WO2023078495A1 - Kopf-oben-anzeige (head-up display), fortbewegungsmittel und anordnung für eine kopf-oben-anzeige - Google Patents

Kopf-oben-anzeige (head-up display), fortbewegungsmittel und anordnung für eine kopf-oben-anzeige Download PDF

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WO2023078495A1
WO2023078495A1 PCT/DE2022/100716 DE2022100716W WO2023078495A1 WO 2023078495 A1 WO2023078495 A1 WO 2023078495A1 DE 2022100716 W DE2022100716 W DE 2022100716W WO 2023078495 A1 WO2023078495 A1 WO 2023078495A1
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arrangement
prism
imaging surface
display
prism arrangement
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PCT/DE2022/100716
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Inventor
Sebastian Takeshi Lampen
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for a head-up display, a head-up display (HUD) and a means of transportation which has a HUD designed according to the invention or an arrangement for a HUD designed according to the invention.
  • HUD head-up display
  • Heads-up displays are well known in the prior art.
  • An imaging unit throws its light onto a semi-transparent layer in the windshield via mirrors, so that the user perceives the reflected image as being behind the windshield.
  • pixel-based imaging surfaces TFT technology
  • a light projector shines through the imaging surface and, thanks to its high light intensity, ensures good visibility even in bright ambient light conditions.
  • DTF direction turning film
  • this DTF also deflects the backlight incorrectly and the illumination is poor. This effect increases with increasing inclination of the imaging surface in relation to the optical axis of the light emitted by the projector.
  • an arrangement for a head-up display (HUD) for a means of transportation, in particular a passenger car, van, truck, aircraft and/or water vehicle comprises a first prism arrangement, a second prism arrangement and an imaging surface. While a first prism arrangement is already known in the prior art to promote transmission of the imaging surface with respect to the optical axis, the second prism arrangement is used to sandwich the imaging surface between itself and the first prism arrangement.
  • the second prism arrangement is arranged between the projector and the imaging surface, while the first prism arrangement (according to the prior art) is between the imaging surface and the user (also: eye box) or a concave mirror (in Beam path between the imaging unit and the windshield) is arranged.
  • tilt angles of up to 50° or 60° can be realized without losing too much light intensity.
  • a visual appearance for the user can also be realized in a tilted position, which can be advantageous for some display operating concepts.
  • such a configuration can be implemented by using a second prism arrangement without excessive tilting of the projector, which is not possible in many vehicles in terms of installation space or can lead to other problems.
  • the additional prism arrangement in the area of the imaging surface can change the direction of the background lighting (originating from the projector) in order to compensate for the deflection towards the imaging surface.
  • the first prism arrangement can be set up to refracce incident light in a first direction (e.g. away from an optical axis of the light originating from the projector), while the second prism arrangement can be set up to bend light incident from the first prism arrangement into a second, to break in the opposite direction (towards the optical axis) to the first direction.
  • the second prism arrangement is set up to compensate (at least partially) the refraction of the light by the first prism arrangement in order to direct the light (apart from a small offset) again in the direction of the optical axis onto the mirror optics and thus in direction of the user. This enables a high light yield for the user without the need for a strongly tilted projector, even with strongly tilted imaging surfaces.
  • the first prism arrangement can be spaced identically to the imaging surface together with the second prism arrangement.
  • a distance between the first prism arrangement and the imaging surface is identical or essentially identical to a distance between the second prism arrangement and the imaging surface.
  • the first prism arrangement can have a mirror-inverted geometry compared to the second prism arrangement, as a result of which it has the opposite direction of light refraction to that of the second prism arrangement.
  • identical prisms can be used for the first and second prism arrays by using them mirror-inverted (upside down and/or reversed in the direction of light transmission) in the array.
  • the prism arrangements can also be connected to the imaging surface without an air or gas gap.
  • an optically unproblematic adhesive layer can be provided between the first prism arrangement and the imaging surface as well as between the second prism arrangement and the imaging surface. This reduces the installation space, eliminates the need for dimensionally stable separate brackets and stabilizes the arrangement against shocks and vibrations during operation.
  • the prism arrangements can be designed as full prisms and/or micro-prism structures in the manner of a Fresnel lens and/or in the manner of a DTF layer. While a full prism requires low positioning accuracy with regard to the imaging surface, the micro-prism structures or DTF layers must be arranged in such a way that the respective prisms are assigned to an integer number of pixels in the imaging surface (matrix display), to avoid artifacts.
  • a surface normal on the imaging surface can be inclined by at least 15°, preferably by at least 20°, particularly preferably by at least 30° and particularly particularly preferably by at least 35° relative to an optical axis and/or a horizontal. In this way, a corresponding inclination of the optical appearance of the imaging surface can also be implemented for the user, which can bring functional and/or aesthetic advantages.
  • the optical axis of the arrangement can be arranged essentially horizontally during operation (ie in the means of locomotion). In this way, the space in the dashboard of a car can be used in the best possible way, since the installation height is low.
  • the optical axis of the projector or the light-emitting unit is usually inclined by no more than 10° or 15° with respect to the horizontal.
  • a heads-up display which has an arrangement according to the first-mentioned aspect of the invention.
  • the HUD can be arranged in a means of transportation (car, van, truck, motorcycle, watercraft and/or aircraft).
  • the image plane perceived by the user has a top edge that appears positioned farther from the user than a bottom edge of the image plane.
  • an inclination in the range between 30° and 60° relative to a vertical can be realized according to the invention.
  • the optical appearance can entail a certain depth effect, as a result of which elements that correspond to one another can have an improved directional effect from the user's point of view. For example, surrounding points lying in the horizontal can be illustrated or emphasized by the arrows or sighting devices that are inclined strongly forward (in the direction of travel).
  • a means of transportation with an arrangement according to the first aspect of the invention or a HUD according to the second aspect of the invention is proposed.
  • the means of transport realizes the same features, combinations of features and the resulting advantages, so that to avoid repetition, reference is made to the above statements.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a means of transportation according to the invention with a HUD according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a HUD according to the prior art
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a HUD according to the prior art
  • FIG. 4 shows a schematic side view of a HUD according to the prior art with a projector inclined sharply with respect to the horizontal;
  • FIG. 5 shows a schematic side view of an exemplary embodiment of an arrangement according to the invention, having a second prism arrangement
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a component which can be used according to the invention with a 1:1 assignment between prisms and pixels;
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a component which can be used according to the invention with a 1:2 assignment between prisms and pixels;
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a component that can be used according to the invention with a 1:4 assignment between prisms and pixels.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of an inventively designed means of transport 10 in the form of a car, which has an embodiment of an inventive arrangement for has a HUD 1 according to the invention.
  • a substantially horizontally aligned projector 8 with an imaging surface 5 arranged at an angle produces an optical phenomenon which, with a concave mirror 11 , is directed in the direction of a semi-transparent layer 12 in the windshield of the means of transport 10 .
  • the user 2 receives a semi-transparent appearance 9, which has an upper and a lower edge. The lower edge of the appearance 9 has a smaller distance to the user 2 than the upper edge.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a HUD 1 known in the prior art.
  • Light originating from a projector as light source 8 is projected according to an arrow S85 onto an imaging surface 5 inclined by approximately 45° with respect to a vertical.
  • a first prism arrangement 3 is arranged behind the imaging surface in order to increase the transmission of the imaging surface 5 . Due to the high inclination (see normal 7), a significant proportion of the generated light is deflected from the optical axis S511 according to arrow S5 and does not hit the windshield 12 according to arrow S122 like the image signals according to arrow S1112 directed over the concave mirror 11 on the user's eye box 2.
  • FIG. 4 shows an alternative implementation of a head-up display known in the prior art, the elements downstream of the concave mirror 11 being dispensed with for the sake of simplicity.
  • the first prism arrangement 3 can direct the light S5 in the direction of the concave mirror 11 according to the optical axis S511.
  • the inclined representation of the light source 8 is sometimes problematic in terms of installation space.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of an arrangement according to the invention, in which an essentially horizontally aligned projector as light source 8 enables horizontal illumination in accordance with arrow S85.
  • the light is deflected downwards out of the optical axis or broken out of the optical axis by the second prism arrangement 4 (additionally provided according to the invention) in order to fall essentially perpendicularly onto the imaging surface 5 in the form of a TFT.
  • the light from the light source 8 is thrown onto the concave mirror 11 according to the arrow S5 only slightly offset from the optical axis S511, as a result of which the light output incident on the user (not shown) is essentially undiminished.
  • the result is an inclined display of the perceived image plane for the user with a simultaneously high light intensity, so that a comfortable visibility of the perceived image plane and its content is ensured even with high ambient light intensity.
  • FIG. 6 shows a schematic arrangement of two prism arrangements 3, 4 which accommodate an imaging surface 5 in the form of a TFT between them.
  • the passage of light takes place essentially in the horizontal direction.
  • a respective prism 4a to 4d of the second prism arrangement 4 is assigned to a respective pixel of the imaging surface 5 on the input side.
  • a respective prism 3a to 3d of the first prism arrangement 3 is assigned to the pixels of the imaging surface 5 on the output side.
  • the result is a clean and artefact-free display for the user.
  • the double number of prism arrangements 3 compared to the prior art therefore has no or only an insignificant influence on the image quality.
  • FIG. 7 shows a representation that is modified compared to FIG. 6 in that two pixels of the imaging surface 5 are now assigned to a respective prism 4a, 4b or 3a, 3b.
  • FIG. 8 shows the arrangement already shown in FIGS. 6 and 7, with a respective prism 4a, 3a now being assigned to four pixels of the imaging surface 5.
  • FIG. The prisms can be provided as separate components or, for example, in the form of a DTF in order to reduce the installation space and the costs for an arrangement according to the invention.
  • HUD head-up display or head-up display

Abstract

Es werden eine Kopf-Oben-Anzeige (Head-Up Display) (1), ein Fortbewegungsmittel sowie eine Anordnung für eine Kopf-Oben-Anzeige (1) für ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen. Die Anordnung umfasst: Eine erste Prismenanordnung, eine zweite Prismenanordnung und eine bildgebende Fläche (TFT), wobei die bildgebende Fläche zwischen der ersten und der zweiten Prismenanordnung angeordnet ist.

Description

KOPF-OBEN -ANZEIGE (HEAD-UP DISPLAY), FORTBEWEGUNGSMITTEL UND ANORDNUNG FÜR EINE KOPF-OBEN-ANZEIGE
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für eine Kopf-Oben-Anzeige, ein Head-Up-Display (HUD) sowie ein Fortbewegungsmittel, welches ein erfindungsgemäß ausgestaltetes HUD bzw. eine erfindungsgemäß ausgestaltete Anordnung für ein HUD aufweist.
Im Stand der Technik sind Kopf-Oben-Anzeigen (Head-Up-Displays - HUD) hinlänglich bekannt. Eine bildgebende Einheit wirft über Spiegel ihr Licht auf eine halbdurchlässige Schicht in der Windschutzscheibe, so dass der Anwender das gespiegelte Bild als hinter der Windschutzscheibe liegend bzw. befindlich wahrnimmt. Um Doppelspiegelungen zwischen paarweise parallelen Oberflächen im Strahlengang zu vermeiden, ist es im Stand der Technik üblich, die bildgebende Schicht um bis zu 20% zu kippen. Reflexionen werden auf diese Weise aus dem Strahlengang geleitet und Mehrfachreflexionen verhindert.
Um wahlfreie Inhalte auf dem HUD darstellen zu können, haben sich im Stand der Technik bereits pixelbasierte bildgebende Flächen (TFT-Technologie) bewährt, welche die eigentliche grafische Oberfläche gestalten. Ein Lichtprojektor durchstrahlt die bildgebende Fläche und sorgt durch seine hohe Lichtintensität für eine gute Sichtbarkeit auch bei hellen Umgebungslichtbedingungen. Aufgrund der geneigten bildgebenden Fläche ist die beim Anwender ankommende Lichtleistung des Projektors jedoch mitunter stark geschwächt. Abhilfe kann hier durch Verwendung eines optischen Hilfsmittels namens Richtungsänderungsschicht (englisch: direction turning film, DTF) geschaffen werden, wodurch eine gute Transmission des Displays gewährleistet wird.
Durch den Einsatz dieses DTFs wird aber auch die Hintergrundbeleuchtung falsch abgelenkt und es kommt zu einer schlechten Ausleuchtung. Dieser Effekt verstärkt sich mit zunehmender Neigung der bildgebenden Fläche gegenüber der optischen Achse des vom Projektor ausgestrahlten Lichts.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Problem zu beheben.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung für eine Kopf-Oben-Anzeige (HUD) für ein Fortbewegungsmittel, insbesondere ein PKW, Transporter, LKW, Luft- und/oder Wasserfahrzeug, gelöst. Die Anordnung umfasst eine erste Prismen-Anordnung, eine zweite Prismen- Anordnung und eine bildgebende Fläche. Während eine erste Prismen- Anordnung im Stand der Technik bereits bekannt ist, um die Transmission der bildgebenden Fläche bezüglich der optischen Achse zu begünstigen, wird die zweite Prismen-Anordnung verwendet, um die bildgebende Fläche zwischen sich und der ersten Prismen-Anordnung aufzunehmen. Anders ausgedrückt ist die zweite Prismen-Anordnung zwischen dem Projektor und der bildgebenden Fläche angeordnet, während die erste Prismen-Anordnung (entsprechend dem Stand der Technik) zwischen der bildgebenden Fläche und dem Anwender (auch: Eye-Box) bzw. einem Hohlspiegel (im Strahlengang zwischen der bildgebenden Einheit und der Windschutzscheibe) angeordnet ist. Auf diese Weise können Kippwinkel bis zu 50° oder 60° realisiert werden, ohne übermäßig Lichtintensität einzubüßen. Auf diese Weise kann auch eine optische Erscheinung für den Anwender in geneigter Stellung realisiert werden, was für manche Anzeigebedienkonzepte vorteilhaft sein kann. Insbesondere kann eine solche Konfiguration durch die Verwendung einer zweiten Prismen-Anordnung ohne eine übermäßige Verkippung des Projektors realisiert werden, was bauraumtechnisch in vielen Fahrzeugen nicht möglich ist oder zu anderweitigen Problemen führen kann. In erfindungsgemäßer Weise kann die weitere Prismen- Anordnung im Bereich der bildgebenden Fläche die Richtung der Hintergrundbeleuchtung (stammend aus Projektor) ändern, um die Umlenkung nach der bildgebenden Fläche zu kompensieren.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Die erste Prismen-Anordnung kann eingerichtet sein, einfallendes Licht in einer ersten Richtung (z.B. von einer optischen Achse des vom Projektor stammenden Lichtes weg) zu brechen, während die zweite Prismen-Anordnung eingerichtet sein kann, von der ersten Prismen-Anordnung einfallendes Licht in einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung (zu der optischen Achse hin) zu brechen. Mit anderen Worten ist die zweite Prismen-Anordnung eingerichtet, die Brechung des Lichtes durch die erste Prismen-Anordnung (zumindest anteilig) zu kompensieren, um das Licht (von einem kleinen Versatz abgesehen) erneut in Richtung der optischen Achse auf die Spiegeloptik und somit in Richtung des Anwenders zu leiten. Dies ermöglicht eine hohe Lichtausbeute beim Anwender ohne das Erfordernis eines stark geneigten Projektors selbst bei stark geneigten bildgebenden Flächen.
Die erste Prismen-Anordnung kann gemeinsam mit der zweiten Prismen- Anordnung identisch zur bildgebenden Fläche beabstandet sein. Mit anderen Worten ist ein Abstand zwischen der ersten Prismen-Anordnung und der bildgebenden Fläche identisch oder im Wesentlichen identisch zu einem Abstand zwischen der zweiten Prismen-Anordnung und der bildgebenden Fläche.
Die erste Prismen-Anordnung kann gegenüber der zweiten Prismen-Anordnung eine spiegelverkehrte Geometrie aufweisen, wodurch sie die entgegengesetzte Lichtbrechungsrichtung wie die zweite Prismen-Anordnung aufweist. Somit können identische Prismen für die erste und zweite Prismen-Anordnung verwendet werden, indem diese spiegelverkehrt (kopfüber und/oder hinsichtlich der Lichtdurchgangsrichtung umgekehrt) in der Anordnung verwendet werden.
Alternativ können die Prismen-Anordnungen auch ohne Luft- oder Gaszwischenraum mit der bildgebenden Fläche verbunden sein. Insbesondere kann eine optisch unproblematische Adhäsivschicht zwischen der ersten Prismen-Anordnung und der bildgebenden Fläche ebenso wie zwischen der zweiten Prismen-Anordnung und der bildgebenden Fläche vorgesehen sein. Dies verringert den Bauraum erübrigt formstabile separate Halterungen und stabilisiert die Anordnung gegenüber Stößen und Vibrationen im Betrieb.
Die Prismen-Anordnungen können als Voll-Prismen und/oder Micro-Prismen- Strukturen nach Art einer Fresnel-Linse und/oder nach Art einer DTF-Schicht ausgestaltet sein. Während ein Voll-Prisma eine geringe Positionierungsgenauigkeit bezüglich der bildgebenden Fläche erfordert, sind die Micro- Prismen-Strukturen bzw. DTF-Schichten derart anzuordnen, dass die jeweiligen Prismen einer ganzzahligen Vielzahl von Pixeln in der bildgebenden Fläche (Matrix-Anzeige) zugeordnet sind, um Artefakte zu vermeiden. Eine Flächennormale auf der bildgebenden Fläche kann gegenüber einer optischen Achse und/oder einer Horizontalen um mindestens 15°, bevorzugt um mindestens 20°, äußerst bevorzugt um mindestens 30° und insbesondere äußerst bevorzugt mindestens 35° geneigt sein. Auf diese Weise ist auch eine entsprechende Neigung der optischen Erscheinung der bildgebenden Fläche für den Anwender realisierbar, was funktionale und/oder ästhetische Vorteile mit sich bringen kann.
Die optische Achse der Anordnung kann im Betrieb (also im Fortbewegungsmittel) im Wesentlichen horizontal angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Bauraum im Armaturenbrett eines PKWs bestmöglich genutzt werden, da die Einbauhöhe gering ist. Üblicherweise ist die optische Achse des Projektors bzw. der lichtgebenden Einheit um nicht mehr als 10° oder 15° gegenüber der Horizontalen geneigt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kopf-Oben- Anzeige (HUD) vorgeschlagen, welche eine Anordnung gemäß dem erstgenannten Erfindungsaspekt aufweist. Das HUD kann in einem Fortbewegungsmittel (PKW, Transporter, LKW, Motorrad, Wasser- und/oder Luftfahrzeug) angeordnet sein. Die von dem Anwender wahrgenommene Bildebene weist eine obere Kante auf, welche gegenüber einer unteren Kante der Bildebene weiter entfernt zum Anwender positioniert erscheint. Insbesondere kann beispielsweise eine Neigung im Bereich zwischen 30° und 60° gegenüber einer Vertikalen erfindungsgemäß realisiert werden. Auf diese Weise kann die optische Erscheinung eine gewisse Tiefenwirkung mit sich bringen, wodurch zueinander korrespondierende Elemente eine verbesserte Richtungswirkung aus Sicht des Anwenders aufweisen können. Beispielsweise können in der Horizontalen liegende Umgebungspunkte durch die stark nach vorne (in Fahrtrichtung) geneigten Pfeile oder Visiereinrichtungen veranschaulicht oder hervorgehoben werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel mit einer Anordnung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt oder einem HUD gemäß dem zweitgenannten Erfindungsaspekt vorgeschlagen. Das Fortbewegungsmittel realisiert auf diese Weise dieselben Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels mit einem HUD gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 eine schematische Seitenansicht eines HUD gemäß dem Stand der Technik;
Figur 3 eine schematische Seitenansicht eines HUD gemäß dem Stand der Technik;
Figur 4 eine schematische Seitenansicht eines HUD gemäß dem Stand der Technik mit einem gegenüber der Horizontalen stark geneigten Projektor;
Figur 5 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung, aufweisend eine zweite Prismen- Anordnung;
Figur 6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß verwendbaren Komponente mit 1 : 1 -Zuordnung zwischen Prismen und Pixeln;
Figur 7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß verwendbaren Komponente mit 1 : 2-Zuordnung zwischen Prismen und Pixeln; und
Figur 8 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß verwendbaren Komponente mit 1 : 4-Zuordnung zwischen Prismen und Pixeln.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fortbewegungsmittels 10 in Form eines PKWs, welcher über ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung für ein erfindungsgemäßes HUD 1 aufweist. Ein im Wesentlichen horizontal ausgerichteter Projektor 8 mit einer geneigt angeordneten bildgebenden Fläche 5 produziert eine optische Erscheinung, welche bei einem Hohlspiegel 11 in Richtung einer semitransparenten Schicht 12 in der Windschutzscheibe des Fortbewegungsmittels 10 gelenkt wird. Der Anwender 2 erhält eine semitransparente Erscheinung 9, welche eine obere und eine untere Kante aufweist. Die untere Kante der Erscheinung 9 weist einen geringeren Abstand zum Anwender 2 als die obere Kante auf.
Figur 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines im Stand der Technik bekannten HUD 1. Von einem Projektor als Lichtquelle 8 stammendes Licht wird entsprechend einem Pfeil S85 auf eine um ca. 45° gegenüber einer Vertikalen geneigte bildgebende Fläche 5 geworfen. Hinter der bildgebenden Fläche ist eine erste Prismenanordnung 3 angeordnet, um die Transmission der bildgebenden Fläche 5 zu erhöhen. Durch die hohe Neigung (s. Normale 7) wird ein erheblicher Anteil des erzeugten Lichtes entsprechend dem Pfeil S5 aus der optischen Achse S511 abgelenkt und trifft nicht wie die Bildsignale entsprechend den über den Konkavspiegel 11 gerichteten Pfeil S1112 und die Windschutzscheibe 12 entsprechend dem Pfeil S122 auf die Eye-Box des Anwenders 2.
Figur 4 zeigt eine alternative Realisierung eines im Stand der Technik bekannten Head-Up-Displays, wobei der Einfachheit halber auf die dem Konkavspiegel 11 nachgeordneten Elemente verzichtet wurde. Durch eine Neigung des Projektors als Lichtquelle 8 fällt das Licht entsprechend dem Pfeil S85 geneigt auf die bildgebende Fläche 5, so dass die erste Prismen-Anordnung 3 das Licht S5 entsprechend der optischen Achse S511 in Richtung des konkaven Spiegels 11 lenken kann. Die geneigte Darstellung der Lichtquelle 8 ist jedoch bauraumtechnisch mitunter problematisch.
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung, in welcher ein im Wesentlichen horizontal ausgerichteter Projektor als Lichtquelle 8 eine horizontale Beleuchtung entsprechend dem Pfeil S85 ermöglicht. Zunächst wird das Licht durch die zweite (erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehene) Prismen-Anordnung 4 nach unten aus der optischen Achse herausgelenkt bzw. aus der optischen Achse herausgebrochen, um im Wesentlichen senkrecht auf die bildgebende Fläche 5 in Form eines TFTs zu fallen. Durch die der bildgebenden Fläche 5 unmittelbar nachgeordnete erste Prismen-Anordnung 3 wird das Licht der Lichtquelle 8 entsprechend dem Pfeil S5 nur unwesentlich versetzt zur optischen Achse S511 auf den Konkavspiegel 11 geworfen, wodurch die beim Anwender (nicht dargestellt) auftreffende Lichtleistung im Wesentlichen unvermindert ist. Es ergibt sich eine geneigte Darstellung der wahrgenommenen Bildebene für den Anwender bei gleichzeitig hoher Lichtintensität, so dass auch bei hoher Umgebungslichtintensität eine komfortable Sichtbarkeit der wahrgenommenen Bildebene und ihrer Inhalte gewährleistet sind.
Figur 6 zeigt eine schematische Anordnung zweier Prismen-Anordnungen 3, 4, welche eine bildgebende Fläche 5 in Form eines TFTs zwischen sich aufnehmen. Der Lichtdurchtritt erfolgt im Wesentlichen in horizontaler Richtung. Ein jeweiliges Prisma 4a bis 4d der zweiten Prismen-Anordnung 4 ist einem jeweiligen Pixel der bildgebenden Fläche 5 eingangsseitig zugeordnet. Dies hat den Vorteil, dass jedes Pixel homogen durch das zugeordnete Prisma mit Licht ausgeleuchtet wird. Entsprechend ist ausgangsseitig ein jeweiliges Prisma 3a bis 3d der ersten Prismen-Anordnung 3 den Pixeln der bildgebenden Fläche 5 zugeordnet. Es ergibt sich eine saubere und artefaktfreie Darstellung für den Anwender. Die doppelte Anzahl der Prismen-Anordnungen 3 gegenüber dem Stand der Technik hat somit keinen oder nur unwesentlichen Einfluss auf die Bildqualität.
Figur 7 zeigt eine gegenüber Figur 6 dahingehend modifizierte Darstellung, dass einem jeweiligen Prisma 4a, 4b bzw. 3a, 3b nun zwei Pixel der bildgebenden Fläche 5 zugeordnet sind.
Figur 8 zeigt die in Figur 6 und 7 bereits dargestellte Anordnung, wobei ein jeweiliges Prisma 4a, 3a nun vier Pixeln der bildgebenden Fläche 5 zugeordnet sind. Die Prismen können als separate Bauteile oder beispielsweise in Form eines DTF vorgesehen sein, um den Bauraum und die Kosten für eine erfindungsgemäße Anordnung zu senken. Bezugszeichenliste:
1 Head-Up-Display bzw. Kopf-Oben-Anzeige (HUD)
2 Anwender
3 erste Prismen-Anordnung
3a bis 3d Prismen
4 zweite Prismen-Anordnung
4a bis 4d Prismen
5 bildgebende Fläche
7 Normale
8 Lichtquelle
9 wahrgenommene Bildebene
10 Fortbewegungsmittel
11 Konkavspiegel
12 semitransparente Schicht
S5 Pfeil
S85 Pfeil
S122 Pfeil
S511 Pfeil
S1112 Pfeil

Claims

9 Patentansprüche:
1. Anordnung für eine Kopf-Oben-Anzeige (1), nachfolgend „HUD (1)“ genannt, für ein Fortbewegungsmittel (10) umfassend
• eine erste Prismenanordnung (3),
• eine zweite Prismenanordnung (4) und
• eine bildgebende Fläche (5), wobei die bildgebende Fläche (5) zwischen der ersten Prismenanordnung (3) und der zweiten Prismenanordnung (4) angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei
- die erste Prismenanordnung (3) eingerichtet ist, einfallendes Licht in einer ersten Richtung zu brechen und
- die zweite Prismenanordnung (4) eingerichtet ist, von der ersten Prismenanordnung (3) einfallendes Licht in einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung zu brechen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Prismenanordnung (3) und die zweite Prismenanordnung (4)
- zu der bildgebenden Fläche (5) identisch beabstandet und/oder
- flächig mit der bildgebenden Fläche (5) verbunden, insbesondere auf die bildgebende Fläche (5) laminiert sind.
4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Prismenanordnung (3) und/oder die zweite Prismenanordnung (4)
- ein Vollprisma und/oder
- eine Mikro-Prismen-Struktur und/oder
- eine DTF-Schicht umfasst.
5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Flächennormale (7) auf der bildgebenden Fläche (5) gegenüber einer optischen Achse (S511, S85) und/oder einer Horizontalen um mindestens 15°, bevorzugt mindestens 20°, äußerst bevorzugt mindestens 30° insbesondere mindestens 35° geneigt ist. Anordnung nach Anspruch 5 weiter umfassend eine Lichtquelle (8), welche Licht in Richtung der optischen Achse (S511, S58) auf die erste Prismenanordnung (3) wirft. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 oder 6, wobei die optische Achse (S511, S58) im Betrieb im Wesentlichen horizontal angeordnet ist. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die bildgebende Fläche (5) eine Matrixanzeige umfasst, und die erste und/oder die zweite Prismenanordnung (3, 4) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass einem Prisma (3a, 3b, 3c, 3d) stets eine ganzzahlige Anzahl Prismen optisch zugeordnet ist. Kopf-Oben-Anzeige, nachfolgend „HUD“ genannt, für ein Fortbewegungsmittel (10), umfassend
- eine Anordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine von einem Anwender (2) wahrgenommene Bildebene (9) eine obere Kante aufweist, welche gegenüber einer unteren Kante der Bildebene (9) weiter entfernt zum Anwender (2) erscheint . Fortbewegungsmittel umfassend eine Anordnung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 oder eine HUD nach Anspruch 9.
PCT/DE2022/100716 2021-11-02 2022-09-27 Kopf-oben-anzeige (head-up display), fortbewegungsmittel und anordnung für eine kopf-oben-anzeige WO2023078495A1 (de)

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DE102021128517.8A DE102021128517A1 (de) 2021-11-02 2021-11-02 Kopf-Oben-Anzeige, Fortbewegungsmittel und Anordnung für eine Kopf-Oben-Anzeige
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