WO2022105969A1

WO2022105969A1 - Gerät zum generieren eines virtuellen bildes mit einem verstellmechanismus für entspiegelungslamellen

Info

Publication number: WO2022105969A1
Application number: PCT/DE2021/200171
Authority: WO
Inventors: Michael Döbler; Klaus Seifert; Felicitas WILLE
Original assignee: Continental Automotive Gmbh
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2022-05-27
Also published as: DE112021006013A5; US20240019694A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Gerät zum Generieren eines virtuellen Bildes (VB), mit: - einem Anzeigeelement (11) zum Erzeugen eines Bildes; - einem Lichtwellenleiter (5, 510, 520) zum Aufweiten einer Austrittspupille und - einem dem Lichtwellenleiter (5) im Strahlengang nachgeordneten Blendschutzelement (81), wobei - das Blendschutzelement (81) eine Jalousie (83) ist, die mehrere Lamellen (82) aufweist, die in ihren Endbereichen (821,822) flächige Verstärkungselemente (861,862) aufweisen, welche über die Lamellen (82) hinausragen.

Description

Beschreibung

Gerät zum Generieren eines virtuellen Bildes mit einem Verstellmechanismus für Entspiegelungslamellen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verstellmechanismus für Entspiegelungslamellen einer Anzeigevorrichtung mit einer bildgebenden Einheit mit einem Anzeigeelement zum Anzeigen eines Bildes und einer Optikeinheit zum Projizieren des Bildes auf eine Projektionsfläche.

Derartige Anzeigevorrichtungen können beispielsweise für ein Head-Up-Display für ein Fortbewegungsmittel verwendet werden. Unter einem Head-Up-Display, auch als HUD bezeichnet, wird ein Anzeigesystem verstanden, bei dem der Betrachter seine Blickrichtung beibehalten kann, da die darzustellenden Inhalte in sein Sichtfeld eingeblendet werden. Während derartige Systeme aufgrund ihrer Komplexität und Kosten ursprünglich vorwiegend im Bereich der Luftfahrt Verwendung fanden, werden sie inzwischen auch im Automobilbereich in Großserie verbaut.

Head-Up-Displays bestehen im Allgemeinen aus einem Bildgenerator, einer Optikeinheit und einer Spiegeleinheit. Der Bildgenerator erzeugt das Bild. Die Optikeinheit leitet das Bild auf die Spiegeleinheit. Der Bildgenerator wird oft auch als bildgebende Einheit oder PGU (Picture Generating Unit) bezeichnet. Die Spiegeleinheit ist eine teilweise spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe. Der Betrachter sieht also die vom Bildgenerator dargestellten Inhalte als virtuelles Bild und gleichzeitig die reale Welt hinter der Scheibe. Als Spiegeleinheit dient im Automobilbereich oftmals die Windschutzscheibe, deren gekrümmte Form bei der Darstellung berücksichtigt werden muss. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit und Spiegeleinheit ist das virtuelle Bild eine vergrößerte Darstellung des vom Bildgenerator erzeugten Bildes.

Der Betrachter kann das virtuelle Bild nur aus der Position der sogenannten Eyebox betrachten. Als Eyebox wird ein Bereich bezeichnet, dessen Höhe und Breite einem theoretischen Sichtfenster entspricht. So lange sich ein Auge des Betrachters innerhalb der Eyebox befindet, sind alle Elemente des virtuellen Bildes für das Auge sichtbar. Befindet sich das Auge hingegen außerhalb der Eyebox, so ist das virtuelle Bild für den Betrachter nur noch teilweise oder gar nicht sichtbar. Je größer die Eyebox ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter somit bei der Wahl seiner Sitzposition.

Die Größe der Eyebox herkömmlicher Head-Up-Displays wird durch die Größe der Optikeinheit begrenzt. Ein Ansatz zur Vergrößerung der Eyebox besteht darin, das von der bildgebenden Einheit kommende Licht in einen Lichtwellenleiter einzukoppeln. Das in den Lichtwellenleiter eingekoppelte Licht wird an dessen Grenzflächen totalreflektiert und wird somit innerhalb des Lichtwellenleiters geleitet. Zusätzlich wird an einer Vielzahl von Positionen entlang der Ausbreitungsrichtung jeweils ein Teil des Lichts ausgekoppelt. Durch den Lichtwellenleiter erfolgt auf diese Weise eine Aufweitung der Austrittspupi Ile. Die effektive Austrittspupi Ile setzt sich hier aus Bildern der Apertur des Bilderzeugungssystems zusammen.

Vor diesem Hintergrund beschreibt die US 2016/0124223 A1 eine Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder. Die Anzeigevorrichtung umfaßt einen Lichtwellenleiter, der bewirkt, daß von einer bildgebenden Einheit kommendes Licht, das durch eine erste Lichteinfallsfläche einfällt, wiederholt einer internen Reflexion unterzogen wird, um sich in einer ersten Richtung von der ersten Lichteinfallsfläche weg zu bewegen. Der Lichtwellenleiter bewirkt zudem, daß ein Teil des im Lichtwellenleiter geführten Lichts durch Bereiche einer ersten Lichtaustrittsfläche, die sich in der ersten Richtung erstreckt, nach außen austritt. Die Anzeigevorrichtung umfaßt weiterhin ein erstes lichteinfallseitiges Beugungsgitter, das auftreffendes Licht beugt, um zu bewirken, daß das gebeugte Licht in den Lichtwellenleiter eintritt, und ein erstes lichtausfallendes Beugungsgitter, das vom Lichtwellenleiter einfallendes Licht beugt. Auch die US 2012/0224062 A1 zeigt eine Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder mit einem Lichtwellenleiter,

Bei der aktuell bekannten Auslegung eines derartigen Geräts, bei dem der Lichtwellenleiter aus Glasplatten besteht, innerhalb derer Beugungsgitter oder Hologramme angeordnet sind, tritt ein Problem auf, falls von außen Licht einfällt. Durch Reflexionen des von außen einfallenden Lichts kann Störlicht in das Auge des Benutzers fallen. Zudem wird der Kontrast des vom Benutzer wahrgenommenen virtuellen Bildes reduziert.

Bei herkömmlichen Geräten werden deshalb möglicherweise reflektierende Komponenten verkippt und mit Strahlfallen kombiniert, sodaß Reflexe den Bereich, in dem das Fahrerauge erwartet wird, nicht erreichen. Alternativ werden Antireflexbeschichtungen verwendet und Strukturrauigkeiten genutzt, um die Reflexintensität zu vermindern.

Das Verkippen der Komponenten kostet erheblich Bauraum, der in Automobilen begrenzt ist. Außerdem ist die Performance der Komponenten bei verkipptem Einbau in der Regel gemindert. Schichten und Strukturen verringern die erreichbare Intensität, die Reflexe bleiben in der Regel aber deutlich sichtbar und verringern den Kontrast erheblich.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Gerät zum Generieren eines virtuellen Bildes vorzuschlagen, bei dem der Einfluß von Störlicht reduziert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erfindungsgemäßes Gerät zum Generieren eines virtuellen Bildes weist auf ein Anzeigeelement zum Erzeugen eines Bildes, einen Lichtwellenleiter zum Aufweiten einer Austrittspupille und eine dem Lichtwellenleiter im Strahlengang nachgeordnetes Blendschutzelement, welches eine Jalousie ist, die mehrere Lamellen aufweist, die in ihren Endbereichen flächige Verstärkungselemente aufweisen, welche über die Lamellen hinausragen. Überstehende Teile der Verstärkungselemente dienen vorteilhafterweise zur Befestigung der Lamellen. Undefinierte Krafteinwirkung, wie sie beispielsweise bei einem Einklemmen der Verstärkungselemente auf diese auftritt, wird vorteilhafterweise von den Lamellen ferngehalten. Negative Einflüsse auf deren Form und somit auf deren Abschattwirkung sind somit reduziert oder gänzlich vermieden.

Erfindungsgemäß sind die Verstärkungselemente elastisch ausgelegt, beispielsweise als Federn. Dies ermöglicht eine Abfederung ähnlich einer Blattfeder. Stöße von außen werden nicht direkt auf die filigranen Lamellen übertragen, was deren Lebensdauer erhöht.

Erfindungsgemäß sind zwischen den Verstärkungselementen benachbarter Abstandsplättchen Lamellen angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß der Abstand der Lamellen über die Dicke der Abstandsplättchen einstellbar ist. Sind die Abstandsplättchen vergleichsweise dünn ausgestaltet, so wird der Abstand vorteilhafterweise durch die Anzahl der zwischen zwei Lamellen gestapelt angeordneter Abstandsplättchen eingestellt.

Vorteilhafterweise weisen die Abstandsplättchen an unterschiedlichen Stellen der Jalousie unterschiedliche Materialstärke auf. Somit ist auf einfache Art und Weise ein Winkelgradient der Lamellen einstellbar.

Erfindungsgemäß ragen die Verstärkungselemente nach oben und nach unten über die Lamellen hinaus, und die nach oben hinausragenden Bereiche der Verstärkungselemente sind bezüglich der nach unten hinausragenden Bereiche der Verstärkungselemente verschiebbar angeordnet. Somit ist vorteilhaft eine Verstellung des Anstellwinkels der Lamellen über eine Verschiebung der genannten Bereiche gegeneinander ermöglicht.

Vorteilhafterweise sind zwischen den nach oben hinausragenden Bereichen angeordnete Abstandsplättchen mittels Fixierelementen zu einer oberen beziehungsweise unteren Reihe fixiert. Dies hat den Vorteil, daß die relative Position der Lamellen zueinander festgelegt ist.

Erfindungsgemäß weisen die Abstandsplättchen eine Schräge auf, die einer Vorzugsrichtung der Lamellen entspricht. Dies hat den Vorteil, daß die Verstärkungselemente in Vorzugsrichtung keine oder nur eine geringe Vorspannung aufweisen. Da die Vorzugsrichtung über längere Zeiträume eingenommen wird, tritt somit weniger Materialermüdung auf.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.

Figurenübersicht

Fig. 1 zeigt schematisch ein Head-Up-Display gemäß dem Stand der Technik für ein Kraftfahrzeug;

Fig. 2 Lichtwellenleiter mit zweidimensionaler Vergrößerung;

Fig. 3 zeigt schematisch ein Head-Up-Display mit Lichtwellenleiter;

Fig. 4 zeigt schematisch ein Head-Up-Display mit Lichtwellenleiter in einem

Kraftfahrzeug;

Fig. 5 zeigt schematisch ein Head-Up-Display mit Lichtwellenleiter und einer Entspiegelung als Blendschutzelement;

Fig. 6 alternativer Lichtwellenleiter mit zweidimensionaler Vergrößerung;

Fig. 7 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Gerät zum Generieren eines virtuellen Bildes;

Fig. 8 Jalousie sowie Ausschnittsvergrößerung davon;

Fig. 9 Lamelle mit flächigen Verstärkungselementen;

Fig. 10 Anordnung von Abstandsplättchen; Fig. 11 Ausführung der Erfindung mit Winkelgradient;

Fig. 12 Prinzip für die Verstellung des Anstellwinkels;

Fig. 13 Fixierung von Abstandsplättchen;

Fig. 14 Abstandsplättchen mit Schräge.

Figurenbeschreibung

Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, daß sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und daß die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.

Zunächst soll anhand der Figuren 1 bis 4 der Grundgedanke eines Head-Up- Displays mit Lichtwellenleiter dargelegt werden.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Head-Up-Displays gemäß dem Stand der Technik für ein Kraftfahrzeug. Das Head-Up-Display weist einen Bildgenerator 1 , eine Optikeinheit 2 und eine Spiegeleinheit 3 auf. Von einem Anzeigeelement 11 geht ein Strahlenbündel SB1 aus, welches von einem Faltspiegel 21 auf einen gekrümmten Spiegel 22 reflektiert wird, der es Richtung Spiegeleinheit 3 reflektiert. Die Spiegeleinheit 3 ist hier als Windschutzscheibe 31 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Von dort gelangt das Strahlenbündel SB2 in Richtung eines Auges 61 eines Betrachters. Der Betrachter sieht ein virtuelles Bild VB, welches sich außerhalb des Kraftfahrzeugs oberhalb der Motorhaube oder sogar vor dem Kraftfahrzeug befindet. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit 2 und Spiegeleinheit 3 ist das virtuelle Bild VB eine vergrößerte Darstellung des vom Anzeigeelement 11 angezeigten Bildes. Hier sind symbolisch eine Geschwindigkeitsbegrenzung, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Navigationsanweisungen dargestellt. So lange sich das Auge 61 innerhalb der durch ein Rechteck angedeuteten Eyebox 62 befindet, sind alle Elemente des virtuellen Bildes für das Auge 61 sichtbar. Befindet sich das Auge 61 außerhalb der Eyebox 62, so ist das virtuelle Bild VB für den Betrachter nur noch teilweise oder gar nicht sichtbar. Je größer die Eyebox 62 ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter bei der Wahl seiner Sitzposition.

Die Krümmung des gekrümmten Spiegels 22 dient zum einen dazu, den Strahlengang aufzubereiten und somit für ein größeres Bild und eine größere Eyebox 62 zu sorgen. Zum anderen gleicht die Krümmung eine Krümmung der Windschutzscheibe 31 aus, sodaß das virtuelle Bild VB einer vergrößerten Wiedergabe des vom Anzeigeelement 11 dargestellten Bildes entspricht. Der gekrümmte Spiegel 22 ist mittels einer Lagerung 221 drehbar gelagert. Die dadurch ermöglichte Drehung des gekrümmten Spiegels 22 ermöglicht ein Verschieben der Eyebox 62 und somit eine Anpassung der Position der Eyebox 62 an die Position des Auges 61 . Der Faltspiegel 21 dient dazu, daß der vom Strahlenbündel SB1 zurückgelegte Weg zwischen Anzeigeelement 11 und gekrümmtem Spiegel 22 lang ist, und gleichzeitig die Optikeinheit 2 dennoch kompakt ausfällt. Die Optikeinheit 2 wird durch eine transparente Abdeckung 23 gegen die Umgebung abgegrenzt. Die optischen Elemente der Optikeinheit 2 sind somit beispielsweise gegen im Innenraum des Fahrzeugs befindlichen Staub geschützt. Auf der Abdeckung 23 befindet sich weiterhin eine optische Folie 24 oder eine Beschichtung, die einfallendes Sonnenlicht SL daran hindern soll, über die Spiegel 21 , 22 auf das Anzeigeelement 11 zu gelangen. Dieses könnte sonst durch eine dabei auftretende Wärmeentwicklung vorübergehend oder auch dauerhaft geschädigt werden. Um dies zu verhindern, wird beispielsweise ein Infrarotanteil des Sonnenlichts SL mittels der optischen Folie 24 ausgefiltert oder von dieser zumindest teilweise reflektiert. Ein Blendschutz 25 dient dazu, von vorne einfallendes Licht abzuschatten, sodaß es nicht von der Abdeckung 23 in Richtung Windschutzscheibe 31 reflektiert wird, was eine Blendung des Betrachters hervorrufen könnte. Außer dem Sonnenlicht SL kann auch das Licht einer anderen Störlichtquelle 64 auf das Anzeigeelement 11 gelangen.

Fig. 2 zeigt in schematischer räumlicher Darstellung einen Lichtwellenleiter 5 mit zweidimensionaler Vergrößerung. Im unteren linken Bereich erkennt man ein Einkoppelhologramm 53, mittels dessen von einer nicht dargestellten bildgebenden Einheit kommendes Licht L1 in den Lichtwellenleiter 5 eingekoppelt wird. In diesem breitet es sich in der Zeichnung nach rechts oben aus, entsprechend dem Pfeil L2. In diesem Bereich des Lichtwellenleiters 5 befindet sich ein Falthologramm 51 , das ähnlich wie viele hintereinander angeordnete teildurchlässige Spiegel wirkt, und ein in Y-Richtung verbreitertes, sich in X-Richtung ausbreitendes Lichtbündel erzeugt. Dies ist durch drei Pfeile L3 angedeutet. In dem sich in der Abbildung nach rechts erstreckenden Teil des Lichtwellenleiters 5 befindet sich ein Auskoppelhologramm 52, welches ebenfalls ähnlich wie viele hintereinander angeordnete teildurchlässige Spiegel wirkt, und durch Pfeile L4 angedeutet Licht in Z-Richtung nach oben aus dem Lichtwellenleiter 5 auskoppelt. Hierbei erfolgt eine Verbreiterung in X-Richtung, sodaß das ursprüngliche einfallende Lichtbündel L1 als in zwei Dimensionen vergrößertes Lichtbündel L4 den Lichtwellenleiter 5 verläßt.

Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung einen zu Fig.2 alternativen Lichtwellenleiter mit zweidimensionaler Vergrößerung. Hier ist das Auskoppelhologramm 52 so ausgebildet, daß es Licht nicht senkrecht zur Oberfläche des Lichtwellenleiters 5, sondern in einem Winkel zur Z-Richtung auskoppelt, wie durch die Pfeile L4 dargestellt. Damit läßt sich der Lichtwellenleiter 5 entsprechend dem vorhandenen Bauraum anordnen, ohne daß auf einen senkrechten Austritt des in zwei Dimensionen vergrößerten Lichtbündels Rücksicht zu nehmen ist.

Fig. 3 zeigt in räumlicher Darstellung ein Head-Up-Display mit drei Lichtwellenleitern 5R, 5G, 5B, die übereinanderliegend angeordnet sind und für je eine Elementarfarbe Rot, Grün und Blau stehen. Sie bilden gemeinsam den Lichtwellenleiter 5. Die in dem Lichtwellenleiter 5 vorhandenen Hologramme 51 , 52, 53 sind wellenlängenabhängig, sodaß jeweils ein Lichtwellenleiter 5R, 5G, 5B für eine der Elementarfarben verwendet wird. Oberhalb des Lichtwellenleiters 5 sind ein Bildgenerator 1 und eine Optikeinheit 2 dargestellt. Die Optikeinheit 2 weist einen Spiegel 20 auf, mittels dessen das vom Bildgenerator 1 erzeugte und von der Optikeinheit 2 geformte Licht in Richtung des jeweiligen Einkoppelhologramms 53 umgelenkt wird. Der Bildgenerator 1 weist drei Lichtquellen 14R, 14G, 14B für die drei Elementarfarben auf. Man erkennt, daß die gesamte dargestellte Einheit eine im Vergleich zu ihrer lichtabstrahlenden Fläche geringe Gesamtbauhöhe aufweist.

Fig. 4 zeigt ein Head-Up-Display in einem Kraftfahrzeug ähnlich zu Fig. 1 , hier allerdings in räumlicher Darstellung und mit einem Lichtwellenleiter 5. Man erkennt den schematisch angedeuteten Bildgenerator 1 , der ein paralleles Strahlenbündel SB1 erzeugt, welches mittels der Spiegelebene 523 in den Lichtwellenleiter 5 eingekoppelt wird. Die Optikeinheit ist der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Mehrere Spiegelebenen 522 reflektieren jeweils einen Teil des auf sie auftreffenden Lichts Richtung Windschutzscheibe 31 , der Spiegeleinheit 3. Von dieser wird das Licht Richtung Auge 61 reflektiert. Der Betrachter sieht ein virtuelles Bild VB über der Motorhaube bzw. in noch weiterer Entfernung vor dem Kraftfahrzeug.

Fig. 5 zeigt schematisch ein Head-Up-Display mit Lichtwellenleiter 5 und einer Jalousie 83 zur Entspiegelung als Blendschutzelement. Durch die Windschutzscheibe 31 einfallendes Licht wird durch die hier nicht dargestellten Lamellen der Jalousie 83 blockiert, und gelangt nicht in das Auge des Betrachters 60. Vom Wellenleiter 5 in Richtung Auge des Betrachters 60 abgegebenes Licht verläuft parallel zu den Lamellen der Jalousie 31 , passiert diese somit, und gelangt ins Auge des Betrachters 60.

Fig.7 zeigt ein erfindungsgemäßes Gerät bei dem ein Lichtwellenleiter 5 entsprechend Fig.6 Verwendung findet. Man erkennt den Bildgenerator 1 mit Anzeigeelement 11 und den Lichtwellenleiter 5, aus dem Licht L4 in einem Winkel a zur Normalen N auf der Lichtaustrittsfläche 54 des Lichtwellenleiters 5 austritt, wobei der Winkel a größer 0° ist. Das austretende Licht L4 trifft auf die Lichteintrittsfläche 85 der Jalousie 83, deren Lamellen 82 parallel zum austretenden Licht L4 angeordnet sind, sodaß dieses die Zwischenräume 84 zwischen den Lamellen 82 ungehindert passieren kann. Das aus der Jalousie 83 austretende Licht L6 trifft unter einem Winkel ß auf die Windschutzscheibe 31 und wird von dieser reflektiert und gelangt als Licht L8 ins Auge 61 eines Fahrzeuginsassen, hier des Fahrers. Dieser sieht somit ein virtuelles Bild VB. In diesem Ausführungsbeispiel bildet die Jalousie 83 die Abdeckung der Optikeinheit, ein gegebenenfalls vorhandenes separates Abdeckelement muß im Betrieb weggefahren werden. Die Jalousie 83 kann somit auch in direkten Kontakt mit sich im Fahrzeuginnenraum befindlichen Gegenständen oder Personen gelangen. Eine Beschädigung der Jalousie 83 ist somit nicht ausgeschlossen. Die Jalousie 83 ist daher vorzugsweise lösbar angeordnet, sodaß sie im Bedarfsfall ohne großen Aufwand demontiert und durch eine neue bzw. eine reparierte Jalousie 83 ersetzbar ist.

Fig.8 zeigt die Jalousie 83 sowie eine Ausschnittsvergrößerung 830. Man erkennt die Lamellen 82, die Licht L5, welches vom Lichtwellenleiter 5 kommt und im wesentlichen parallel zu den Lamellen 82 verläuft, passieren lassen. Störlicht SL, welches nicht parallel zu den Lamellen 82 verläuft, wird von den Lamellen 82 blockiert. Die Lamellen 82 weisen untereinander einen Abstand AL auf und sind um einen Winkel a gegenüber der Normalen NJ zur Lichte intrittsfläche 85 der Jalousie 83 geneigt. Die Lamellen weisen eine Höhe HL und eine Dicke DL auf, wobei die Höhe HL ein Vielfaches der Dicke DL beträgt. Der Winkel a entspricht demjenigen des Lichtaustritts aus dem Lichtwellenleiter 5 wenn dessen Lichtaustrittsfläche 54 und die Lichteintrittsfläche 85 der Jalousie 83 parallel zueinander angeordnet sind. Bei nichtparalleler Anordnung sind diese Winkel entsprechend umzurechnen. Der Winkel a hängt unter anderem von der Position des Fahrers und dessen Blickwinkel ab. Für unterschiedliche Fahrzeugtypen bzw. unterschiedliche Neigungen der Windschutzscheibe 31 ist unter anderem der Abstand AL anzupassen. Die Lamellen 82 sind vorzugsweise nichtreflektierend ausgelegt, also im wesentlichen schwarz. Sind die Lamellen verkippbar angeordnet, also ist der Winkel a im Betrieb variabel einstellbar, so lassen sich diese auf unterschiedliche Positionen der Eyebox bzw. auf unterschiedliche Positionen des Auges 61 innerhalb der Eyebox einstellen. Dies setzt voraus, daß das vom Lichtwellenleiter 5 kommende Licht einen gewissen Winkelbereich abdeckt, sodaß für jeden eingestellten Winkel a auch Lichtstrahlen an den Lamellen ankommen, die parallel zu diesen ausgerichtet sind, und diese somit passieren.

Fig. 9 zeigt eine Lamelle 82, die erfindungsgemäß in ihren Endbereichen 821 ,822 flächige Verstärkungselemente 861 ,862 aufweist. Die Verstärkungselemente 861 ,862 ragen über die Lamellen 82 in der Zeichnungsebene nach oben, Bereich 863, und nach unten, Bereich 864, hinaus. Die einzelnen Lamellen 82 werden somit an ihren Enden überstehend mit dünnem Material verstärkt. Die Verstärkungselemente 861 ,862 dienen zusätzlich als Federmechanismus ähnlich einer Blattfeder. Die Verstärkungselemente 861 ,862 sind somit als Federn ausgelegt. Die dargestellte Lamelle 82 stellte eine vorteilhafte Lösung zur Halterung- und/oder Verstellung von Lamellen 82 in einem Lamellengitter, der Jalousie 83, zum Zweck einer Entspiegelung.

Fig. 10 zeigt eine Anordnung von Abstandsplättchen 87 zwischen Verstärkungselementen 861 in den Zwischenräumen zwischen zwei Lamellen 82. Der Übersichtlichkeit halber ist hier nur eine Lamelle 82 gezeigt, aber mehrere Verstärkungselemente 861 , an denen sich jeweils eine der hier nicht dargestellten Lamellen befindet. Die Lamellenverstärkungen, die Verstärkungselemente 861 , werden durch modulare Abstandsplättchen 87, welche die Pitchinnenräume der Lamellen 82 ausfüllen, an der Ober- und Unterseite eingeklemmt und außerhalb des Sichtbereichs realisiert. Die Abstandsplättchen 87 können sich gemäß einer vorteilhaften Variante in ihrer Materialstärke unterscheiden und definieren so den Abstand AL zwischen den Lamellen 82.

Fig.11 zeigt eine Ausführung der Erfindung mit Winkelgradient. Mehrere Verstärkungselemente 861 sind gezeigt, zwischen denen im unteren Bereich Abstandsplättchen 87 gleicher Materialstärke angeordnet sind, und im oberen Bereich Abstandsplättchen 871 ,872,873 unterschiedlicher Materialstärke. Der Winkel benachbarter Verstärkungselemente 861 ist somit unterschiedlich, und ebenso der Anstellwinkel der an den Verstärkungselementen 861 befindlichen, hier nicht dargestellten Lamellen. Der Winkelgradient ist hier zur Veranschaulichung des Prinzips übertrieben dargestellt.

Fig. 12 zeigt ein mit der vorliegenden Erfindung ermöglichtes Prinzip für die Verstellung des Anstellwinkels a. Die Verstärkungselemente 861 ragen nach oben und nach unten über die Lamellen 82 hinaus. Die nach oben hinausragenden Bereiche 863 der Verstärkungselemente 861 sind bezüglich der nach unten hinausragenden Bereiche 864 verschiebbar angeordnet. Die Verschiebung ist mittels eines Pfeils P1 angedeutet. Man sieht, daß die nach oben hinausragenden Bereiche 863 im rechten Teil der Abbildung gegenüber dem linken Teil der Abbildung nach rechts verschoben sind. Dadurch ändert sich der Anstellwinkel a. Die Verstellung des Lamellenwinkels erfolgt somit über eine Verschiebung einer der Plättchenreihen, hier dargestellt der oberen, oder beider Plättchenreihen.

Fig. 13 zeigt eine Fixierung der Abstandsplättchen 87 mittels Fixierelementen 864,865. In dieser Ausführungsvariante werden die Abstandsplättchen 87 mit eingeklemmten Lamellenverstärkungen 861 durch eine Fixierung mittels Fixierelementen 864,865, beispielsweise durch eine Stange, ausgerichtet. Sie bilden eine obere Reihe 867 und eine untere Reihe 868.

Fig. 14 zeigt Abstandsplättchen 874, die eine Schräge 875 aufweisen. Die Schräge 875 entspricht einer Vorzugsrichtung der hier nicht dargestellten Lamellen 82. Man erkennt, daß die an den Lamellen 82 angeordneten Verstärkungselemente 861 in der Abbildung, die einer genannten Vorzugsrichtung entspricht, keinen Winkel zwischen ihrem Hauptteil und den nach oben beziehungsweise nach unten herausragenden Bereichen 863,864 aufweisen. Eine Vorab-Winkeleinstellung durch Wahl der Plättchenform ist somit ermöglicht. In dieser Ausführungsvariante wird die Form der Abstandsplättchen 874 so gewählt, daß eine Vorab-Winkeleinstellung der Lamellen 82 erfolgt und so keine oder nur eine geringe Vorspannung der als Federelemente wirkenden Verstärkungselemente 861 nötig ist. Die Anordnung von Verstärkungselementen 871 und Abstandsplättchen 874 befindet sich am Produkt außerhalb des optischen Funktionsbereichs. Dies trifft auf alle gezeigten Ausführungsbeispiele zu. Die Erfindung betrifft mit anderen Worten folgendes: Ein modularer Verstellmechanismus für Entspiegelungslamellen wird vorgeschlagen. Aktuell sind für bildgebende Verfahren, beispielsweise für Fernrohr, Beamer, Monitor, nur Entspiegelungen oder Blickschutzverfahren mit fixem Winkel vorgesehen, meistens senkrecht zu Oberfläche. Beispiele sind Sichtschutzfolie für Handy, Antireflexionsgerät für Fernrohr o.ä., oder Einrichtungen mit grob einstellbarem Transmissionswinkel z.B. Jalousien für Fenster. Bei Head-up Displays erfolgt eine Entspiegelung oftmals mittels Glaretrap mit einer gebogenen Folie. Diese Konstruktion hat eine Mindest-Einbautiefe entsprechend der Folienkrümmung zur Folge. Für Windshield-Head-up Displays ist eine Entspiegelung durch Lamellen bzw. Gitterstruktur als abschließende Baugruppe vorgesehen. Insbesondere für Waveguide Head-up Displays im flachen Verbau wird eine Lösung zur Entspiegelung benötigt, da hier flache Glasbauteile direkt unter der Windschutzscheibe befindlich sind. Diese Lösung soll winkelverstellbar sein, um Abschattungen in der Eyebox zu reduzieren Eine mögliche Lösung sieht in einem Rahmen gespannte Lamellen zur Entspiegelung vor.

Es werden verschiedene Anstellwinkel der Lamellen für verschiedene Eyebox- Positionen benötigt, um unerwünschte Abschattung zu vermeiden. Bislang liegt keine gesicherte Lösung vor, um die Winkelverstellung der Lamellen zu ermöglichen. Die nicht verstellbaren Methoden erlauben es nicht, daß das System sich auf den Betrachter einstellt. Blickwinkel und Sichtschutz/Reflexionsschutz-Winkelbereich sind gleich oder voneinander abhängig. Die Baugruppe ist zudem direkt hinter der Windschutzscheibe verbaut, sodaß hohe thermische Belastungen, beispielsweise durch Sonneneinstrahlung, auftreten können.

Für Anwendungen, die nur einen besonders schmalwinkligen Lichteinfall erlauben sollen aber gleichzeitig einen größeren Blick/Transmissionwinkelbereich und hohen Transmissionsgad erlauben sollen, ist eine sehr feine Einstellung des Transmissionswinkels und eine sehr geringe Abdeckung im Transmissionsbereich notwendig. Abhängigkeit von äußeren Einflüssen (Temperatur, Feuchte) auf den Stellwinkel sollte minimal sein. Die erfindungsgemäße Lösung weist unter anderem folgende Vorteile auf, die gegebenenfalls, je nach Ausführungsform nur einzeln oder auch in Kombination auftreten können. Der modulare Verstellmechanismus erlaubt eine völlig freie Festlegung des Abstandes zwischen benachbarten Federelementen. Der Abstand zwischen den einzelnen Elementen kann insbesondere deutlich geringer sein als bei einer einteiligen Blattfeder oder einer Spiralfeder. Der eingestellte Winkel ist temperaturunabhängig, dadurch, daß die Abstandshalter sich auf beiden Seiten gleichermaßen ausdehnen und zusammenziehen. Die Materialstärke und Art der Verstärkungselemente erlaubt geringe Verstellkräfte. Die Steifigkeit wird über die Abstandsplättchen 87 sichergestellt, die eine höhere Materialstärke haben und deren Materialauswahl unabhängig von den der als Federelemente wirkenden Verstärkungselemente 861 ist.

Dre modulare Verstellmechanismus ist bauraumsparend, da ihre Gesamtbreite nur die Breite des Federelements entspricht, es sind keine seitlichen Stabilisierungen erforderlich. Dies ist in den Abbildungen nicht explizit gezeigt, aber für den Fachmann nachvollziehbar. Andere Ansätze arbeiten mit einem Halteelement und einem Verstellelement. Diese Funktionen können gemäß dem erfindungsgemäßen Ansatz kombiniert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich auch anwenden in konventionellen Head- Up-Displays (beispielsweise spiegelbasierten). Hier wird das Blendschutzelement vorzugsweise als abschließende Baugruppe eingesetzt. Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich auch anwenden als verstellbare Entspiegelung innerhalb von Baugruppen. Das Blendschutzelement ist dann in die Baugruppe integriert. Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich auch anwenden als Sichtschutz für Displays (Privatsphärefilter) als adaptive Lösung. Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich auch anwenden als Sichtschutz für Fenster/Lichtkuppelfenster (Smartwindows) zur Helligkeitseinstellung. Die erfindungsgemäße Lösung ist auch für militärische Anwendungen wie die Reflexionsvermeidung für Zielfernrohre oder allgemein die Entspiegelung von Optiken einsetzbar oder zur Reflexionsvermeidung bzw. Blendschutz für Lidar-Geräte (Lidar: Light Detection and Ranging - lichtgestützte Ortung und Abstandsmessung), Kameras und Überwachungskameras. Im Automobilbau ist es beispielsweise sinnvoll, Blendschutz für die Nutzer oder Kameras eines Fahrzeugs vor Blendung durch Lidar-Geräte vorzusehen, bevorzugt in Verbindung mit einer Anlage zur Niveauregelung des Fahrzeugs. Die Erfindung kann auch in der Raumfahrt, beispielsweise zum Blendschutz bei optischen Meßinstrumenten oder zur präzisen Ortsauflösung von Strahlungsquellen, Anwendung finden.

Claims

Patentansprüche

1 . Gerät zum Generieren eines virtuellen Bildes (VB), mit:

- einem Anzeigeelement (11 ) zum Erzeugen eines Bildes;

- einem Lichtwellenleiter (5, 510, 520) zum Aufweiten einer Austrittspupille und

- einem dem Lichtwellenleiter (5) im Strahlengang nachgeordneten Blendschutzelement, wobei

- das Blendschutzelement eine Jalousie (83) ist, die mehrere Lamellen (82) aufweist, die in Richtung ihrer längsten Ausdehnung Endbereiche (821 ,822) hat, welche flächige Verstärkungselemente (861 ,862) aufweisen, welche über die Lamellen (82) hinausragen.

2. Gerät nach Anspruch 1 , wobei die Verstärkungselemente (861 ,862) über die Lamellen (82) in eine Richtung senkrecht zur Richtung der längsten Ausdehnung der Lamellen (82) hinausragen.

3. Gerät nach Anspruch 2, wobei die Verstärkungselemente (861 ,862) über die Lamellen (82) in Richtung der Höhe (HL) der Lamellen (82) hinausragen.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstärkungselemente (861 ,862) elastisch ausgelegt sind.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den Verstärkungselementen (861 ,862) benachbarter Lamellen (82) Abstandsplättchen (87,871-874) angeordnet sind.

6. Gerät nach Anspruch 5, wobei die Abstandsplättchen (871-873) an unterschiedlichen Stellen der Jalousie (83) unterschiedliche Materialstärke aufweisen.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstärkungselemente (861 ,862) nach oben und nach unten über die Lamellen (82) hinausragen, und die nach oben hinausragenden Bereiche (863) der Verstärkungselemente (861 ,862) bezüglich der nach unten hinausragenden Bereiche (864) der Verstärkungselemente (861 ,862) verschiebbar angeordnet sind.

8. Gerät nach Anspruch 7, wobei zwischen den nach oben beziehungsweise nach unten hinausragenden Bereichen (863,864) angeordnete Abstandsplättchen (87) mittels Fixierelementen (865,866) zu einer oberen beziehungsweise unteren Reihe (867,868) fixiert sind.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die

Abstandsplättchen (874) eine Schräge (875) aufweisen, die einer Vorzugsrichtung der Lamellen (82) entspricht.