WO2017072162A1 - Head-up-display - Google Patents

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WO2017072162A1
WO2017072162A1 PCT/EP2016/075771 EP2016075771W WO2017072162A1 WO 2017072162 A1 WO2017072162 A1 WO 2017072162A1 EP 2016075771 W EP2016075771 W EP 2016075771W WO 2017072162 A1 WO2017072162 A1 WO 2017072162A1
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WO
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head
display
electro
microlens array
pixels
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PCT/EP2016/075771
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Inventor
Wolff VON SPIEGEL
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Continental Automotive Gmbh
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    • G02B2027/0134—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems of stereoscopic type
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    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens

Definitions

  • Head-up display The invention relates to a head-up display for a motor vehicle.
  • head-up displays with an electro-optical imaging ⁇ unit having a first plurality of individual pixels and wherein from the individual pixels light beams len are emissive and the light beams of a mounted in a vehicle transparent disc can be reflected and the reflected light rays from the transparent disc are perceived by an observer as a virtual image to use.
  • information on a pane, in particular the windshield of the motor vehicle Darge ⁇ provides and the driver of the motor vehicle, the Infor ⁇ tions are determined without he has to avert his eyes from the road ahead of the motor vehicle roadway.
  • head-up displays are known in which the light beams of an electro-optical display are guided via one or more mirrors against the windshield and are reflected by the windshield to the force ⁇ driver.
  • the driver can perceive the information displayed on the electro-optical display at a distance from him behind the windshield as a virtual image.
  • the distance of the virtual image of the windshield corresponds to the length of the beam path from the electro-optical display to the windshield, wherein the optically effective length of the beam path can be increased by a corresponding enlargement effect of the mirror or mirrors.
  • head-up display requires a relatively large amount of space, which is needed for this installation position within the Armaturenbret- tes of the motor vehicle only difficult and expensive mecaniczu make ⁇ is.
  • head-up displays are known in de ⁇ the rays of an electro-optical display NEN without intermediate rule circuit of other optical components against a disc, in particular the windshield are sent directly and are reflected by the transparent glass or windshield to the driver.
  • This configuration requires only a small space and can for example be arranged on the top of the dashboard without space inside the dashboard be ⁇ required.
  • the disadvantage here, however, is that the optically effective length of the beam path is only short and so the distance of the imaginary image behind the disc or windscreen ⁇ is too small. So the driver can perceive the information in the field of vision on the road, but this information is so close to his eye that he can either perceive the real events on the road or the virtual image sharply.
  • the object of the invention is therefore to provide a head-up display ⁇ be riding determine which avoids the disadvantages of large installation space and a small length of the beam path.
  • the Mic can directly adjoin the electro-optical Bilderzeu ⁇ supply unit rolinsenarray, but it can also be present between these two components, a distance of up to 2 cm.
  • the microlenses of the microlens array make it possible to transmit light beams of the electro-optical display in different directions and thus to build up a light field.
  • the two eyes of the driver can perceive each Differing images so that a spatial impression, even though the image is first generated in the saudimensio ⁇ dimensional display plane, and then depending on the be ⁇ used pixels of the electro-optical displays the light beams in different directions be blasted.
  • the electro-optic of the display and the microlens array generated To perceive an image either in the plane of the microlens array, in front of the microlens array or as a virtual image behind the microlens array. If the beams of light diverge from the microlens array toward the driver and their imaginary extensions meet at a point behind the electro-optical display as viewed by the driver, the driver would be able to perceive a virtual pixel at that point. If several virtual pixels are now generated, a corresponding virtual image is created. The less the light rays diverge in the direction of the motorist and nevertheless converge at the imaginary extension behind the electro-optical display in one point, the farther this virtual point behind the electro-optical display is perceptible.
  • virtual images located very far from the transparent pane can also be generated, so that when viewing these virtual images, the driver need not focus his eyes separately on these virtual images and, at the same time, the traffic situation in front of the motor vehicle and the virtual image in full focus can perceive.
  • a three-dimensional representation of the virtual image can also be realized.
  • the individual lenses of the microlens array need not be non ⁇ dingt each designed as a complete lens. They can also be designed as Fresnel lenses or fragmented lenses with individual lens fragments. In this case, it is advantageous that only the parts of the lenses are present which are also optically effective, by redirecting the light beams of the individual pixels of the electro-optical imaging device in different directions.
  • These lens fragments can also be designed, for example, as microprisms, with each pixel of the electro-optical image generation unit being assigned a microprism.
  • a plurality of pixels of the see elektroopti- image forming unit can be associated with a lens fragment as the direction of the light beam generated is changed depending on the location of the pixel on the lens fragment.
  • the transparent pane is designed as a windshield of the vehicle, no additional component is needed for the transparent pane. Furthermore, this saves further otherwise required installation space.
  • the information can be displayed at a position optimal for the driver.
  • the electro-optic ⁇ rule imaging unit and the microlens array gene ⁇ tured image is such vorverzerrbar from that caused by the windshield distortion can be compensated and displayed for the observer virtual image is undistorted perceptible.
  • the fact that the electro-optical imaging unit is designed as a liquid crystal display, a proven in the vehicle ⁇ construction system is used.
  • the liquid crystal display is advantageously illuminatable. In particular, when a transillumination of the liquid crystal display is realized, which is advantageously realized by means of light emitting diodes. But it is also possible to illuminate the liquid crystal display in supervision.
  • the electro-optical Bilderzeu ⁇ supply unit as an organic light-emitting diode display (OLED) zugestalten from ⁇ is. This makes it possible to dispense with additional illumination of the electro-optical imaging unit.
  • OLED organic light-emitting diode display
  • the microlens array is advantageously protected from dirt. Furthermore, this transparent pane is easier to clean, since dirt particles could settle in the microlens array without covering, and would not be so easy to remove.
  • Figure 1 shows an embodiment of an inventive
  • FIG. 2 The partial supervision of an exemplary embodiment of a microlens array 2 according to the invention
  • FIG. 4 a section through an exemplary embodiment of a Fresnel lens of a microlens array according to the invention
  • FIG. 5 shows a section through an exemplary embodiment of a fragmented lens of a microlens array according to the invention
  • Figure 7 shows the operation of an embodiment of a head-up display according to the invention.
  • FIG. 1 shows a transparent pane 1, an electro-optical display 2, a microlens array 3, a transparent cover 4, eyes E1, E2 of an observer or motorist, virtual points PI, P2 and light beams Li-L8.
  • Individual pixels of the electro-optical display 2 is not shown in Figure 1 show through the microlens array 3 such that virtual image points PI, P2 generated ⁇ the who perceive the driver with his eyes El, E2 as virtual image points PI ', P2' behind the transparent Scheibel can.
  • microlenses In figure 2 can be seen a plurality of microlenses, one of which is designated by the reference numeral 3a in a partial plan view of the micro-lens array ⁇ . 3
  • the microlens array 3 is surrounded in the exemplary embodiment with a frame 3R.
  • the microlens array 3 can also be configured without a frame.
  • Figure 3 it can be seen a section through the mircolens 3a, and 2a to 2n pixels of the electro-optical imaging ⁇ unit 2.
  • the pixels 2a - 2n electro-optical image forming unit 2 send their light beams Li - Ln by the microlens 3a, which are refracted according to their impact on the boundary layer between the surface of the microlens and the environment of the microlens and are thus changed in their direction.
  • the light beam 2f whose extension passes through the focal point of the microlens 3a is not broken. Accordingly, the light beams 2a-2n are refracted in Figs.
  • the fragmented lens 3c has a plurality of Lin ⁇ senfragmenten 3cl - 3cn.
  • FIG. 6 shows, in addition to the schematically illustrated electro-optical image-generating device 2 with pixels 2a-2n and the schematically illustrated microlens array 3 virtual pixels PI, P2, light beams Li-Ln and eyes E1, E2 of an observer or motorist.
  • the pixel 2a generates a light beam Li, which is broken by a microlens of the microlens array 3 and reaches the eye of the E2 Obs ⁇ rowing eight.
  • pixels 2b, 2c, 2d generate light beams L2, L3, L4 and the pixels 2e, 2f, 2g, 2h corresponding to light beams L5-L8.
  • the light beams L2, L5 and L6 to reach the eye of the observer E2 which Shafts of Light ⁇ len L3, L4, L7 and L8 to reach the eye of the observer El.
  • the respective changes in direction, which are caused by the microlenses of the microlens array are only in their effects on the light beams Li to L8 in the area between the microlens array 3 and the eyes El, E2 Darge ⁇ presents, without the change of direction in the boundary region between the surface of the individual To represent microlenses and the surrounding air.
  • FIG. 7 shows the transparent pane 1, the electrooptical imaging device 2 with picture elements 2a-2h, the microlens array 3, the eyes E1, E2 of the observer and light beams Li-L8 passing from the picture elements of the electro-optical image forming unit 2 through the microlensar - Reach ray 3 to the transparent pane 1 and be reflected from there into the eyes El, E2 of the observer. Since the light beams Li - L4 diverge and meet in their virtual pixel P2 and the light beams L5 - L8 also diverge and meet in the virtual pixel PI, it appears to the observer that he is the virtual
  • Pixels P 1, P 2 can perceive as the virtual pixels P 1 ', P 2 " behind the transparent pane 1 at the locations shown, since the light beams L 1 - L 8 generated by the electro-optical image generation unit 3 in cooperation with the microlens array 3 are separated from the transparent pane 1 to the eyes El or E2 are reflected.
  • the light field in such a way that the generated light beams either emerge in parallel from the microlens array 3 or else allow the light beams emerging from the microlens array 3 to coincide in one or more pixels.
  • a real image with a position of the image ⁇ plane would be generated at the level of the microlens array
  • a real image which would be located on the micro lens array between the observer and the microlens array in direct ⁇ ter supervision.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-up Display mit einer elektrooptischen Bilderzeugungseinheit, die eine erste Vielzahl von einzelnen Bildpunkten aufweist, wobei von den einzelnen Bildpunkten Lichtstrahlen aussendbar sind und die Lichtstrahlen von einer in einem Fahrzeug befestigten transparenten Scheibe reflektierbar und die von der transparenten Scheibe reflektierten Lichtstrahlen von einem Beobachter wahrnehmbar sind und so für den Beobachter ein virtuelles Bild entsteht, wobei zwischen der elektrooptischen Bilderzeugungseinheit und der transparenten Scheibe ein Mikrolinsenarray mit einer zweiten Vielzahl von Mikrolinsen angeordnet ist, wobei jeder Mikrolinse des Mikrolinsenarrays eine dritte Vielzahl von einzelnen Bildpunkten zugeordnet ist, wobei die dritte Vielzahl der Bildpunkte eine Teilmenge der ersten Vielzahl der Bildpunkte ist, wobei durch ein Durchstrahlen des Mikrolinsenarrays mit Lichtstrahlen einzelner Bildpunkte ein Lichtfeld generierbar ist und so für den Beobachter des Head-up Displays ein virtuelles Bild wahrnehmbar ist.

Description

Beschreibung Head-up-Display Die Erfindung betrifft ein Head-up Display für ein Kraftfahrzeug. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, in Fahrzeugen Head-up Displays mit einer elektrooptischen Bilderzeugungs¬ einheit, die eine erste Vielzahl von einzelnen Bildpunkten aufweist und wobei von den einzelnen Bildpunkten Lichtstrah- len aussendbar sind und die Lichtstrahlen von einer in einem Fahrzeug befestigten transparenten Scheibe reflektierbar und die von der transparenten Scheibe reflektierten Lichtstrahlen von einem Beobachter als virtuelles Bild wahrnehmbar sind, zu verwenden. Hierdurch können Informationen auf einer Scheibe, insbesondere der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges darge¬ stellt und so dem Kraftfahrer des Kraftfahrzeuges die Infor¬ mationen ermittelt werden, ohne dass er seinen Blick von der vor dem Kraftfahrzeug befindlichen Fahrbahn abwenden muss. Im Stand der Technik sind zum einen Head-up Displays bekannt, bei denen die Lichtstrahlen eines elektrooptischen Displays über einen oder mehrere Spiegel wider die Windschutzscheibe geleitet werden und von der Windschutzscheibe zu dem Kraft¬ fahrer reflektiert werden. So kann der Kraftfahrer die auf dem elektrooptischen Display dargestellte Information im Ab- stand von ihm ausgesehen hinter der Windschutzscheibe als virtuelles Bild wahrnehmen. Hierbei entspricht der Abstand des virtuellen Bildes von der Windschutzscheibe der Länge des Strahlengangs von dem elektrooptischen Display bis zu der Windschutzscheibe, wobei die optisch wirksame Länge des Strahlengangs durch eine entsprechende Vergrößerungswirkung des oder der Spiegel vergrößert werden kann. Nachteilig bei dieser Ausgestaltung des Head-up Displays ist es, dass das Head-up Display einen relativ großen Bauraum benötigt, der in der dafür benötigten Einbaulage innerhalb des Armaturenbret- tes des Kraftfahrzeuges nur schwierig und aufwändig bereitzu¬ stellen ist. Weiterhin sind Head-up Displays bekannt, bei de¬ nen die Strahlen eines elektrooptischen Displays ohne Zwi- schenschaltung sonstiger optischer Bauelemente wider eine Scheibe, insbesondere die Windschutzscheibe direkt gesandt werden und von der transparenten Scheibe bzw. Windschutzscheibe zum Kraftfahrer reflektiert werden. Diese Ausgestal- tung benötigt nur einen geringen Bauraum und kann beispielsweise auch auf der Oberseite des Armaturenbrettes angeordnet werden, ohne dass Bauraum innerhalb des Armaturenbrettes be¬ nötigt wird. Nachteilig hierbei ist es aber, dass die optisch wirksame Länge des Strahlengangs nur kurz ist und so der Ab- stand des imaginären Bildes hinter der Scheibe bzw. Wind¬ schutzscheibe zu klein ist. So kann der Kraftfahrer die Information zwar im Sichtfeld auf die Fahrbahn wahrnehmen, diese Information ist aber so nah an seinem Auge, dass er entweder das reale Geschehen auf der Fahrbahn oder das virtuelle Bild scharf wahrnehmen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Head-up Display be¬ reitzustellen, welches die Nachteile von großem Bauraum und geringer Länge des Strahlengangs vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch ein Head-up Display mit den kenn¬ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Das Mik- rolinsenarray kann direkt an die elektrooptische Bilderzeu¬ gungseinheit angrenzen, es kann aber auch zwischen diesen beiden Bauteilen ein Abstand von bis zu 2 cm vorhanden sein. Durch die Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays ist es möglich, Lichtstrahlen des elektrooptischen Displays in unterschiedliche Richtungen zu senden und so ein Lichtfeld aufzubauen. Hierbei können die beiden Augen des Kraftfahrers jeweils un- terschiedliche Bilder wahrnehmen, so dass ein räumlicher Eindruck entsteht, obwohl das Bild zunächst in der zweidimensio¬ nalen Displayebene generiert wird und dann je nach den be¬ nutzten Bildpunkten des elektrooptischen Displays die Lichtstrahlen in verschiedene Richtungen gestrahlt werden. Wenn der Kraftfahrer direkt auf das Mikrolinsenarray schauen wür¬ de, würde er je nach Richtung der Lichtstrahlen das von dem elektrooptischen Display und dem Mikrolinsenarray generierten Bild entweder in der Ebene des Mikrolinsenarrays , vor dem Mikrolinsenarray oder als virtuelles Bild hinter dem Mikro- linsenarray wahrnehmen können. Wenn die Lichtstrahlen vom Mikrolinsenarray ausgehend in Richtung des Kraftfahrers di- vergieren und sich ihre gedachten Verlängerungen vom Kraftfahrer ausgesehen hinter dem elektrooptischen Display in einem Punkt treffen, würde der Kraftfahrer einen virtuellen Bildpunkt an diesem Punkt wahrnehmen können. Wenn jetzt mehrere virtuelle Bildpunkte generiert werden entsteht ein ent- sprechendes virtuelles Bild. Je weniger die Lichtstrahlen in Richtung des Kraftfahrers divergieren und dennoch in der gedachten Verlängerung hinter dem elektrooptischen Display in einem Punkt zusammentreffen, desto weiter ist dieser virtuelle Punkt hinter dem elektrooptischen Display wahrnehmbar.
Dieser Effekt ist auch dann wahrnehmbar, wenn dieses von dem elektrooptischen Display und dem Linsenarray generierte vir¬ tuelle Bild von der Windschutzscheibe oder einer anderen im Kraftfahrzeug befestigten transparenten Scheibe zu dem Kraft- fahrer reflektiert wird, so dass er den oder die virtuellen Bildpunkte hinter der Windschutzscheibe oder anderen im Kraftfahrzeug befestigten transparenten Scheibe wahrnehmen kann. Durch eine fast parallele Gestaltung der Lichtstrahlen sind sehr weit von der transparenten Scheibe entfernte virtu- eile Bildpunkte generierbar. Dadurch, dass das von dem Beob¬ achter wahrnehmbare Bild bei einer direkten Aufsicht auf das Mikrolinsenarray als virtuelles Bild hinter der Displayebene zu liegen scheint kann der Strahlengang derart verlängert werden, dass die Entfernung zwischen der Displayebene und dem virtuellen Punkt als Verlängerung des Strahlengangs von der Displayebene bis zu der transparenten Scheibe wirkt. Somit können auch sehr weit von der transparenten Scheibe befindlicher virtuelle Bilder erzeugt werden, so dass der Kraftfahrer beim Betrachten dieser virtuellen Bilder seine Augen nicht auf diese virtuellen Bilder separat scharf stellen muss und so gleichzeitig das Verkehrsgeschehen vor dem Kraftfahrzeug und das virtuelle Bild in voller Schärfe wahrnehmen kann. Durch ein Generieren von virtuellen Bildpunkten in unterschiedlichen Abständen zu der Displayebene kann auch eine dreidimensionale Darstellung des virtuellen Bildes realisiert werden .
Die einzelnen Linsen des Mikrolinsenarrays müssen nicht unbe¬ dingt jeweils als vollständige Linse ausgestaltet sein. Sie können auch als Fresnel-Linsen oder fragmentierte Linsen mit einzelnen Linsenfragmenten ausgestaltet sein. Hierbei ist von Vorteil, dass nur die Teile der Linsen vorhanden sind, die auch optisch wirksam sind, indem sie die Lichtstrahlen der einzelnen Bildpunkte der elektrooptischen Bilderzeugungseinrichtung in verschiedene Richtungen umleiten. Diese Linsenfragmente können beispielsweise auch als Mikroprismen ausges- taltet sein, wobei jedem Bildpunkt der elektrooptischen Bilderzeugungseinheit ein Mikroprisma zugeordnet sein kann.
Insbesondere wenn die Linsenfragmente in ihrer Oberfläche ge¬ wölbt sind, können auch mehrere Bildpunkte der elektroopti- sehen Bilderzeugungseinheit einem Linsenfragment zugeordnet werden, da je nach Lage des Bildpunkts zu dem Linsenfragment die Richtung des erzeugten Lichtstrahles geändert wird.
Wenn die transparente Scheibe als Windschutzscheibe des Fahr- zeuges ausgestaltet ist, wird kein zusätzliches Bauteil für die transparente Scheibe benötigt . Weiterhin wird dadurch weiterer ansonsten erforderlicher Bauraum eingespart .
Schließlich kann dadurch die Information an einer für den Kraftfahrer optimalen Position angezeigt werden.
Da die Windschutzscheibe des Fahrzeuges meist eine Wölbung aufweist ist es von Vorteil, wenn das von der elektroopti¬ schen Bilderzeugungseinheit und dem Mikrolinsenarray gene¬ rierte Bild derart vorverzerrbar ist, dass die von der Wind- schutzscheibe hervorgerufene Verzerrung ausgleichbar ist und das für den Beobachter dargestellte virtuelle Bild unverzerrt wahrnehmbar ist. Dadurch, dass die elektrooptische Bilderzeugungseinheit als Flüssigkristalldisplay ausgestaltet ist, ist ein im Fahrzeug¬ bau bewährtes System verwendbar. Das Flüssigkristalldisplay ist vorteilhafter Weise beleuchtbar. Insbesondere wenn eine Durchleuchtung des Flüssigkristalldisplay realisiert ist, die vorteilhafter Weise mittels Leuchtdioden realisiert ist. Es ist aber auch möglich, das Flüssigkristalldisplay in Aufsicht zu beleuchten.
Besonders vorteilhaft ist es, die elektrooptische Bilderzeu¬ gungseinheit als organisches Leuchtdioden-Display (OLED) aus¬ zugestalten. Hierdurch kann auf eine zusätzliche Beleuchtung der elektrooptischen Bilderzeugungseinheit verzichtet werden.
Durch das Abdecken des Mikrolinsenarrays mit einer transpa¬ renten Scheibe wird das Mikrolinsenarray vorteilhafter Weise vor Schmutz geschützt. Weiterhin ist diese transparente Scheibe einfacher zu reinigen, da sich in dem Mikrolinsenar- ray ohne Abdeckung Schmutzpartikel festsetzen könnten, nicht so einfach zu entfernen wären.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Head-up Displays im Prinzip Darstellung für zwei die Teilaufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikrolinsenarrays ,
Figur 2 Die Teilaufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikrolinsenarrays 2,
Figur 3 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer
Linse eines erfindungsgemäßen Mikrolinsenarrays, Figur 4 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Fresnel-Linse eines erfindungsgemäßen Mikrolinsen- arrays ,
Figur 5 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer fragmentierten Linse eines erfindungsgemäßen Mikro- linsenarrays ,
Figur 6 die Funktionsweise des erfindungsgemäßen elektroop¬ tischen Displays mit dem erfindungsgemäßen Mikro- linsenarray und
Figur 7 die Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Head-up Displays .
In Figur 1 erkennt man eine transparente Scheibe 1, ein elektrooptisches Display 2, ein Mikrolinsenarray 3, eine transparente Abdeckung 4, Augen El, E2 eines Beobachters bzw. Kraftfahrers, virtuelle Punkte PI, P2 und Lichtstrahlen Li - L8. Einzelne in Figur 1 nicht dargestellte Bildpunkte des elektrooptischen Displays 2 durchscheinen das Mikrolinsenarray 3 derart, dass virtuelle Bildpunkte PI, P2 erzeugt wer¬ den, die der Kraftfahrer mit seinen Augen El, E2 als virtuelle Bildpunkte PI', P2 ' hinter der transparenten Scheibel wahrnehmen kann.
In Figur 2 erkennt man in einer Teilaufsicht auf das Mikro¬ linsenarray 3 eine Vielzahl von Mikrolinsen, wovon eine mit der Bezugsziffer 3a gekennzeichnet ist. Das Mikrolinsenarray 3 ist im Ausführungsbeispiel mit einem Rahmen 3R umgeben. Das Mikrolinsenarray 3 kann aber auch ohne Rahmen ausgestaltet sein .
In Figur 3 erkennt man einen Schnitt durch die Mikrolinse 3a und Bildpunkte 2a bis 2n der elektrooptischen Bilderzeugungs¬ einheit 2. Die Bildpunkte 2a - 2n der elektrooptischen Bilderzeugungseinheit 2 senden ihre Lichtstrahlen Li - Ln durch die Mikrolinse 3a, die entsprechend ihres Auftreffens auf die Grenzschicht zwischen der Oberfläche der Mikrolinse und der Umgebung der Mikrolinse gebrochen werden und so in ihrer Richtung geändert werden. So können je nach Verwendung der einzelnen Bildpunkte 2a - 2n Lichtstrahlen in verschiedene Richtungen generiert werden. Der Lichtstrahl 2f, dessen Verlängerung durch den Brennpunkt der Mikrolinse 3a geht wird nicht gebrochen. Entsprechend werden die Lichtstrahlen 2a - 2n in den Figuren 4 und 5 gebrochen, wobei anstelle der Mikrolinse 3a eine Fresnel-Linse 3b oder eine fragmentierte Linse 3c verwendet wird. Die fragmentierte Linse 3c weist eine Vielzahl von Lin¬ senfragmenten 3cl - 3cn auf.
In Figur 6 erkennt man neben der schematisch dargestellten elektrooptischen Bilderzeugungseinrichtung 2 mit Bildpunkten 2a - 2n und dem schematisch dargestellten Mikrolinsenarray 3 virtuelle Bildpunkte PI, P2, Lichtstrahlen Li - Ln und Augen El, E2 eines Beobachters bzw. Kraftfahrers. Der Bildpunkt 2a erzeugt einen Lichtstrahl Li, der durch eine Mikrolinse des Mikrolinsenarrays 3 gebrochen wird und zum Auge E2 des Beob¬ achters gelangt. Entsprechend erzeugen Bildpunkte 2b, 2c, 2d Lichtstrahlen L2, L3, L4 und die Bildpunkte 2e, 2f, 2g, 2h entsprechend Lichtstrahlen L5 - L8. Die Lichtstrahlen L2, L5 und L6 gelangen zum Auge E2 des Beobachters, die Lichtstrah¬ len L3, L4, L7 und L8 gelangen zum Auge El des Beobachters. Die jeweiligen Richtungsänderungen, die durch die Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays hervorgerufen werden, sind nur in ihren Auswirkungen auf die Lichtstrahlen Li bis L8 im Bereich zwischen den Mikrolinsenarray 3 und den Augen El, E2 darge¬ stellt, ohne die Richtungsänderung im Grenzbereich zwischen der Oberfläche der einzelnen Mikrolinsen und den sie umgebenden Luft darzustellen.
Da die Lichtstrahlen Li - L8 divergieren und sich hinter der elektrooptischen Bilderzeugungseinrichtung in den virtuellen Bildpunkten PI bzw. P2 treffen, kann der Beobachter diese virtuellen Bildpunkte am dargestellten Ort wahrnehmen. Der Beobachter sieht mit seinem Auge El ein Bild bestehend aus den Lichtstrahlen L3, L4, L7 und L8 und mit seinem Auge E2 ein Bild bestehend aus den Lichtstrahlen Li, L2 L5 und L6 und kann so die virtuelle Bildpunkte PI und P2 und ihre Lage hin¬ ter der elektrooptischen Bilderzeugungseinrichtung wahrnehmen . In Figur 7 erkennt man die transparente Scheibe 1, die elek- trooptische Bilderzeugungseinrichtung 2 mit Bildpunkten 2a - 2h, das Mikrolinsenarray 3, die Augen El, E2 des Beobachters und Lichtstrahlen Li - L8, die von den Bildpunkten der elektrooptischen Bilderzeugungseinheit 2 durch das Mikrolinsenar- ray 3 zur transparenten Scheibe 1 gelangen und von dort in die Augen El, E2 des Beobachters reflektiert werden. Da die Lichtstrahlen Li - L4 divergieren und sich in ihrem virtuellen Bildpunkt P2 treffen und die Lichtstrahlen L5 - L8 ebenfalls divergieren und sich im virtuellen Bildpunkt PI tref- fen, erscheint es dem Beobachter so, dass er die virtuellen
Bildpunkte PI, P2 als die virtuellen Bildpunkte PI', P2" hin¬ ter der transparenten Scheibe 1 an den dargestellten Orten wahrnehmen kann, da die von der elektrooptischen Bilderzeugungseinheit 3 im Zusammenwirken mit dem Mikrolinsenarray 3 generierten Lichtstrahlen Li - L8 von der transparenten Scheibe 1 zu den Augen El bzw. E2 reflektiert werden.
Grundsätzlich ist es auch möglich, das Lichtfeld so zu gestalten, dass die erzeugten Lichtstrahlen entweder parallel aus dem Mikrolinsenarray 3 austreten, oder aber die aus dem Mikrolinsenarray 3 austretenden Lichtstrahlen in einem oder mehreren Bildpunkten zusammentreffen zu lassen. Im erstgenannten Fall würde ein reelles Bild mit einer Lage der Bild¬ ebene auf Höhe des Mikrolinsenarrays erzeugt werden, im letztgenannten Fall ein reelles Bild, welches sich bei direk¬ ter Aufsicht auf das Mikrolinsenarray zwischen dem Beobachter und dem Mikrolinsenarray befinden würde. Die beiden letztge- nannten Fälle sind jedoch bei einem Head-up Display weniger zu bevorzugen, da dadurch die optisch wirksame Länge des Strahlenganges verkürzt würde und so ein Beobachter des Dis¬ plays entweder den Inhalt des Head-up Displays oder das hin- ter dem Head-up Display vorhandene Verkehrsgeschehen scharf wahrnehmen könnte.

Claims
Head-up Display mit einer elektrooptischen Bilderzeu¬ gungseinheit (2), die eine erste Vielzahl von einzelnen Bildpunkten (2a - 2n) aufweist und wobei von den einzel¬ nen Bildpunkten (2a - 2h) Lichtstrahlen (Li - L8) aussendbar sind und die Lichtstrahlen (Li - L8) von einer in einem Fahrzeug befestigten transparenten Scheibe (1) reflektierbar und die von der transparenten Scheibe (1) reflektierten Lichtstrahlen (Li - L8) von einem Beobachter wahrnehmbar sind und so für den Beobachter ein virtuelles Bild (PI" , P2" ) entsteht, da du r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass zwischen der elektroopti¬ schen Bilderzeugungseinheit (2) und der transparenten Scheibe (1) ein Mikrolinsenarray (3) mit einer zweiten Vielzahl von Mikrolinsen (3a, 3b, 3c) angeordnet ist, dass jeder Mikrolinse (3a, 3b, 3c) des Mikrolinsenarrays (3) eine dritte Vielzahl von einzelnen Bildpunkten (2a - 2h) zugeordnet ist, wobei die dritte Vielzahl der Bildpunkte (2a - 2h) eine Teilmenge der ersten Vielzahl der Bildpunkte (2a - 2n) ist, wobei durch ein Durch¬ strahlen des Mikrolinsenarrays (3) mit Lichtstrahlen einzelner Bildpunkte (2a - 2n) ein Lichtfeld generierbar ist und so für den Beobachter des Head-up Displays ein virtuelles Bild (PI", P2") wahrnehmbar ist.
Head-up Display nach Patentanspruch 1, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das von dem Beobachter wahrnehmbare Bild bei einer direkten Aufsicht auf das Mikrolinsenarray (3) als virtuelles Bild hinter der Dis¬ playebene zu liegen scheint.
Head-up Display nach Patentanspruch 1 oder 2, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für den Be¬ obachter ein dreidimensional erscheinendes virtuelles Bild (PI", P2") darstellbar ist. Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das die einzelnen Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays (3) als Fresnel-Linsen (3b) oder fragmentierte Linsen (3c) mit einzelnen Linsenfragmenten ( 3cl - 3cn) ausges¬ taltet sind
Head-up Display nach Patentanspruch 4, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jedem Bildpunkt des elektrooptischen Displays (2) ein Linsenfragment zuge¬ ordnet ist .
Head-up Display nach Patentanspruch 4, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jedem Linsenfragment eine Vielzahl von Pixeln der elektrooptischen Bilderzeugungseinheit zugeordnet sind.
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die transparente Scheibe (1) als Windschutzscheibe des Fahrzeuges ausgestaltet ist.
Head-up Display nach Patentanspruch 7, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das mittels der elekt¬ rooptischen Bilderzeugungseinheit (2) und dem Mikrolin- senarray (3) generierte Bild (PI, P2) derart vorverzerr- bar ist, dass die von der Windschutzscheibe hervorgeru¬ fene Verzerrung ausgleichbar ist und das für den Beobachter dargestellte virtuelle Bild (PI", P2 ) unverzerrt wahrnehmbar ist .
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrooptischen Bilderzeugungseinheit (2) als Flüssigkristalldisplay ausgestaltet ist.
10. Head-up Display nach Patentanspruch 9, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bilderzeugungsein¬ richtung (2) beleuchtbar ist.
11. Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche 1 bis 8, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrooptische Bilderzeugungseinheit (2) als Organisches Leuchtdioden-Display (OLED) ausges¬ taltet ist .
12. Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Mikrolinsenarray ( 3 ) mit einer transparenten Ab¬ deckung (4) abgedeckt ist.
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