WO2023072483A1 - Hud with horizontal image plane for a vehicle with an optimum display setting angle - Google Patents

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WO2023072483A1
WO2023072483A1 PCT/EP2022/076245 EP2022076245W WO2023072483A1 WO 2023072483 A1 WO2023072483 A1 WO 2023072483A1 EP 2022076245 W EP2022076245 W EP 2022076245W WO 2023072483 A1 WO2023072483 A1 WO 2023072483A1
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WO
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projection unit
designed
light beam
vehicle
display
Prior art date
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PCT/EP2022/076245
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German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Arthur Janzer
Sebastian Takeshi Lampen
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • 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
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration

Definitions

  • the invention relates to head-up display devices for a motor vehicle or other land, air or water vehicle, which are also known under the name head-up display (HUD).
  • HUD head-up display
  • Devices of this type are designed to generate a virtual image that is displayed in the user's field of vision by reflection on an at least partially transparent reflective pane, such as a front, rear or side window of a vehicle, or on a combiner pane specially provided for this purpose, which is arranged in the user's field of vision is.
  • the invention relates in particular to a projection unit, which is designed to emit a suitable light beam, and a vehicle equipped therewith, wherein the virtual display image is to be generated in a horizontally inclined or lying virtual image plane.
  • Head-up displays currently available for motor vehicles usually have an almost vertical virtual image plane in which, for example, driver information such as a speed limit and current vehicle speed or warning and navigation information or entertainment is displayed as a virtual image that is superimposed on the real image of the surroundings observed by the driver in front of the vehicle.
  • a head-up display device comprises a projection unit, typically housed in the instrument panel, which generates a light beam with the desired display content and transmits it in the form of a diverging beam to the windscreen of the vehicle or to one in front of it arranged combiner pane, from which it is reflected to the eyes of the driver or to his eyebox.
  • the spatial position of the virtual image plane results from the optical interaction of the reflection pane (such as the front pane or combiner pane) and the components of the projection unit intended for beam generation, shaping and steering, such as an image-generating display and a beam-deflecting and image-enlarging and/or correcting one concave mirror.
  • the display is tilted by about 20° in the beam path (ie the display surface is tilted by 20° from a normal position to the central ray of the light beam) in order to prevent disruptive back reflections.
  • an image-generating, light-scattering projection surface or an image-generating display would have to be in the range of 35°-45° with respect to the optical axis (central ray).
  • LCD liquid crystal display
  • a display angle-optimized projection unit according to claim 1 and by a visual field display device containing it and a vehicle equipped therewith according to the independent claims. Further developments are specified in the dependent claims. All further features and effects mentioned in the claims and the following description for the projection unit also apply in relation to the visual field display device and the vehicle, and vice versa.
  • a projection unit with an optimized display angle is provided for a visual field display device with a lying virtual image plane, which can be used in a vehicle in particular.
  • the head-up display device can be embodied as a head-up display (HUD), for example.
  • the vehicle can be a motor vehicle, but also any other land, air or water vehicle.
  • the vehicle has mutually perpendicular longitudinal, transverse and vertical axes of an on-board Cartesian coordinate system, and the virtual image plane is parallel or at least significantly inclined (ie, for example at an angle of inclination of no more than 45°) to a horizontal vehicle plane which is defined by its longitudinal and transverse axis is clamped.
  • the projection unit firstly has a transmissive display layer designed to generate a light beam with the desired display content, with a backlight unit designed to backlight it, which has one or more light sources, such as light-emitting diodes (LEDs).
  • the display layer can be, in particular, a liquid crystal display layer (LCD, liquid crystal display).
  • the projection unit comprises a concave mirror arranged and designed in the beam path of the generated light beam in such a way that the light beam leaves the projection unit in a predetermined shape and direction, in order to then be reflected by an at least partially transparent reflection disk arranged in the user's field of vision to his eyebox and the Users thereby represent the display content in a virtual image plane behind the reflection disc.
  • the reflecting pane can be formed, for example, by a section of a front pane of the vehicle or by a combiner pane arranged in front of it. It is therefore a component of the field of view display device specified below, but not necessarily also a component of the projection unit, which can also be manufactured and sold without this, for example when the vehicle windscreen is used as a reflection screen.
  • an extra combiner disk however, this can also be integrated in the projection unit in a known manner.
  • an eyebox of the visual field display device is understood to be a spatial area from which the virtual image can be seen without restriction.
  • a transparent deflection element is arranged in the beam path of the light beam between the transmissive display layer and the concave mirror, which is designed to change the direction of the light beam by a predetermined deflection angle without an imaging or light-bundling effect (such as with a lens).
  • the transmissive display layer is arranged tilted by a predetermined angle with respect to the backlight unit, which, together with the deflection angle of the deflection element, results in an overall tilting of the transmissive display layer with respect to the light beam incident on the concave mirror (ie with respect to its central beam or an optical axis of the projection unit). .
  • This total tilting of the transmissive display layer is chosen so that when installing the projection unit in the vehicle in a related horizontally inclined or lying virtual image plane results.
  • a straight line of intersection of the virtual image plane with a vertical longitudinal section plane of the vehicle has a smaller or vanishing vertical component compared to its horizontal component.
  • the vertical longitudinal plane of the vehicle is spanned by its longitudinal and vertical axis.
  • a central ray is understood to be a light ray that connects a center of an image-generating display surface to a center of the eyebox and can also be referred to as the optical axis of the projection unit or the visual field display device.
  • One idea of the present projection unit is therefore to solve the problem described at the outset when generating a horizontal virtual image plane by tilting the transmissive display surface in that its backlighting can continue to take place at angles of no more than approx.
  • the predetermined deflection angle of the deflection element is between approximately 10° and 30°, in particular between approximately 15° and 25°, and in a specific embodiment that works well it is approximately 20°.
  • the predetermined angle of incidence of the transmissive display layer with respect to the backlight unit is between approximately 10° and 30°, in particular between approximately 15° and 25°, and approximately 20° in a specific embodiment that works well. This results from the sum of the deflection angle and the angle of attack, a total tilting of the transmissive display layer with respect to the light beam incident on the concave mirror (or its central beam) of about 30° to 50°, in particular about 35° to 45°, and in a well-functioning specific configuration about 40 °. This results in a horizontally tilted/tilted virtual image plane of the head-up display.
  • an appropriately adapted mirror curvature of the concave mirror can also contribute to an even further tilting of the virtual image plane from a vertical to a horizontal position.
  • the angle of attack and/or the deflection angle can be selected to be correspondingly smaller in order to achieve the same desired horizontal position/inclination of the virtual image plane as would be achieved without the adapted mirror curvature.
  • the deflection element can comprise one or more prisms which are designed to bring about the aforementioned deflection of the light beam. In the case of several prisms, these can be arranged next to one another in the beam cross-section of the light beam in order to cover it as a whole.
  • the individual prisms can have the same or different sizes as one another.
  • Each prism can in particular extend with a constant prism cross-section in a prism extension direction which is perpendicular to a plane spanned by the central ray on the one hand and by a normal to the display surface on the other hand.
  • the prism cross-section suitable for the light deflection described can, for example, be approximately triangular, trapezoidal, polygonal, etc.
  • a light entry surface and/or a light exit surface of the respective prism can be designed with a predetermined curvature in order to be used for additional beam shaping and/or image correction, such as for example for compensation in the further beam path, e.g. B.
  • the deflection element is designed as a prismatic foil or other type of layer with a multiplicity of (micro)prisms arranged next to one another therein.
  • This layer or film can be applied directly to a side of the display layer that faces the concave mirror.
  • Suitable prismatic films are known and available, for example, under the name DTF (Direction Turning Film) from Luminit. They enable light to be deflected by up to around 30°.
  • the display layer and its display control can be designed and set up to change the display content by color-specific warping (pre-distortion of the image) for the primary colors red, green and blue designed to counteract such a dispersion effect of the prisms in order to reduce and, in the best case, even eliminate it.
  • chromatic aberration depends on the angle of incidence of the light on the prism, and the angle of incidence is determined by the user-specific height setting of the head-up display device (e.g. HUD), it is possible and useful to use a height-specific RGB color for each of the different height settings of the HUD. Apply the warping principle and thus achieve optimal suppression of chromatic aberration for every altitude setting.
  • the display indicator layer and backlight unit can be used to output a narrow-band (i.e. largely monochromatic) Be formed light, for example by one or more laser light sources are used in the backlight unit.
  • a display angle-optimized visual field display device with a horizontal virtual image plane is provided for use in a vehicle.
  • the visual field display device also includes an at least partially transparent reflection pane which is arranged in the beam path of the light beam emitted by the projection unit and which can be designed in particular as a partial section of a front pane of the vehicle or as a combiner pane provided separately in front of it.
  • the reflective disk is arranged and designed in the user's field of vision in such a way that it reflects the light beam to an eyebox intended for the user in the vehicle, whereby the display content can be displayed to him in the form of a virtual image in a virtual image plane behind the reflective disk and during operation of the Head-up display device is also presented.
  • a vehicle in particular a motor vehicle or any other land, air or water vehicle.
  • the spatial orientation terms used here such as “above”, “below”, “behind”, “side”, “horizontal”, “vertical” etc. refer to the usual Cartesian coordinate system fixed to the vehicle with the longitudinal, transverse and vertical axes of the vehicle perpendicular to one another vehicle.
  • the vehicle is equipped with a head-up display device of the type presented here, the projection unit of which can be installed, for example, directly below the top of an instrument panel of the vehicle, such that the light beam from the projection unit is thrown onto a windshield or a combiner disk arranged in the field of vision of the driver or another occupant becomes.
  • the visual field display device is designed in such a way that its virtual image plane is parallel or at least significantly inclined (ie, for example, under an angle of inclination of less than 45°) to a horizontal vehicle plane, which is spanned by its longitudinal and transverse axes.
  • this allows a virtual image to be displayed as lying (possibly almost) in a roadway plane in front of the vehicle.
  • FIG. 1 an exemplary embodiment of a display-angle-optimized visual field display device of the type presented here in a motor vehicle with a deflection element in the form of a prismatic film
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a display-angle-optimized visual field display device of the type presented here in a motor vehicle with a deflection element in the form of an individual prism.
  • 1 shows, in a highly simplified, schematic longitudinal section, an exemplary embodiment of a vehicle 1 with a display angle-optimized visual field display device 2 of the type presented here, which is designed to generate a horizontal virtual image plane in front of the vehicle 1 .
  • the vehicle 1 is a motor vehicle, which is only indicated in FIG.
  • a projection unit 5 of the visual field display device 2 is arranged underneath in an instrument panel 4 that is not shown in detail. It is purely an example of a head-up display (HUD).
  • the projection unit 5 contains a transmissive display layer 6 (in this example an LCD) designed to generate a desired display content, with a backlight unit 7 provided for its backlighting, which has one or more light sources, such as light-emitting diodes (LEDs).
  • the bundle of light rays L emanating from the display layer 6, which transports the display content to the eyebox 8 of a user (e.g. driver, not shown) in the vehicle 1, is indicated in simplified form by its central ray, which extends approximately from a center of the display layer 6 to a center of the eyebox 8 leads.
  • the transmissive display layer 6 is arranged tilted by an angle ⁇ of approximately 20° with respect to the backlight unit 7 in order to suppress disruptive back reflections and at the same time to contribute to a horizontal tilting of the virtual image plane.
  • the light emanating from the display layer 6 also passes through a transparent deflection element 9 in the form of a prismatic film applied to its surface, such as DTF (Direction Turning Film) from Luminit, which is used for a further tilting of the light beam L by a deflection angle of about 20 ° in the same direction.
  • DTF Direction Turning Film
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a display-angle-optimized visual field display device 2 of the type presented here in a motor vehicle, which differs from that of FIG. 1 only in the design of the deflection element 9 .
  • FIG. 1 shows a further exemplary embodiment of a display-angle-optimized visual field display device 2 of the type presented here in a motor vehicle, which differs from that of FIG. 1 only in the design of the deflection element 9 .
  • this is designed as a single prism with an approximately triangular cross section, purely by way of example, which is designed for the same deflection effect as in FIG.
  • the same functionality can be distributed over two, three or more prisms of this type, for example to reduce the weight or the thickness of the deflection element 9, which can be arranged next to one another in the beam cross section (or one above the other in the drawing plane). Otherwise, what was stated above in relation to FIG. 1 can apply analogously here.
  • the variant of FIG. 1 has the advantage that almost no additional installation space is required for the DTF.
  • the variant of FIG. 2 in turn has the advantage that the two opposing prism surfaces do not necessarily have to be planar, but can be provided with a curvature and can thus be used to further improve the optics.

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Abstract

The invention relates to a projection unit for a head-up display device for a vehicle, comprising: - a transmissive display layer with a backlight unit, for generating a focussed light beam with desired display content; - a concave mirror arranged in the beam path, such that the light beam leaves the projection unit in a predetermined direction, in order to be reflected from a transparent reflection disc arranged in the field of vision of a user, to the user's eyebox, and thereby to present the display content to the user, in a virtual image plane behind the reflection disc; and - a transparent deflection element arranged in the beam path between the transmissive display layer and the concave mirror for changing the direction of the focussed light beam by a predetermined deflection angle; - wherein the transmissive display layer is tilted through a predetermined setting angle with respect to the backlight unit, which together with the deflection angle results in a total tilting of the display layer with respect to the focussed light beam impinging on the concave mirror, which results in a horizontal virtual image plane.

Description

Beschreibung HUD mit liegender Bildebene für ein Fahrzeug mit einem optimierten Display-Anstellwinkel Die Erfindung betrifft Blickfeldanzeigevorrichtungen für ein Kraftfahrzeug oder ein anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug, die auch unter der Bezeichnung Head-up-Display (HUD) bekannt sind. Derartige Vorrichtungen sind ausgebildet zur Erzeugung eines ins Blickfeld eines Benutzers eingeblendeten virtuellen Bilds über Reflexion an einer zumindest teilweise transparenten Reflexionsscheibe, wie beispielsweise einer Front-, Heck- oder Seitenscheibe eines Fahrzeugs, oder an einer eigens hierzu vorgesehenen Combinerscheibe, die im Blickfeld des Benutzers angeordnet ist. Die Erfindung richtet sich insbesondere auf eine Projektionseinheit, die zum Ausgeben eines geeigneten Lichtstrahlenbündels ausgebildet ist, sowie ein damit ausgestattetes Fahrzeug, wobei das virtuelle Anzeigebild in einer horizontal geneigten oder liegenden virtuellen Bildebene erzeugt werden soll. Aktuell für Kraftfahrzeuge verfügbare Head-Up-Displays (HUD) haben in der Regel eine nahezu vertikal stehende virtuelle Bildebene, in der beispielsweise Fahrerinformationen wie eine Geschwindigkeitsbegrenzung und aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit oder Warn- und Navigationshinweise oder auch Entertainment als ein virtuelles Bild angezeigt werden, das dem vom Fahrer beobachteten realen Umgebungsbild vor dem Fahrzeug überlagert wird. Hierzu umfasst eine Blickfeldanzeigevorrichtung eine typischerweise in der Instrumententafel untergebrachte Projektionseinheit, die ein Lichtstrahlenbündel mit gewünschtem Anzeigeinhalt erzeugt und es in Form eines divergierenden Strahlenbündels an die Frontscheibe des Fahrzeugs oder an eine davor angeordnete Combinerscheibe wirft, von der es zu den Augen des Fahrers bzw. zu seiner Eyebox reflektiert wird. Dabei ergibt sich die räumliche Lage der virtuellen Bildebene aus dem optischen Zusammenspiel der Reflexionsscheibe (wie der Frontscheibe oder Combinerscheibe) und der zur Strahlerzeugung, -Formung und -Lenkung vorgesehenen Bestandteile der Projektionseinheit wie eines bilderzeugenden Displays und eines strahlumlenkenden und bildvergrößernden und/oder - korrigierenden Konkavspiegels. Hierbei steht das Display beispielsweise um ca. 20° gekippt im Strahlengang (d. h. die Displayfläche ist um 20° aus einer normalen Lage zum Mittenstrahl des Lichtstrahlenbündels verkippt), um störende Rückreflexe zu verhindern. Für transmissive, in der Regel flüssigkristallbasierte Displayanzeigeflächen ist dieser Anstellwinkel von 20° derzeit das technisch erreichbare Maximum: Würde man deutlich größere Anstellwinkel einstellen, so hätte das sehr gravierende Einbußen bei der Transmission des Displays (und damit bei der Helligkeit des HUD-Bilds) und bei dem Kontrast zur Folge. Dabei sind beides Größen, die für die virtuelle Bildqualität des HUDs von herausragender Bedeutung sind. Für zukünftige HUD-Technologien für Straßenfahrzeuge ist allerdings ein Ansatz bekannt, bei dem die virtuelle Bildebene nicht mehr vertikal, sondern nahezu parallel zur Straße liegen soll, wie beispielsweise in DE 11 2019003 420 T5 gezeigt. Damit kann man einen deutlichen Tiefen- oder 3D-Effekt beim Betrachter erzeugen. Für eine liegende virtuelle Bildebene müsste jedoch der Anstellwinkel einer bilderzeugenden lichtstreuenden Projektionsfläche oder eines bilderzeugenden Displays im Bereich 35°-45° bezüglich der optischen Achse (Mittenstrahl) liegen. Für flüssigkristallbasierte Displays (LCD, liquid crystal display) entspricht dies aber einem Anstellwinkel in einem Bereich, der nicht mehr ohne massive Einbußen bei der Bildhelligkeit bzw. Bildqualität erreichbar ist. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative oder im Hinblick auf die Kosten, die Sichtbarkeit, die Bildqualität, den Lichtenergieverbrauch und/oder andere Gesichtspunkte verbesserte Projektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung mit einer liegenden virtuellen Bildebene zum Einsatz in einem Fahrzeug anzugeben. Diese Aufgabe wird durch eine displaywinkeloptimierte Projektionseinheit gemäß Anspruch 1 sowie durch eine diese enthaltende Blickfeldanzeigevorrichtung und ein damit ausgestattetes Fahrzeug gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Alle in den Ansprüchen und der nachfolgen Beschreibung für die Projektionseinheit genannten weiterführenden Merkmale und Wirkungen gelten auch in Bezug auf die Blickfeldanzeigevorrichtung und das Fahrzeug, wie auch umgekehrt. Gemäß einem ersten Aspekt ist eine displaywinkeloptimierte Projektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung mit einer liegenden virtuellen Bildebene vorgesehen, die insbesondere in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen kann. Die Blickfeldanzeigevorrichtung kann beispielsweise als ein Head-up-Display (HUD) ausgebildet sein. Beim Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, aber auch um ein beliebiges anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug handeln. Das Fahrzeug besitzt zueinander senkrechte Längs-, Quer- und Höhenachsen eines fahrzeugeigenen kartesischen Koordinatensystems, und die virtuelle Bildebene ist parallel oder zumindest deutlich geneigt (d. h. beispielswiese unter einem Neigungswinkel von nicht mehr als 45°) zu einer horizontalen Fahrzeugebene, die durch seine Längs- und Querachse aufgespannt ist. Hierzu besitzt die Projektionseinheit erstens eine zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels mit gewünschtem Anzeigeinhalt ausgebildete transmissive Displayanzeigeschicht mit einer zu deren Hinterleuchtung ausgebildeten Backlight-Einheit, die eine oder mehrere Lichtquellen, wie beispielsweise Leuchtdioden (LEDs), aufweist. Bei der Displayanzeigeschicht kann es sich insbesondere um eine Flüssigkristallanzeigeschicht (LCD, liquid crystal display) handeln. Ferner umfasst die Projektionseinheit einen im Strahlengang des erzeugten Lichtstrahlenbündels derart angeordneten und ausgebildeten Konkavspiegel, dass das Lichtstrahlenbündel die Projektionseinheit in einer vorbestimmten Form und Richtung verlässt, um anschließend von einer im Blickfeld eines Benutzers angeordneten zumindest teilweise transparenten Reflexionsscheibe zu seiner Eyebox reflektiert zu werden und dem Benutzer dadurch den Anzeigeinhalt in einer virtuellen Bildebene hinter der Reflexionsscheibe darzustellen. Die Reflexionsscheibe kann beispielsweise durch einen Abschnitt einer Frontscheibe des Fahrzeugs oder durch eine extra davor angeordnete Combinerscheibe gebildet sein. Sie ist also Bestandteil der weiter unten angegebenen Blickfeldanzeigevorrichtung, jedoch nicht zwingend auch Bestandteil der Projektionseinheit, die beispielsweise bei der Nutzung der Fahrzeugfrontscheibe als Reflexionsscheibe auch ohne diese hergestellt und vertrieben werden kann. Im Fall einer extra vorgesehenen Combinerscheibe kann diese jedoch in bekannter Weise auch in der Projektionseinheit integriert sein. Als Eyebox der Blickfeldanzeigevorrichtung wird wie üblich ein Raumbereich verstanden, aus dem das virtuelle Bild uneingeschränkt sichtbar ist. Ferner ist im Strahlengang des Lichtstrahlenbündels zwischen der transmissiven Displayanzeigeschicht und dem Konkavspiegel ein transparentes Umlenkelement angeordnet, das zu einer Richtungsänderung des Lichtstrahlenbündels um einen vorbestimmten Umlenkwinkel ohne eine abbildende oder lichtbündelnde Wirkung (wie etwa bei einer Linse) ausgebildet ist. Dabei ist die transmissive Displayanzeigeschicht um einen vorbestimmten Anstellwinkel bezüglich der Backlight-Einheit verkippt angeordnet, welcher zusammen mit dem Umlenkwinkel des Umlenkelements eine Gesamtverkippung der transmissiven Displayanzeigeschicht bezüglich des auf den Konkavspiegel treffenden Lichtstrahlenbündels (d. h. bezüglich dessen Mittenstrahls bzw. einer optischen Achse der Projektionseinheit) ergibt. Diese Gesamtverkippung der transmissiven Displayanzeigeschicht ist dabei so gewählt, dass sie beim Einbau der Projektionseinheit im Fahrzeug in einer diesbezüglich horizontal geneigten oder liegenden virtuellen Bildebene resultiert. Mit anderen Worten hat eine Schnittgerade der virtuellen Bildebene mit einer vertikalen Längsschnittebene des Fahrzeugs eine kleinere oder verschwindende Vertikalkomponente im Vergleich zu ihrer Horizontalkomponente. Die vertikale Längsschnittebene des Fahrzeugs ist von seiner Längs- und Höhenachse aufgespannt. Als Mittenstrahl wird wie üblich ein Lichtstrahl verstanden, der eine Mitte einer bilderzeugenden Displayanzeigefläche mit einer Mitte der Eyebox verbindet und auch als optische Achse der Projektionseinheit bzw. der Blickfeldanzeigevorrichtung bezeichnet werden kann. Eine Idee der vorliegenden Projektionseinheit besteht somit darin, das eingangs geschilderte Problem bei der Erzeugung einer liegenden virtuellen Bildebene durch eine Verkippung der transmissiven Displayanzeigefläche dadurch zu lösen, dass deren Hinterleuchtung weiterhin unter Winkeln von nicht mehr als ca. 20° erfolgen kann, das Licht aber nach dem Passieren der transmissiven Displayanzeigefläche zusätzlich durch das transparente Umlenkelement in den gewünschten Winkelbereich von insgesamt etwa 35°-45° umgelenkt wird, sodass diese Gesamtverkippung der transmissiven Displayanzeigeschicht bezüglich des Mittenstrahls eine horizontal geneigte oder liegende virtuelle Bildebene ergibt. Durch diesen optischen Aufbau kann auch für ein LCD-basiertes HUD mit liegender Bildebene eine gute Bildqualität erreicht werden und dem Benutzer damit ein wertiges neues Erlebnis geboten werden. Gemäß einer Ausführungsform beträgt der vorbestimmte Umlenkwinkel des Umlenkelements zwischen etwa 10° und 30°, insbesondere zwischen etwa 15° und 25°, und bei einer gut funktionierenden spezifischen Ausgestaltung etwa 20°. Dabei beträgt auch der vorbestimmte Anstellwinkel der transmissiven Displayanzeigeschicht bezüglich der Backlight-Einheit zwischen etwa 10° und 30°, insbesondere zwischen etwa 15° und 25°, und bei einer gut funktionierenden spezifischen Ausgestaltung etwa 20°. Dabei ergibt sich aus der Summe des Umlenkwinkels und des Anstellwinkels eine Gesamtverkippung der transmissiven Displayanzeigeschicht bezüglich des auf den Konkavspiegel treffenden Lichtstrahlenbündels (bzw. seines Mittenstrahls) von etwa 30° bis 50°, insbesondere etwa 35° bis 45°, und bei einer gut funktionierenden spezifischen Ausgestaltung etwa 40°. Dies resultiert in einer horizontal geneigten/gekippten virtuellen Bildebene der Blickfeldanzeigevorrichtung. Insbesondere kann bei der hierin vorgestellten Projektionseinheit zusätzlich eine in geeigneter Weise angepasste Spiegelkrümmung des Konkavspiegels zu einer noch weiteren Verkippung der virtuellen Bildebene aus einer vertikalen in eine horizontale Lage beitragen. Hierdurch kann der Anstellwinkel und/oder der Umlenkwinkel entsprechend geringer gewählt werden, um dieselbe gewünschte horizontale Lage/Neigung der virtuellen Bildebene zu erreichen, wie sie ohne die angepasste Spiegelkrümmung zu erreichen wäre. Insbesondere kann das Umlenkelement ein oder mehrere Prismen umfassen, die dazu ausgebildet sind, die genannte Umlenkung des Lichtstrahlenbündels zu bewirken. Im Fall mehrerer Prismen können diese im Strahlquerschnitt des Lichtstrahlenbündels nebeneinander angeordnet sein, um diesen insgesamt abzudecken. Die einzelnen Prismen können untereinander gleiche oder unterschiedliche Größen aufweisen. Jedes Prisma kann sich insbesondere mit einem konstanten Prismen-Querschnitt in einer Prismen-Erstreckungsrichtung erstrecken, die senkrecht zu einer vom Mittenstrahl einerseits und von einer Displayflächennormalen andererseits aufgespannten Ebene ist. Der für die beschriebene Lichtumlenkung geeignete Prismen-Querschnitt kann beispielsweise in etwa dreieckig, trapezförmig, polygonal etc. sein. Insbesondere kann dabei eine Lichteintrittsfläche und/oder eine Lichtaustrittsfläche des jeweiligen Prismas mit einer vorbestimmten Krümmung ausgebildet sein, um dadurch zu einer zusätzlichen Strahlformung und/oder Bildkorrektur genutzt zu werden, wie beispielsweise zur Kompensation im weiteren Strahlengang, wie z. B. an der Frontscheibe des Fahrzeugs, entstehender unerwünschter Verzerrungen oder Aberrationen. Bei einer spezifischen Ausgestaltung ist das Umlenkelement als eine prismatische Folie oder andersartige Schicht mit einer Vielzahl von darin nebeneinander angeordneten (Mikro-)Prismen ausgebildet. Diese Schicht oder Folie kann direkt auf einer dem Konkavspiegel zugewandten Seite der Displayanzeigeschicht aufgebracht sein. Geeignete prismatische Folien sind beispielsweise unter der Bezeichnung DTF (Direction Turning Film) der Fa. Luminit bekannt und verfügbar. Sie ermöglichen eine Lichtablenkungen von bis etwa 30°. Es ist rein theoretisch nicht auszuschließen, dass beim Verwenden eines polychromatischen Lichts die Dispersionswirkung des einzelnen Prismas oder der mehreren Prismen zu einer merkbaren chromatischen Aberration etwa in Form von Farbsäumen im dargestellten virtuellen Anzeigebilds führen kann, auch wenn es sich in allen Versuchen als unbemerkbar herausgestellt hat. Für den Fall, dass bei einer spezifischen Anwendung/Anordnung etwaige Farbsäume im virtuellen Bild bemerkbar sind, kann die Displayanzeigeschicht und deren Displayansteuerung dazu ausgebildet und eingerichtet sein, den Anzeigeinhalt durch ein farbspezifisches Warping (Vorverzerrung des Bildes) für die Grundfarben rot, grün und blau zu verzerren, das dazu ausgelegt ist, einer solchen Dispersionswirkung der Prismen entgegenzuwirken, um sie zu reduzieren und im besten Fall sogar zu eliminieren. Da die chromatische Aberration vom Einfallswinkel des Lichts auf das Prisma abhängt, und der Einfallswinkel durch die benutzerspezifische Höheneinstellung der Blickfeldanzeigevorrichtung (z. B. HUD) bestimmt wird, ist es zudem möglich und sinnvoll, für die verschiedenen Höheneinstellungen des HUDs jeweils einen höhenspezifischen RGB-Warpingsatz anzuwenden und damit für jede Höheneinstellung eine optimale Unterdrückung der chromatischen Aberration zu erreichen. Alternativ hierzu können die Displayanzeigeschicht und die Backlight-Einheit zum Ausgeben eines schmalbandigen (d. h. weitgehend monochromatischen) Lichts ausgebildet sein, beispielsweise indem eine oder mehrere Laserlichtquellen in der Backlight-Einheit eingesetzt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine displaywinkeloptimierte Blickfeldanzeigevorrichtung mit einer liegenden virtuellen Bildebene zum Einsatz in einem Fahrzeug vorgesehen. Die Blickfeldanzeigevorrichtung umfasst neben der Projektionseinheit der hierin dargelegten Art auch eine im Strahlengang des von der Projektionseinheit ausgegebenen Lichtstrahlenbündels angeordnete, zumindest teilweise transparente Reflexionsscheibe, die insbesondere als Teilabschnitt einer Frontscheibe des Fahrzeugs oder eine extra davor vorgesehene Combinerscheibe ausgebildet sein kann. Dabei ist die Reflexionsscheibe derart im Blickfeld eines Benutzers angeordnet und ausgebildet, dass sie das Lichtstrahlenbündel zu einer für den Benutzer im Fahrzeug vorbestimmten Eyebox reflektiert, wodurch ihm der Anzeigeinhalt in Form eines virtuellen Bilds in einer virtuellen Bildebene hinter der Reflexionsscheibe darstellbar ist und im Betrieb der Blickfeldanzeigevorrichtung auch dargestellt wird. Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug oder ein beliebiges anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug vorgesehen. Die hierin verwendeten räumlichen Orientierungsbegriffe wie „oberhalb“, „unterhalb“, „dahinter, „seitlich“, „horizontal“, „vertikal“ etc. beziehen sich dabei auf das übliche fahrzeugfeste kartesische Koordinatensystem mit zueinander senkrechten Längs-, Quer- und Höhenachsen des Fahrzeugs. Das Fahrzeug ist mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art ausgestattet, deren Projektionseinheit beispielsweise direkt unterhalb einer Oberseite einer Instrumententafel des Fahrzeugs verbaut sein kann, derart dass das Lichtstrahlenbündel von der Projektionseinheit auf eine Frontscheibe oder eine im Blickfeld des Fahrers oder eines anderen Insassen angeordnete Combinerscheibe geworfen wird. Wie weiter oben ausführlicher beschrieben, ist die Blickfeldanzeigevorrichtung dabei so ausgelegt, dass deren virtuelle Bildebene parallel oder zumindest deutlich geneigt (d. h. beispielswiese unter einem Neigungswinkel von weniger als 45°) zu einer horizontalen Fahrzeugebene ist, die durch seine Längs- und Querachse aufgespannt ist. Insbesondere lässt sich dadurch ein virtuelles Bild als (ggf. nahezu) in einer Fahrbahnebene vor dem Fahrzeug liegend darstellen. Die obigen Aspekte der Erfindung und deren Ausführungsformen und spezifische Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind als rein schematische Illustrationen des grundsätzlichen optischen Aufbauprinzips, d. h. nicht als maßstabsgetreu, zu verstehen. Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer displaywinkeloptimierten Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art in einem Kraftfahrzeug mit einem Umlenkelement in Form einer prismatischen Folie; Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer displaywinkeloptimierten Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art in einem Kraftfahrzeug mit einem Umlenkelement in Form eines Einzelprismas. Fig. 1 zeigt in einer stark vereinfachten schematischen Längsschnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs 1 mit einer displaywinkeloptimierten Blickfeldanzeigevorrichtung 2 der hierin dargelegten Art, die zur Erzeugung einer liegenden virtuellen Bildebene vor dem Fahrzeug 1 ausgelegt ist. Das Fahrzeug 1 ist in diesem Beispiel ein Kraftfahrzeug, das in Fig. 1 nur durch seine Frontscheibe 3 angedeutet ist, die als Reflexionsscheibe der Blickfeldanzeigevorrichtung 2 dient. Darunter ist in einer nicht näher dargestellten Instrumententafel 4 eine Projektionseinheit 5 der Blickfeldanzeigevorrichtung 2 angeordnet. Es handelt sich rein beispielhaft um ein Head-up-Display (HUD). Die Projektionseinheit 5 enthält eine zur Erzeugung eines gewünschten Anzeigeinhalts ausgebildete transmissive Displayanzeigeschicht 6 (in diesem Beispiel ein LCD) mit einer zu deren Hinterleuchtung vorgesehenen Backlight- Einheit 7, die eine oder mehrere Lichtquellen, wie beispielsweise Leuchtdioden (LEDs), aufweist. Das von der Displayanzeigeschicht 6 ausgehende Lichtstrahlenbündel L, das den Anzeigeinhalt zur Eyebox 8 eines Benutzers (beispielsweise Fahrer, nicht dargestellt) im Fahrzeug 1 transportiert, ist vereinfacht durch seinen Mittenstrahl angedeutet, der etwa aus einer Mitte der Displayanzeigeschicht 6 in eine Mitte der Eyebox 8 führt. In Fig. 1 ist die transmissive Displayanzeigeschicht 6 um einen Anstellwinkel φ von etwa 20° bezüglich der Backlight-Einheit 7 verkippt angeordnet, um einerseits störende Rückreflexe zu unterdrücken und zugleich zu einer horizontalen Verkippung der virtuellen Bildebene beizutragen. Das von der Displayanzeigeschicht 6 ausgehende Licht passiert ferner ein transparentes Umlenkelement 9 in Form einer auf deren Oberfläche aufgebrachten prismatischen Folie, wie beispielsweise DTF (Direction Turning Film) der Fa. Luminit, die für eine weitere Verkippung des Lichtstrahlenbündels L um einen Umlenkwinkel von etwa 20° in die gleiche Richtung sorgt. Dadurch ergibt sich in der Zeichnungsebene der Fig. 1, die parallel zu einer vertikalen Längsschnittebene des Fahrzeugs 1 ist, eine Gesamtverkippung ψ der transmissiven Displayanzeigeschicht von etwa 40° bezüglich des Mittenstrahls (bzw. bezüglich einer normalen Ausrichtung zum Mittenstrahl), was eine horizontal geneigte oder liegende virtuelle Bildebene ergibt. Im weiteren Strahlengang des Lichtstrahlenbündels L ist ein Konkavspiegel 10 derart angeordnet und ausgebildet, dass das Lichtstrahlenbündel L die Projektionseinheit 5 in einer geeigneten Form und Richtung verlässt, um anschließend von der zumindest teilweise transparenten Reflexionsscheibe (hier Frontscheibe 3) zur Eyebox 8 reflektiert zu werden und dem Benutzer dadurch den Anzeigeinhalt in einer vor dem Fahrzeug 1 liegenden, in etwa horizontalen virtuellen Bildebene darzustellen. Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer displaywinkeloptimierten Blickfeldanzeigevorrichtung 2 der hierin dargelegten Art in einem Kraftfahrzeug, die sich von derjenigen der Fig. 1 nur in der Ausgestaltung des Umlenkelements 9 unterscheidet. In Fig. 2 ist dieses als ein einzelnes Prisma mit einem rein beispielhaft etwa dreieckigen Querschnitt ausgebildet, das für die gleiche Umlenkwirkung wie in Fig. 1 ausgelegt ist. Die gleiche Funktionalität kann beispielsweise zur Reduktion des Gewichts oder der Dicke des Umlenkelements 9 auf zwei, drei oder mehr Prismen dieser Art verteilt sein, die im Strahlquerschnitt nebeneinander (bzw. in der Zeichnungsebene übereinander) angeordnet sein können. Im Übrigen kann hier das weiter oben in Bezug auf Fig.1 Ausgeführte sinngemäß gelten. Die Variante der Fig.1 hat einen Vorteil, dass man nahezu keinen zusätzlichen Bauraum für den DTF benötigt. Die Variante der Fig. 2 hat wiederum einen Vorteil, dass man die zwei gegenüberliegenden Prismen-Oberflächen nicht unbedingt plan gestalten muss, sondern mit einer Krümmung versehen kann und damit zur weiteren Verbesserung der Optik einsetzen kann. The invention relates to head-up display devices for a motor vehicle or other land, air or water vehicle, which are also known under the name head-up display (HUD). Devices of this type are designed to generate a virtual image that is displayed in the user's field of vision by reflection on an at least partially transparent reflective pane, such as a front, rear or side window of a vehicle, or on a combiner pane specially provided for this purpose, which is arranged in the user's field of vision is. The invention relates in particular to a projection unit, which is designed to emit a suitable light beam, and a vehicle equipped therewith, wherein the virtual display image is to be generated in a horizontally inclined or lying virtual image plane. Head-up displays (HUD) currently available for motor vehicles usually have an almost vertical virtual image plane in which, for example, driver information such as a speed limit and current vehicle speed or warning and navigation information or entertainment is displayed as a virtual image that is superimposed on the real image of the surroundings observed by the driver in front of the vehicle. For this purpose, a head-up display device comprises a projection unit, typically housed in the instrument panel, which generates a light beam with the desired display content and transmits it in the form of a diverging beam to the windscreen of the vehicle or to one in front of it arranged combiner pane, from which it is reflected to the eyes of the driver or to his eyebox. The spatial position of the virtual image plane results from the optical interaction of the reflection pane (such as the front pane or combiner pane) and the components of the projection unit intended for beam generation, shaping and steering, such as an image-generating display and a beam-deflecting and image-enlarging and/or correcting one concave mirror. In this case, the display is tilted by about 20° in the beam path (ie the display surface is tilted by 20° from a normal position to the central ray of the light beam) in order to prevent disruptive back reflections. For transmissive, usually liquid crystal-based display surfaces, this angle of 20° is currently the technically achievable maximum: If you set a significantly larger angle of attack, this would have very serious losses in the transmission of the display (and thus in the brightness of the HUD image) and result in the contrast. Both are variables that are of outstanding importance for the virtual image quality of the HUD. For future HUD technologies for road vehicles, however, an approach is known in which the virtual image plane is no longer vertical but should be almost parallel to the road, as shown for example in DE 11 2019003 420 T5. This can be used to create a clear depth or 3D effect for the viewer. For a horizontal virtual image plane, however, the angle of incidence of an image-generating, light-scattering projection surface or an image-generating display would have to be in the range of 35°-45° with respect to the optical axis (central ray). For liquid crystal-based displays (LCD, liquid crystal display), however, this corresponds to an angle of attack in a range that can no longer be achieved without massive losses in image brightness or image quality. It is an object of the present invention to provide an alternative or in terms of cost, visibility, image quality, light energy consumption and/or other aspects to specify an improved projection unit for a head-up display device with a lying virtual image plane for use in a vehicle. This object is achieved by a display angle-optimized projection unit according to claim 1 and by a visual field display device containing it and a vehicle equipped therewith according to the independent claims. Further developments are specified in the dependent claims. All further features and effects mentioned in the claims and the following description for the projection unit also apply in relation to the visual field display device and the vehicle, and vice versa. According to a first aspect, a projection unit with an optimized display angle is provided for a visual field display device with a lying virtual image plane, which can be used in a vehicle in particular. The head-up display device can be embodied as a head-up display (HUD), for example. The vehicle can be a motor vehicle, but also any other land, air or water vehicle. The vehicle has mutually perpendicular longitudinal, transverse and vertical axes of an on-board Cartesian coordinate system, and the virtual image plane is parallel or at least significantly inclined (ie, for example at an angle of inclination of no more than 45°) to a horizontal vehicle plane which is defined by its longitudinal and transverse axis is clamped. For this purpose, the projection unit firstly has a transmissive display layer designed to generate a light beam with the desired display content, with a backlight unit designed to backlight it, which has one or more light sources, such as light-emitting diodes (LEDs). The display layer can be, in particular, a liquid crystal display layer (LCD, liquid crystal display). Furthermore, the projection unit comprises a concave mirror arranged and designed in the beam path of the generated light beam in such a way that the light beam leaves the projection unit in a predetermined shape and direction, in order to then be reflected by an at least partially transparent reflection disk arranged in the user's field of vision to his eyebox and the Users thereby represent the display content in a virtual image plane behind the reflection disc. The reflecting pane can be formed, for example, by a section of a front pane of the vehicle or by a combiner pane arranged in front of it. It is therefore a component of the field of view display device specified below, but not necessarily also a component of the projection unit, which can also be manufactured and sold without this, for example when the vehicle windscreen is used as a reflection screen. In the case of an extra combiner disk, however, this can also be integrated in the projection unit in a known manner. As usual, an eyebox of the visual field display device is understood to be a spatial area from which the virtual image can be seen without restriction. Furthermore, a transparent deflection element is arranged in the beam path of the light beam between the transmissive display layer and the concave mirror, which is designed to change the direction of the light beam by a predetermined deflection angle without an imaging or light-bundling effect (such as with a lens). The transmissive display layer is arranged tilted by a predetermined angle with respect to the backlight unit, which, together with the deflection angle of the deflection element, results in an overall tilting of the transmissive display layer with respect to the light beam incident on the concave mirror (ie with respect to its central beam or an optical axis of the projection unit). . This total tilting of the transmissive display layer is chosen so that when installing the projection unit in the vehicle in a related horizontally inclined or lying virtual image plane results. In other words, a straight line of intersection of the virtual image plane with a vertical longitudinal section plane of the vehicle has a smaller or vanishing vertical component compared to its horizontal component. The vertical longitudinal plane of the vehicle is spanned by its longitudinal and vertical axis. As usual, a central ray is understood to be a light ray that connects a center of an image-generating display surface to a center of the eyebox and can also be referred to as the optical axis of the projection unit or the visual field display device. One idea of the present projection unit is therefore to solve the problem described at the outset when generating a horizontal virtual image plane by tilting the transmissive display surface in that its backlighting can continue to take place at angles of no more than approx. 20°, but the light after passing through the transmissive display area, it is additionally deflected by the transparent deflection element into the desired angle range of around 35°-45° in total, so that this total tilting of the transmissive display layer with respect to the central beam results in a horizontally inclined or lying virtual image plane. With this optical structure, a good image quality can also be achieved for an LCD-based HUD with a horizontal image plane and the user can thus be offered a valuable new experience. According to one embodiment, the predetermined deflection angle of the deflection element is between approximately 10° and 30°, in particular between approximately 15° and 25°, and in a specific embodiment that works well it is approximately 20°. The predetermined angle of incidence of the transmissive display layer with respect to the backlight unit is between approximately 10° and 30°, in particular between approximately 15° and 25°, and approximately 20° in a specific embodiment that works well. This results from the sum of the deflection angle and the angle of attack, a total tilting of the transmissive display layer with respect to the light beam incident on the concave mirror (or its central beam) of about 30° to 50°, in particular about 35° to 45°, and in a well-functioning specific configuration about 40 °. This results in a horizontally tilted/tilted virtual image plane of the head-up display. In particular, in the case of the projection unit presented here, an appropriately adapted mirror curvature of the concave mirror can also contribute to an even further tilting of the virtual image plane from a vertical to a horizontal position. As a result, the angle of attack and/or the deflection angle can be selected to be correspondingly smaller in order to achieve the same desired horizontal position/inclination of the virtual image plane as would be achieved without the adapted mirror curvature. In particular, the deflection element can comprise one or more prisms which are designed to bring about the aforementioned deflection of the light beam. In the case of several prisms, these can be arranged next to one another in the beam cross-section of the light beam in order to cover it as a whole. The individual prisms can have the same or different sizes as one another. Each prism can in particular extend with a constant prism cross-section in a prism extension direction which is perpendicular to a plane spanned by the central ray on the one hand and by a normal to the display surface on the other hand. The prism cross-section suitable for the light deflection described can, for example, be approximately triangular, trapezoidal, polygonal, etc. In particular, a light entry surface and/or a light exit surface of the respective prism can be designed with a predetermined curvature in order to be used for additional beam shaping and/or image correction, such as for example for compensation in the further beam path, e.g. B. on the windscreen of the vehicle, resulting unwanted distortions or aberrations. In a specific configuration, the deflection element is designed as a prismatic foil or other type of layer with a multiplicity of (micro)prisms arranged next to one another therein. This layer or film can be applied directly to a side of the display layer that faces the concave mirror. Suitable prismatic films are known and available, for example, under the name DTF (Direction Turning Film) from Luminit. They enable light to be deflected by up to around 30°. Theoretically, it cannot be ruled out that when polychromatic light is used, the dispersion effect of the individual prism or multiple prisms can lead to noticeable chromatic aberration, for example in the form of color fringes in the virtual display image shown, even if all tests have shown this to be unnoticeable . In the event that any color fringes are noticeable in the virtual image in a specific application/arrangement, the display layer and its display control can be designed and set up to change the display content by color-specific warping (pre-distortion of the image) for the primary colors red, green and blue designed to counteract such a dispersion effect of the prisms in order to reduce and, in the best case, even eliminate it. In addition, since chromatic aberration depends on the angle of incidence of the light on the prism, and the angle of incidence is determined by the user-specific height setting of the head-up display device (e.g. HUD), it is possible and useful to use a height-specific RGB color for each of the different height settings of the HUD. Apply the warping principle and thus achieve optimal suppression of chromatic aberration for every altitude setting. Alternatively, the display indicator layer and backlight unit can be used to output a narrow-band (i.e. largely monochromatic) Be formed light, for example by one or more laser light sources are used in the backlight unit. According to a further aspect, a display angle-optimized visual field display device with a horizontal virtual image plane is provided for use in a vehicle. In addition to the projection unit of the type presented here, the visual field display device also includes an at least partially transparent reflection pane which is arranged in the beam path of the light beam emitted by the projection unit and which can be designed in particular as a partial section of a front pane of the vehicle or as a combiner pane provided separately in front of it. The reflective disk is arranged and designed in the user's field of vision in such a way that it reflects the light beam to an eyebox intended for the user in the vehicle, whereby the display content can be displayed to him in the form of a virtual image in a virtual image plane behind the reflective disk and during operation of the Head-up display device is also presented. According to a further aspect, a vehicle, in particular a motor vehicle or any other land, air or water vehicle is provided. The spatial orientation terms used here such as "above", "below", "behind", "side", "horizontal", "vertical" etc. refer to the usual Cartesian coordinate system fixed to the vehicle with the longitudinal, transverse and vertical axes of the vehicle perpendicular to one another vehicle. The vehicle is equipped with a head-up display device of the type presented here, the projection unit of which can be installed, for example, directly below the top of an instrument panel of the vehicle, such that the light beam from the projection unit is thrown onto a windshield or a combiner disk arranged in the field of vision of the driver or another occupant becomes. As described in more detail above, the visual field display device is designed in such a way that its virtual image plane is parallel or at least significantly inclined (ie, for example, under an angle of inclination of less than 45°) to a horizontal vehicle plane, which is spanned by its longitudinal and transverse axes. In particular, this allows a virtual image to be displayed as lying (possibly almost) in a roadway plane in front of the vehicle. The above aspects of the invention and its embodiments and specific configurations are explained in more detail below with reference to examples shown in the attached drawings. The drawings are to be understood as purely schematic illustrations of the basic optical design principle, ie not true to scale. The figures show: FIG. 1 an exemplary embodiment of a display-angle-optimized visual field display device of the type presented here in a motor vehicle with a deflection element in the form of a prismatic film; FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a display-angle-optimized visual field display device of the type presented here in a motor vehicle with a deflection element in the form of an individual prism. 1 shows, in a highly simplified, schematic longitudinal section, an exemplary embodiment of a vehicle 1 with a display angle-optimized visual field display device 2 of the type presented here, which is designed to generate a horizontal virtual image plane in front of the vehicle 1 . In this example, the vehicle 1 is a motor vehicle, which is only indicated in FIG. A projection unit 5 of the visual field display device 2 is arranged underneath in an instrument panel 4 that is not shown in detail. It is purely an example of a head-up display (HUD). The projection unit 5 contains a transmissive display layer 6 (in this example an LCD) designed to generate a desired display content, with a backlight unit 7 provided for its backlighting, which has one or more light sources, such as light-emitting diodes (LEDs). The bundle of light rays L emanating from the display layer 6, which transports the display content to the eyebox 8 of a user (e.g. driver, not shown) in the vehicle 1, is indicated in simplified form by its central ray, which extends approximately from a center of the display layer 6 to a center of the eyebox 8 leads. In FIG. 1, the transmissive display layer 6 is arranged tilted by an angle φ of approximately 20° with respect to the backlight unit 7 in order to suppress disruptive back reflections and at the same time to contribute to a horizontal tilting of the virtual image plane. The light emanating from the display layer 6 also passes through a transparent deflection element 9 in the form of a prismatic film applied to its surface, such as DTF (Direction Turning Film) from Luminit, which is used for a further tilting of the light beam L by a deflection angle of about 20 ° in the same direction. This results in a total tilting ψ of the transmissive display layer of about 40° with respect to the central beam (or with respect to a normal alignment to the central beam) in the drawing plane of Fig. 1, which is parallel to a vertical longitudinal section plane of the vehicle 1, which is a horizontally inclined or lying virtual image plane results. In the further beam path of the light beam L, a concave mirror 10 is arranged and designed in such a way that the light beam L leaves the projection unit 5 in a suitable shape and direction in order to then be reflected by the at least partially transparent reflection pane (here front pane 3) to the eyebox 8 and thereby presenting the display content to the user in an approximately horizontal virtual image plane in front of the vehicle 1 . FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a display-angle-optimized visual field display device 2 of the type presented here in a motor vehicle, which differs from that of FIG. 1 only in the design of the deflection element 9 . In FIG. 2, this is designed as a single prism with an approximately triangular cross section, purely by way of example, which is designed for the same deflection effect as in FIG. The same functionality can be distributed over two, three or more prisms of this type, for example to reduce the weight or the thickness of the deflection element 9, which can be arranged next to one another in the beam cross section (or one above the other in the drawing plane). Otherwise, what was stated above in relation to FIG. 1 can apply analogously here. The variant of FIG. 1 has the advantage that almost no additional installation space is required for the DTF. The variant of FIG. 2 in turn has the advantage that the two opposing prism surfaces do not necessarily have to be planar, but can be provided with a curvature and can thus be used to further improve the optics.
Bezugszeichenliste 1 Fahrzeug 2 displaywinkeloptimierte Blickfeldanzeigevorrichtung 3 Frontscheibe 4 Instrumententafel 5 Projektionseinheit 6 transmissive Displayanzeigeschicht 7 Backlight-Einheit 8 Eyebox 9 transparentes Umlenkelement L Lichtstrahlenbündel 10 Konkavspiegel LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 vehicle 2 display angle-optimized visual field display device 3 windscreen 4 instrument panel 5 projection unit 6 transmissive display layer 7 backlight unit 8 eye box 9 transparent deflection element L light beam bundle 10 concave mirror

Claims

Ansprüche 1. Displaywinkeloptimierte Projektionseinheit (5) für eine Blickfeldanzeigevorrichtung (2) zum Einsatz in einem Fahrzeug (1), umfassend: - eine zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels (L) mit gewünschtem Anzeigeinhalt ausgebildete transmissive Displayanzeigeschicht (6) mit einer zu deren Hinterleuchtung ausgebildeten Backlight-Einheit (7); - einen im Strahlengang des Lichtstrahlenbündels (L) derart angeordneten und ausgebildeten Konkavspiegel (10), dass das Lichtstrahlenbündel (L) die Projektionseinheit (5) in einer vorbestimmten Form und Richtung verlässt, um anschließend von einer im Blickfeld eines Benutzers angeordneten zumindest teilweise transparenten Reflexionsscheibe zu seiner Eyebox (8) reflektiert zu werden und dem Benutzer dadurch den Anzeigeinhalt in einer virtuellen Bildebene hinter der Reflexionsscheibe darzustellen; sowie - ein im Strahlengang zwischen der transmissiven Displayanzeigeschicht (6) und dem Konkavspiegel (10) angeordnetes transparentes Umlenkelement (9), das zu einer Richtungsänderung des Lichtstrahlenbündels (L) um einen vorbestimmten Umlenkwinkel ausgebildet ist; - wobei die transmissive Displayanzeigeschicht (6) um einen vorbestimmten Anstellwinkel (φ) bezüglich der Backlight- Einheit (7) verkippt ist, welcher zusammen mit dem Umlenkwinkel eine Gesamtverkippung (ψ) der transmissiven Displayanzeigeschicht (6) bezüglich des auf den Konkavspiegel (10) treffenden Lichtstrahlenbündels (L) ergibt, die beim Einbau der Projektionseinheit (5) im Fahrzeug (1) in einer diesbezüglich horizontal geneigten oder liegenden virtuellen Bildebene resultiert. Claims 1. Display angle-optimized projection unit (5) for a visual field display device (2) for use in a vehicle (1), comprising: - a transmissive display display layer (6) designed to generate a light beam (L) with the desired display content, with a backlight designed to backlight it -unit (7); - a concave mirror (10) arranged and designed in the beam path of the light beam (L) in such a way that the light beam (L) leaves the projection unit (5) in a predetermined shape and direction, in order to then be reflected by an at least partially transparent reflection disk arranged in the field of vision of a user to be reflected to his eyebox (8) and thereby to present the display content to the user in a virtual image plane behind the reflection disc; and - a transparent deflection element (9) arranged in the beam path between the transmissive display layer (6) and the concave mirror (10), which is designed to change the direction of the light beam (L) by a predetermined deflection angle; - wherein the transmissive display layer (6) is tilted by a predetermined angle (φ) with respect to the backlight unit (7), which together with the deflection angle results in a total tilting (ψ) of the transmissive display layer (6) with respect to the concave mirror (10) impinging light beam (L), which results in a horizontally inclined or lying virtual image plane when the projection unit (5) is installed in the vehicle (1).
2. Projektionseinheit (5) nach Anspruch 1, bei der - der vorbestimmte Umlenkwinkel des Umlenkelements (9) zwischen etwa 10° und 30°, vorzugsweise zwischen etwa 15° und 25°, besonders bevorzugt etwa 20° beträgt; während - der vorbestimmte Anstellwinkel (φ) der transmissiven Displayanzeigeschicht (6) bezüglich der Backlight-Einheit (7) zwischen etwa 10° und 30°, vorzugsweise zwischen etwa 15° und 25°, besonders bevorzugt etwa 20° beträgt; - sodass deren Summe eine Gesamtverkippung (ψ) der transmissiven Displayanzeigeschicht (6) bezüglich des auf den Konkavspiegel (10) treffenden Lichtstrahlenbündels (L) von etwa 30° bis 50°, vorzugsweise etwa 35° bis 45°, besonders bevorzugt etwa 40° ergibt. 2. Projection unit (5) according to Claim 1, in which - the predetermined deflection angle of the deflection element (9) is between approximately 10° and 30°, preferably between approximately 15° and 25°, particularly preferably approximately 20°; while - the predetermined setting angle (φ) of the transmissive display layer (6) with respect to the backlight unit (7) is between approximately 10° and 30°, preferably between approximately 15° and 25°, particularly preferably approximately 20°; - So that their sum results in a total tilting (ψ) of the transmissive display layer (6) with respect to the light beam (L) impinging on the concave mirror (10) of about 30° to 50°, preferably about 35° to 45°, particularly preferably about 40° .
3. Projektionseinheit (5) nach Anspruch 1 oder 2, bei der - zusätzlich eine in vorbestimmter Weise hierfür angepasste Spiegelkrümmung des Konkavspiegels (10) zu einer noch weiteren Verkippung der virtuellen Bildebene aus einer vertikalen in eine horizontale Lage beiträgt. 3. Projection unit (5) according to claim 1 or 2, in which - in addition, a mirror curvature of the concave mirror (10) adapted for this purpose in a predetermined manner contributes to an even further tilting of the virtual image plane from a vertical to a horizontal position.
4. Projektionseinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der - das Umlenkelement (9) ein oder mehrere Prismen umfasst, welche dazu ausgebildet sind, die genannte Umlenkung des Lichtstrahlenbündels (L) zu bewirken. 4. Projection unit (5) according to one of the preceding claims, in which - the deflection element (9) comprises one or more prisms which are designed to effect said deflection of the light beam (L).
5. Projektionseinheit (5) nach Anspruch 4, bei der - die mehreren Prismen im Strahlquerschnitt nebeneinander angeordnet sind und untereinander gleiche oder unterschiedliche Größen aufweisen. 5. projection unit (5) according to claim 4, wherein - the plurality of prisms are arranged next to one another in the beam cross-section and have the same or different sizes as one another.
6. Projektionseinheit (5) nach Anspruch 4 oder 5, bei der - eine Lichteintrittsfläche und/oder eine Lichtaustrittsfläche des jeweiligen Prismas mit einer vorbestimmten Krümmung zu einer zusätzlichen Strahlformung und/oder Bildkorrektur ausgebildet ist/sind. 6. Projection unit (5) according to Claim 4 or 5, in which - a light entry surface and/or a light exit surface of the respective prism is/are formed with a predetermined curvature for additional beam shaping and/or image correction.
7. Projektionseinheit (5) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der - das Umlenkelement (9) als eine prismatische Folie oder andersartige Schicht mit einer Vielzahl von darin nebeneinander angeordneten (Mikro-)Prismen ausgebildet ist, wobei diese Schicht/Folie vorzugsweise direkt auf einer dem Konkavspiegel (10) zugewandten Seite der transmissiven Displayanzeigeschicht (6) aufgebracht ist. 7. Projection unit (5) according to one of Claims 4 to 6, in which - the deflection element (9) is designed as a prismatic foil or other type of layer with a multiplicity of (micro)prisms arranged next to one another in it, this layer/foil preferably is applied directly to a side of the transmissive display layer (6) facing the concave mirror (10).
8. Projektionseinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der - die Displayanzeigeschicht (6) und/oder die Backlight-Einheit (7) zum Ausgeben eines spektralbreitbandigen Lichts ausgebildet ist/sind; und - die Displayanzeigeschicht (6) und deren Displayansteuerung dazu ausgebildet und eingerichtet sind, den Anzeigeinhalt durch ein farbspezifisches Warping zu verzerren, das dazu ausgelegt ist, einer chromatischen Aberration entgegenzuwirken. 8. Projection unit (5) according to one of the preceding claims, in which - the display layer (6) and/or the backlight unit (7) is/are designed to emit a spectrally broadband light; and - the display indication layer (6) and its display control are designed and set up to distort the display content by means of color-specific warping, which is designed to counteract chromatic aberration.
9. Projektionseinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der - die Backlight-Einheit (7) zum Ausgeben eines schmalbandigen Lichts ausgebildet ist. 9. projection unit (5) according to any one of the preceding claims, wherein - the backlight unit (7) is designed to emit a narrow-band light.
10. Displaywinkeloptimierte Blickfeldanzeigevorrichtung (2) zum Einsatz in einem Fahrzeug (1), umfassend: - eine Projektionseinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und - eine im Strahlengang des von der Projektionseinheit (5) ausgegebenen Lichtstrahlenbündels (L) angeordnete, zumindest teilweise transparente Reflexionsscheibe; - wobei die Reflexionsscheibe derart im Blickfeld eines Benutzers angeordnet und ausgebildet ist, dass sie das Lichtstrahlenbündel (L) zu einer für den Benutzer vorbestimmten Eyebox (8) reflektiert, wodurch ihm der Anzeigeinhalt in Form eines virtuellen Bilds in einer virtuellen Bildebene hinter der Reflexionsscheibe darstellbar ist. 10. Display angle-optimized visual field display device (2) for use in a vehicle (1), comprising: - a projection unit (5) according to any one of the preceding claims; and - an at least partially transparent reflection disk arranged in the beam path of the light beam (L) emitted by the projection unit (5); - wherein the reflection disc is arranged and designed in a user's field of vision in such a way that it reflects the light beam (L) to an eyebox (8) predetermined for the user, whereby the display content can be displayed in the form of a virtual image in a virtual image plane behind the reflection disc is.
11. Fahrzeug (1), insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit zueinander senkrechten Längs-, Quer- und Höhenachsen eines fahrzeugeigenen kartesischen Koordinatensystems, umfassend: - eine Blickfeldanzeigevorrichtung (2) nach Anspruch 10, deren virtuelle Bildebene parallel oder zumindest deutlich geneigt zu einer horizontalen Fahrzeugebene ist, die durch seine Längs- und Querachse aufgespannt ist. 11. Vehicle (1), in particular a motor vehicle, with mutually perpendicular longitudinal, transverse and vertical axes of an on-board Cartesian coordinate system, comprising: is, which is spanned by its longitudinal and transverse axis.
PCT/EP2022/076245 2021-10-29 2022-09-21 Hud with horizontal image plane for a vehicle with an optimum display setting angle WO2023072483A1 (en)

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