  • FIG. 2 shows a red-green-blue laser 20.
  • the laser light 22 of different wavelengths emitted by the individual laser sources 20 '(red, green, blue) is first of all passed through a collimator 8, which aligns the beams of the respective laser source 20 parallel to one another. Thereafter, the beams of different wavelengths are combined with each other via two mirrors 23 and moved with a scanning system 21, in particular a mechanism and / or optics, so that the desired image is formed on the projection surface 3.
  • the image is thereby constructed from individual ray packets which are generated by line-like scanning of the projection surface 3 by the collimated laser beam 22 and corresponding switching on / off of the differently colored laser sources 20 'and form the individual laser spots on the projection surface 3.
  • the extent of the laser spots in the area of the projection surface 3 is dimensioned such that the extent of the laser spots is smaller than the maximum resolution of the human eye 7 even after the laser points have been enlarged by the projection system 30 into the virtual plane 5. Via a lens system, the laser beam 22 is projected onto the projection surface 3.
  • FIG. 3 shows an example of a possible movement pattern of the laser spot for generating the desired image 50.
  • the scanning frequency of this laser spot is preferably higher than the temporal resolving power of the human eye 7, d. H. It generates so many images per second that the individual images are no longer perceptible to the human eye.
  • the scanning system 21 of the head-up display 1 is configured such that the scanning frequency with which the image 50 to be displayed is generated is higher than the perception frequency of the human eye 7.
  • the boundaries of the human eye 7 are shown schematically as the maximum resolution 24.
  • FIG. 4 schematically shows different laser points for generating the desired image during the scanning process.
  • the laser spots 9 are so small and / or their number is so high that the human eye 7 can no longer resolve the individual laser spots.
  • the boundaries of the human eye 7 are shown schematically as the maximum resolution 24. Due to the limited resolution of the human eye 7, the plurality of small laser spots 9 are recognized by the viewer as a common image area. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • HUD head-up display

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Description

BESCHREIBUNG
Titel
LASER SCANNING HEAD-UP-DISPLAY SYSTEM FOR VEHICLES
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Head-up-Display gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Head-up-Displays (HUD) sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden zur Darstellung von Informationen in einer virtuellen Ebene, beispielsweise vor der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, eingesetzt. Ein Fahrzeuginsasse bzw. ein Fahrer des Fahrzeugs kann die Informationen ablesen, ohne seinen Blick auf das Armaturenbrett senken zu müssen. Auf diese Weise werden der Komfort und die Sicherheit für den Fahrer erhöht.
Das darzustellende Bild wird dabei in der Regel zunächst auf eine Projektionsfläche als Zwischenebene projiziert und dann vergrößert, bevor es an der Windschutzscheibe oder einem sogenannten Kombinierer (Combiner) reflektiert und dann in der virtuellen Ebene vor der Windschutzscheibe zu sehen ist. Beim HUD wird bevorzugt ein Laser als Strahlungsquelle eingesetzt, die mit dem sogenannten„Laser-Scanning-Verfahren" das darzustellende Bild erzeugt.
Die Verwendung von Lasern hat jedoch den Nachteil, dass es aufgrund von Bildrauschen zu unerwünschten Helligkeitsunterschieden, sogenannten Speckies, bei dem dargestellten Bild kommt.
Offenbarung der Erfindung
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Head-up-Display zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist und eine bessere Anzeigequalität gewährleistet. Insbesondere soll das Head-up-Display keine für einen Betrachter wahrnehmbaren ungewollten Helligkeitsunterschiede aufweisen.
Gelöst wird die Aufgabe mit einem Head-up-Display, das einen Laser, insbesondere einen RGB-Laser, und ein Scanning-System aufweist, mit denen das darzustellende Bild punktwei- se erzeugt wird, das mit einem Projektionssystem, das eine Projektionsfläche und eine Vergrößerungsoptik aufweist, in eine virtuelle Bildebene projiziert und dabei vergrößert wird, wobei das Projektionssystem so gestaltet ist, dass die Größe der Punkte in der virtuellen Bildebene kleiner ist als das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges.
Es hat sich gezeigt, dass die Ausbildung der unerwünschten Helligkeitsunterschiede unterdrückt wird, wenn die Größen der Punkte kleiner als das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges gewählt werden. Die Anzeigequalität des in der virtuellen Ebene dargestellten Bildes wird somit im Vergleich zum Stand der Technik erheblich verbessert. Das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges beträgt unter idealen Bedingungen etwa 0,5' bis 1 ' (entsprechend 1 mm auf 3-6 Meter). Das Projektionssystem des erfindungsgemäßen Head-up- Displays ist daher insbesondere derart gewählt, dass die Größen der Punkte in der virtuellen Ebene kleiner als 0,5' für den betrachtenden Fahrzeuginsassen bzw. Fahrer sind. Denkbar ist, den Begriff Laserpunkt vorzugsweise durch den Begriff Bildpunkt zu ersetzen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Vorzugsweise wird der Laser so gewählt, dass die Laserpunkte auf der Projektionsfläche so klein sind, dass sie nach der Vergrößerung des darzustellenden Bildes in der virtuellen Bildebene immer noch kleiner sind als das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges.
Alternativ oder zusätzlich wird die Anzahl der Laserpunkte, mit denen das darzustellende Bild auf der Projektionsfläche dargestellt wird, so groß gewählt, dass das menschliche Auge die einzelnen Laserpunkte in der virtuellen Ebene nicht mehr einzeln wahrnehmen kann. In vorteilhafter Weise wird somit eine derart hohe Auflösung erzielt, dass keine Helligkeitsunterschiede vom Betrachter bzw. Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden und somit eine im Vergleich zum Stand der Technik gesteigerte Anzeigequalität erzielt wird. Bei durchschnittlichen Verhältnissen sind vom menschlichen Auge zwei Punkte getrennt wahrnehmbar, wenn ihr Winkelabstand 2' beträgt. Das Head-up-Display ist daher insbesondere derart konfiguriert, dass der Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Punkten für den Fahrzeuginsassen bzw. Fahrer stets kleiner als 0,5' ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass benachbarte Punkte vom Betrachter stets als zusammenhängende Fläche aufgefasst werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Scanning-System derart konfiguriert ist, dass eine Scan-Frequenz, mit der das dar- zustellende Bild erzeugt wird, höher als die Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges ist. In vorteilhafter Weise kann somit eine größere Anzahl von Laserpunkten und hierdurch eine höhere Auflösung zur Steigerung der Anzeigequalität verwendet werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Head-up-Displays in einem Fahrzeug, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels eines Lasers und eines Scanning-Systems ein aus einer Mehrzahl von Laserpunkten bestehendes Projektionsbild auf eine Projektionsebene punktweise projiziert wird, wobei mittels eines Projektionssystems ein vergrößertes virtuelles Abbild des Projektionsbildes in einem Sichtfeld eines Fahrers des Fahrzeugs erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpunkte derart in das Sichtfeld des Fahrers projiziert werden, dass die Größe der in die virtuelle Bildebene projizierten Laserpunkte kleiner ist als das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass derart kleine Laserpunkte mittels des Lasers auf der Projektionsfläche erzeugt werden, dass die Laserpunkte nach der Vergrößerung des darzustellenden Bildes in der virtuellen Bildebene immer noch kleiner sind als das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform oder eines weiteren Gegenstands der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Anzahl der Laserpunkte, mit denen das darzustellende Bild auf der Projektionsfläche dargestellt wird, so groß gewählt wird, dass das menschliche Auge die einzelnen Laserpunkte in der virtuellen Ebene nicht mehr einzeln wahrnehmen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das virtuelle Abbild mittels einer Relay-Optik in die virtuelle Bildebene projiziert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das darzustellende Bild mit einer Scan-Frequenz erzeugt wird, welche höher als die von einem Menschen maximal wahrnehmbare Bildfrequenz, insbesondere höher als 20 Hz, ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Head-up-Display.
Figur 2 zeigt die Erzeugung des Bildes auf der Projektionsebene.
Figur 3 zeigt mögliche Scan-Wege eines Laserpunktes zur Erzeugung des darzustellenden Bildes.
Figur 4 zeigt diskrete Laserspot-Punkte zur Erzeugung des darzustellenden
Bildes.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In Figur 1 sind zwei mögliche, erfindungsgemäße Head-up-Displays 1 dargestellt. Im Wesentlichen sind die beiden Head-up-Displays 1 identisch, wobei es sich bei dem linken Head- up-Display 1 um den sogenannten Reflexionstyp und bei dem rechten Head-up-Display 1 um den sogenannten Transmissionstyp handelt. Bezug nehmend auf die linke Darstellung wird mit einem Laser 20 und einer entsprechenden Mechanik 2 ein darzustellendes Bild aus einzelnen Laserpunkten punktweise aufgebaut, auf eine Projektionsebene 3 projiziert und dort reflektiert. Dieses von der Projektionsebene 3 reflektierte Bild wird mittels einer Vergrößerungsoptik 4 eines Projektionssystems 30 vergrößert und an der Windschutzscheibe 6 in eine virtuelle Bildebene 5 reflektiert, in der das Bild, hier ein Herz 50, für das menschliche Auge 7 des Fahrzeugfahrers sichtbar ist. Das Head-up-Display 1 auf der rechten Seite entspricht im Wesentlichen der Darstellung des Head-up-Displays 1 auf der linken Seite, wobei in dem vorliegenden Fall das darzustellende Bild an der Projektionsebene 3 nicht reflektiert wird, sondern durch die Projektionsebene 3 transmittiert wird. Bei beiden Systemen ist das Projektionssystem 30 nun erfindungsgemäß derart konfiguriert, dass die Laserpunkte, mit denen das Bild auf der Projektionsebene 3 hergestellt wird, so klein sind, dass sie auch nach deren Vergrößerung und Darstellung in der virtuellen Ebene 5 durch das Projektionssystem 30 kleiner sind als das maximale Auflösungsvermögen des menschlichen Auges 7, insbesondere sind die Größen der Punkte in der virtuellen Ebene 5 kleiner als 0,5' für den betrachtenden Fahrzeugfahrer. Alternativ oder zusätzlich wird die Anzahl der Laserpunkte, mit denen das darzustellende Bild auf der Projektionsfläche 3 dargestellt wird, so groß gewählt, dass das menschliche Auge 7 die einzelnen Laserpunkte in der virtuellen Ebene 5 nicht mehr einzeln wahrnehmen kann. Die Auflösung des darzustellenden Bildes übersteigt somit die maximal mögliche Auflösung des menschlichen Auges 7.
In Figur 2 ist ein Rot-Grün-Blau-Laser 20 dargestellt. Das von den einzelnen Laserquellen 20' (rot, grün, blau) abgestrahlte Laserlicht 22 unterschiedlicher Wellenlängen wird zunächst jeweils durch einen Kollimator 8 geschickt, der die Strahlen der jeweiligen Laserquelle 20 parallel zueinander ausrichtet. Danach werden die Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen über zwei Spiegel 23 miteinander kombiniert und mit einem Scanning-System 21 , insbesondere einer Mechanik und/oder einer Optik, so bewegt, dass auf der Projektionsfläche 3 das gewünschte Bild entsteht. Das Bild wird dabei aus einzelnen Strahlenpaketen aufgebaut, welche durch zeilenartiges Abfahren der Projektionsfläche 3 durch den gebündelten Laserstrahl 22 und entsprechendes Ein-/Ausschalten der verschiedenfarbigen Laserquellen 20' erzeugt werden und die einzelnen Laserpunkte auf der Projektionsfläche 3 bilden. Die Ausdehnung der Laserpunkte in der Fläche der Projektionsfläche 3 ist derart bemessen, dass die Ausdehnung der Laserpunkte auch nach der Vergrößerung der Laserpunkte durch das Projektionssystem 30 in die virtuelle Ebene 5 kleiner als das maximale Auflösungsvermögen des menschlichen Auges 7 ist. Über ein Linsensystem wird der Laserstrahl 22 auf die Projektionsfläche 3 projiziert.
In Figur 3 ist beispielhaft ein mögliches Bewegungsmuster des Laserspots zur Erzeugung des gewünschten Bildes 50 dargestellt. Die Scan-Frequenz dieses Laserpunktes ist vorzugsweise höher als das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges 7, d. h. es werden so viele Bilder pro Sekunde erzeugt, dass die einzelnen Bilder für das menschliche Auge nicht mehr wahrnehmbar sind. Mit anderen Worten: Das Scanning-System 21 des Head-up-Displays 1 ist derart konfiguriert, dass die Scan-Frequenz, mit der das darzustellende Bild 50 erzeugt wird, höher als die Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges 7 ist. Die Grenzen des menschlichen Auges 7 sind schematisch als maximales Auflösungsvermögen 24 eingezeichnet.
In Figur 4 sind schematisch unterschiedliche Laserpunkte zur Erzeugung des gewünschten Bildes beim Scan-Vorgang dargestellt. Erfindungsgemäß sind die Laserpunkte 9 so klein und/oder ihre Anzahl so hoch, dass das menschliche Auge 7 die einzelnen Laserpunkte nicht mehr auflösen kann. Die Grenzen des menschlichen Auges 7 sind schematisch als maximales Auflösungsvermögen 24 eingezeichnet. Aufgrund der begrenzten Auflösung des menschlichen Auges 7 wird die Mehrzahl von kleinen Laserpunkten 9 vom Betrachter als gemeinsame Bildfläche erkannt. Bezugszeichenliste
1 Head-up-Display (HUD)
2 Laser und Scan-Mechanik
3 Projektionsfläche
4 Vergrößerungsoptik, Relay-Optik
5 virtuelle Ebene
6 Windschutzscheibe
7 menschliches Auge
8 Kollimator
9 Laser-Punkte
20 Laser
20' Laserquelle
21 Scanning-System
22 Laserlicht
23 Spiegel
24 Auflösungsvermögen
25 Linsen
30 Projektionssystem
50 dargestelltes Bild in der virtuellen Ebene

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Head-up-Display (1 ) für ein Fahrzeug, wobei das Head-up-Display (1 ) einen Laser (20) und ein Scanning-System (21 ) aufweist, mit denen ein in einem Sichtfeld eines Fahrzeuginsassen darzustellendes Bild aus einzelnen Laserpunkten punktweise erzeugt wird, wobei das Head-up-Display (1 ) ein Projektionssystem (30) mit einer Projektionsfläche (3) und einer Vergrößerungsoptik (4) aufweist, wobei das Projektionssystem (30) dazu konfiguriert ist, das darzustellende Bild in eine virtuelle Bildebene (5) zu projizieren und dabei zu vergrößern, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionssystem (30) so gestaltet ist, dass die Größe der Laserpunkte in der virtuellen Bildebene (5) kleiner als das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ist.
2. Head-up-Display (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Laser (20) so gewählt ist, dass die Laserpunkte auf der Projektionsfläche (3) so klein sind, dass sie nach der Vergrößerung des darzustellenden Bildes in der virtuellen Bildebene (5) immer noch kleiner als das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges sind.
3. Head-up-Display (1 ) nach Anspruch 1 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , wobei das Head-up-Display (1 ) derart konfiguriert ist, dass die Anzahl der Laserpunkte, mit denen das darzustellende Bild auf der Projektionsfläche (3) dargestellt wird, so groß gewählt ist, dass das menschliche Auge die einzelnen Laserpunkte in der virtuellen Bildebene (5) nicht mehr einzeln wahrnehmen kann.
4. Head-up-Display (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Projektionssystem (30) eine Relay-Optik (4) aufweist.
5. Head-up-Display (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Scanning-System (21 ) derart konfiguriert ist, dass eine Scan-Frequenz, mit der das darzustellende Bild erzeugt wird, höher als die Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges ist.
6. Verfahren zum Betrieb eines Head-up-Displays (1 ) in einem Fahrzeug, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels eines Lasers (20) und eines Scanning-Systems (21 ) ein aus einer Mehrzahl von Laserpunkten bestehendes Projektionsbild auf eine Projektionsfläche (3) punktweise projiziert wird, wobei mittels eines Projektionssystems (30) ein vergrößertes virtuelles Abbild des Projektionsbildes in einem Sichtfeld eines Fahrzeuginsassen erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpunkte derart in das Sichtfeld des Fahrers projiziert werden, dass die Größe der in die virtuelle Bildebene projizierten Laserpunkte kleiner als das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei derart kleine Laserpunkte mittels des Lasers (20) auf der Projektionsfläche (3) erzeugt werden, dass die Laserpunkte nach der Vergrößerung des darzustellenden Bildes in der virtuellen Bildebene (5) immer noch kleiner als das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges sind.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6, wobei die Anzahl der Laserpunkte, mit denen das darzustellende Bild auf der Projektionsfläche (3) dargestellt wird, so groß gewählt wird, dass das menschliche Auge die einzelnen Laserpunkte in der virtuellen Bildebene (5) nicht mehr einzeln wahrnehmen kann.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das virtuelle Abbild mittels einer Relay-Optik (4) in die virtuelle Bildebene projiziert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das darzustellende Bild mit einer Scan-Frequenz erzeugt wird, welche höher als die Wahrnehmungsfrequenz des menschlichen Auges, insbesondere höher als 20 Hz, ist.
PCT/EP2013/066725 2012-08-10 2013-08-09 Laser scanning head-up-display system for vehicles Ceased WO2014023830A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015525902A JP2015531083A (ja) 2012-08-10 2013-08-09 車両用のレーザ走査ヘッドアップディスプレイ装置
US14/420,478 US9541760B2 (en) 2012-08-10 2013-08-09 Laser scanning head-up display system for vehicles

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012015809 2012-08-10
DE102012015809.2 2012-08-10
DE102013001097.7A DE102013001097A1 (de) 2012-08-10 2013-01-23 Head-up-Display und Verfahren zum Betrieb eines Head-up-Displays
DE102013001097.7 2013-01-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014023830A1 true WO2014023830A1 (de) 2014-02-13

Family

ID=49999264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/066725 Ceased WO2014023830A1 (de) 2012-08-10 2013-08-09 Laser scanning head-up-display system for vehicles

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9541760B2 (de)
JP (1) JP2015531083A (de)
DE (1) DE102013001097A1 (de)
WO (1) WO2014023830A1 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2712059A1 (en) 2008-01-22 2009-07-30 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted projection display using reflective microdisplays
US20110075257A1 (en) 2009-09-14 2011-03-31 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona 3-Dimensional electro-optical see-through displays
CN102782562B (zh) 2010-04-30 2015-07-22 北京理工大学 宽视场高分辨率拼接式头盔显示装置
JP6141584B2 (ja) 2012-01-24 2017-06-07 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ 小型視線追従型ヘッドマウントディスプレイ
CA3102710A1 (en) 2012-10-18 2014-04-24 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Stereoscopic displays with addressable focus cues
KR102539365B1 (ko) 2014-03-05 2023-06-01 아리조나 보드 오브 리전츠 온 비해프 오브 더 유니버시티 오브 아리조나 가변 초점 및/또는 객체 인식 기능을 가진 웨어러블 3d 증강 현실 디스플레이
US10176961B2 (en) 2015-02-09 2019-01-08 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Small portable night vision system
US10739578B2 (en) 2016-08-12 2020-08-11 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona High-resolution freeform eyepiece design with a large exit pupil
US10122990B2 (en) * 2016-12-01 2018-11-06 Varjo Technologies Oy Imaging system and method of producing context and focus images
CA3055545A1 (en) 2017-03-09 2018-09-13 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted light field display with integral imaging and waveguide prism
AU2018231081B2 (en) 2017-03-09 2023-03-09 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted light field display with integral imaging and relay optics
CN109116557A (zh) * 2017-06-23 2019-01-01 京东方科技集团股份有限公司 平视显示装置及行驶装置
JP7185331B2 (ja) 2018-03-22 2022-12-07 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ インテグラルイメージング方式のライトフィールドディスプレイ用にライトフィールド画像をレンダリングする方法
DE102021130561A1 (de) 2021-11-23 2023-05-25 Carl Zeiss Jena Gmbh Projektor oder display mit scannender lichtquelle und pixeliertem array

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0251118A (ja) * 1988-08-12 1990-02-21 Hitachi Zosen Corp 光偏向装置
US4973139A (en) 1989-04-07 1990-11-27 Hughes Aircraft Company Automotive head-up display
DE19540108C2 (de) 1995-10-27 1998-08-06 Ldt Gmbh & Co Vorrichtung zur Darstellung eines ersten Bildes in einem durch eine durchsichtige Scheibe sichtbaren zweiten Bild
DE10035040B4 (de) 2000-07-19 2005-04-14 Robert Bosch Gmbh Abtastvorrichtung
JP2003140593A (ja) * 2001-11-05 2003-05-16 Sony Corp 映像表示方法及び装置、並びに映像表示用光源装置
JP4031481B2 (ja) * 2005-01-05 2008-01-09 日本電信電話株式会社 投影型表示器
DE102006040346A1 (de) 2006-08-29 2008-03-13 Robert Bosch Gmbh Ablenkvorrichtung für eine Projektionsvorrichtung und entsprechendes Bildgebungsverfahren
US7970028B2 (en) * 2008-01-30 2011-06-28 Corning Incorporated System and methods for speckle reduction
JP5310466B2 (ja) * 2009-10-14 2013-10-09 株式会社デンソー 照明装置
WO2011061914A1 (ja) * 2009-11-19 2011-05-26 パナソニック株式会社 走査型画像表示装置
JP2012032721A (ja) * 2010-08-02 2012-02-16 Nippon Seiki Co Ltd 表示装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FAN CHAO ET AL: "Development of a micromirror based laser vector scanning automotive HUD", MECHATRONICS AND AUTOMATION (ICMA), 2011 INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, 7 August 2011 (2011-08-07), pages 75 - 79, XP032019603, ISBN: 978-1-4244-8113-2, DOI: 10.1109/ICMA.2011.5985634 *

Also Published As

Publication number Publication date
US9541760B2 (en) 2017-01-10
DE102013001097A1 (de) 2014-02-13
US20150212321A1 (en) 2015-07-30
JP2015531083A (ja) 2015-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014023830A1 (de) Laser scanning head-up-display system for vehicles
EP2984819B1 (de) Multiapertur-projektionsdisplay und einzelbilderzeuger für ein solches
DE102014008153A1 (de) Anzeigevorrichtung sowie Verfahren zur augmentierten Darstellung eines Bildobjektes
DE102014003351B4 (de) Head-Up-Display und Darstellungsverfahren
DE102013212667A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes unter Verwendung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug
DE102009054232A1 (de) Head-up-Display
DE102015213376A1 (de) Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille, Datenbrille und Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille
WO2016124713A2 (de) Verfahren und vorrichtungen zur dateneinspiegelung
DE102016201567A1 (de) Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille, Verfahren zum Darstellen von Bildinformationen mittels einer Projektionsvorrichtung und Steuergerät
WO2014167119A2 (de) Projektionsdisplay zur einspiegelung eines anzuzeigenden bildes in eine sieht eines insassen eines fortbewegungsmittels
WO2014056702A2 (de) Blickfeldanzeige für ein fahrzeug
DE102009054231A1 (de) Head-up-Display
DE102015206001A1 (de) Autostereoskopisches Head-up-Display für ein Fahrzeug und Verfahren zum Erzeugen eines autostereoskopischen Bilds mittels eines Head-up-Displays für ein Fahrzeug
DE102014001710A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur augmentierten Darstellung eines virtuellen Bildobjektes in einer realen Umgebung
DE102010002956A1 (de) Head-up Display für Fahrzeuge
EP3959560B1 (de) Verfahren zur steuerung der helligkeit eines von einer bildgebenden einrichtung eines in einem kraftfahrzeug befindlichen head-up-displays projizierten bildes
DE102015205871A1 (de) Anzeigevorrichtung und Blickfeldanzeigesystem für ein Kraftfahrzeug
WO2013174787A1 (de) Automotive head-up-display
DE102017208339A1 (de) Projektionsanzeigevorrichtung zur Darstellung eines virtuellen Anzeigebildes in verschiedenen Anzeigeebenen und Verfahren zum Betreiben einer Projektionsanzeigevorrichtung
WO2020229599A1 (de) Anzeigevorrichtung mit reduziertem energieverbrauch
DE102012212089A1 (de) Fahrzeug
WO2019149794A1 (de) Okular zur virtuellen abbildung eines bildes sowie abbildungsvorrichtung mit einem solchen okular
DE102020100536B3 (de) Kopf-Oben-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, sowie Verfahren zum Betreiben einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung
EP3655812A1 (de) Projektionsanzeigevorrichtung mit einer darstellung in mehreren anzeigenebenen
DE102005058018A1 (de) Head-Up-Display System

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13753291

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015525902

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14420478

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13753291

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1