Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Projektionsdisplay zur Einspiegelung eines anzuzeigenden Bildes in eine Sicht eines Insassen eines Fortbewegungsmittels, wie z. B. in die Sicht eines Fahrers eines Automobils.The present invention relates to a projection display for reflecting an image to be displayed in a view of an occupant of a means of locomotion, such. B. in the view of a driver of an automobile.
Head-Up-Displays in automobilen Anwendungen dienen dazu, bewegte oder statische virtuelle Bilder darzustellen und sind dabei in etwa 80 cm bis 100 cm von den Augen des Betrachters entfernt. Solche Head-Up-Displays (HUD) verwenden üblicherweise eine Projektionsoptik in Form mehrerer Freiformspiegel zur Generierung eines virtuellen Bildes im direkten Sichtfeld des Fahrers. Das abzubildende Objekt wird dabei üblicherweise durch ein Mikrodisplay bereitgestellt oder beispielsweise mit einem Laserscanner auf einem Schirm erzeugt. Das virtuelle Bild wird üblicherweise in 2 bis 3 m Entfernung abgebildet. Dabei wird entweder die Frontscheibe des Autos oder ein zusätzliches, teiltransparentes optisches Element als Combiner zur Einspiegelung genutzt.Head-up displays in automotive applications are used to display moving or static virtual images, and are about 80 cm to 100 cm away from the eyes of the beholder. Such head-up displays (HUD) usually use projection optics in the form of several free-form mirrors for generating a virtual image in the driver's direct field of vision. The object to be imaged is usually provided by a microdisplay or generated for example with a laser scanner on a screen. The virtual image is usually displayed at a distance of 2 to 3 m. Either the windscreen of the car or an additional, partially transparent optical element is used as a combiner for reflection.
Die Brennweite der Projektionsoptik f bestimmt hierbei zusammen mit der horizontalen Ausdehnung des Mikrodisplays Dx das Gesichtsfeld des HUD: The focal length of the projection optics f together with the horizontal extent of the microdisplay D x determines the field of view of the HUD:
Um übliche Gesichtsfelder im Bereich von derzeit üblicherweise 6° zu realisieren, werden für typische Displaybreiten von ca. 30 mm Brennweiten von etwa 300 mm benötigt. Der Pupillendurchmesser der Okularoptik bestimmt dabei die Größe des Bereichs, in dem sich das Auge des Betrachters bewegen darf, d. h. die sogenannte Eye- bzw. Head-Motion-Box, EMB. Die EMB erhält man aus dem Verhältnis von Brennweite f und Blendenzahl f/# der Projektionsoptik: EMB = DPupille = ( f / f/#) In order to realize common visual fields in the range of currently usually 6 °, focal lengths of about 300 mm are required for typical display widths of about 30 mm. The pupil diameter of the eyepiece optics determines the size of the area in which the eye of the observer may move, ie the so-called eye or head motion box, EMB. The EMF is obtained from the ratio of focal length f to f-number f / # of the projection optics: EMB = D pupil = (f / f / #)
Für typische Blendenzahlen im Bereich von etwa f/2 erhält man daraus eine EMB von größenordnungsmäßig ca. 150 mm. Hier zeigen sich folgende Hauptprobleme:
- 1. Die vergleichsweise große, erforderliche Brennweite der Spiegeloptik bedingt große Systemabmaße, was selbst bei mehrfacher Faltung des optischen Strahlengangs das notwendige Bauvolumen und damit einhergehend die Integrierbarkeit eines Fahrzeugs verschlechtert.
- 2. Die für eine EMB erforderliche geringe Blendenzahl und die Einbeziehung der Freiformfläche der Frontscheibe zur Einspiegelung von Informationen ins direkte Sichtfeld des Fahrers erschweren die Korrektur von Abbildungsfehlern, was die Komplexität – und damit Größe und Masse – der Projektionsoptik weiter vergrößert.
- 3. Die Einstellung der Position des eingespiegelten Bildes erfolgt über mechanisch bewegte Komponenten der Projektionsoptik, was die Systemauslegung weiter verkompliziert, die Robustheit senkt und die Herstellungskosten vergrößert.
- 4. Eine Einstellung der Entfernung des virtuellen Bildes ist bisher ohne zusätzliche mechanisch bewegte Komponenten unmöglich.
For typical f-numbers in the range of approximately f / 2, this yields an EMF of the order of magnitude of approximately 150 mm. Here are the following main problems: - 1. The comparatively large, required focal length of the mirror optics requires large system dimensions, which worsens the necessary construction volume and, consequently, the integrability of a vehicle even with multiple convolutions of the optical beam path.
- 2. The low f-number required for an EMF and the inclusion of the free-form surface of the windshield to reflect information into the driver's direct field of view make the correction of aberrations more difficult, further increasing the complexity - and thus size and mass - of the projection optics.
- 3. Adjusting the position of the mirrored image is achieved by mechanically moving components of the projection optics, further complicating the system design, reducing robustness, and increasing manufacturing costs.
- 4. A setting of the distance of the virtual image is previously impossible without additional mechanically moving components.
Um die Baugröße der Optik bei gegebener Brennweite zu verringern, können beispielsweise mehrfach gefaltete Strahlengänge genutzt werden. Hauptnachteil solcher Optikschemata sind die resultierenden großen Systemabmessungen und -massen sowie die zur Aberrationskorrektur erforderlichen komplizierten Freiformoptiken. Aufgrund der Freiformoberfläche der Fahrzeugfrontscheibe ist eine starke Vorverzeichnung des darzustellenden Bildes notwendig. Dies geht einher mit einer Reduzierung der für den Fahrer darstellbaren Bildauflösung. Ein alternativer Ansatz besteht in der Verwendung einer separaten Einspiegeloberfläche, die eben oder gewölbt sein kann, um die Folgen von Serientoleranzen der Frontscheibe bedingt durch deren Fertigungsprozess auf den optischen Abbildungsstrahlengang des HUD auszuschließen.To reduce the size of the optics for a given focal length, for example, multiply folded beam paths can be used. The main disadvantages of such optical schemes are the resulting large system dimensions and masses and the complicated free-form optics required for aberration correction. Due to the freeform surface of the vehicle windscreen, a strong pre-distortion of the image to be displayed is necessary. This goes hand in hand with a reduction in the image resolution that can be displayed for the driver. An alternative approach is to use a separate mirror surface which may be flat or domed to preclude the consequences of serial tolerances of the windshield due to their manufacturing process on the optical imaging beam path of the HUD.
Es wäre wünschenswert, ein Projektionsdisplay zur Einspiegelung eines anzuzeigenden Bildes in eine Sicht eines Insassen eines Fortbewegungsmittels zu haben, dass effektiver ist, wie z. B. weniger Bauvolumen benötigt, leichter ist und/oder eine höhere Nutzerfreundlichkeit ermöglicht.It would be desirable to have a projection display for mirroring an image to be displayed in a view of an occupant of a vehicle that is more effective, such as a vehicle. B. requires less space, is lighter and / or allows a higher level of user-friendliness.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, ein solches effektiveres Projektionsdisplay zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.The object of the present invention is therefore to provide such a more effective projection display. This object is solved by the subject matter of the independent patent claims.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass es möglich ist, zur Einspiegelung eines anzuzeigenden Bildes in eine Sicht eines Insassen eines Fortbewegungsmittels ein Projektionsdisplay zu verwenden, das mehrkanalig arbeitet. Durch diese Vorgehensweise ist es möglich, die Baugröße zu verringern, da die Brennweiten der Optiken der einzelnen Kanäle bedeutend kleiner sein können, was wiederum auch eine Gewichtsreduktion des Systems ermöglicht. Aufgrund der Mehrkanaligkeit ist auch die Anfälligkeit des Projektionsdisplays gegenüber Wölbungen der Einspiegelfläche verringert, was die Korrekturmaßnahmen entlastet und damit den Einbauumfang verringern kann und/oder die Qualität des eingespiegelten Bildes. Eine Adaption der Einspiegelung an die Situation, in der sich der Insasse des Fortbewegungsmittels gerade befindet, ist ebenfalls auf einfache Weise möglich. The core idea of the present invention is to have realized that it is possible to use a projection display which works in multiple channels for reflection of an image to be displayed in a view of an occupant of a means of locomotion. By doing so, it is possible to reduce the size, since the focal lengths of the optics of the individual channels can be significantly smaller, which in turn also enables a weight reduction of the system. Due to the multi-channel nature, the susceptibility of the projection display to curvature of the mirror surface is also reduced, which relieves the corrective measures and thus can reduce the installation size and / or the quality of the mirrored image. An adaptation of the reflection to the situation in which the occupant of the vehicle is currently located is likewise possible in a simple manner.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung werden nachfolgend näher anhand der Figuren erläutert, wobei bevorzugte Ausführungsformen auch Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sind. Unter den Figuren zeigenPreferred embodiments of the present application are explained in more detail below with reference to the figures, wherein preferred embodiments are also subject of the dependent claims. Show under the figures
1 eine schematische Ansicht eines Projektionsdisplays gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 a schematic view of a projection display according to an embodiment;
2 eine Seitenschnittansicht durch eine Reihe von Kanälen des Projektionsdisplays von 1; 2 a side sectional view through a series of channels of the projection display of 1 ;
3a eine schematische Draufsicht auf das Projektionsdisplay von 1; 3a a schematic plan view of the projection display of 1 ;
3b und 3c Strahlengänge einer Reihe von Kanälen des Projektionsdisplays zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Einzelbildmittenabstand und Entfernung des virtuellen Bildes; 3b and 3c Optical paths of a series of channels of the projection display to illustrate the relationship between frame center distance and virtual image removal;
3d Strahlengänge einer Reihe von Kanälen des Projektionsdisplays zur Veranschaulichung des der Erzielung einer EMB-Verschiebung gegenüber der Einstellung von 3c; 3d Beam paths of a series of channels of the projection display to illustrate the achievement of an EMB shift from the setting of 3c ;
3e und f Strahlengänge einer Reihe von Kanälen des Projektionsdisplays zur Veranschaulichung des der Erzielung einer Korrektur der Einspiegelflächenkrümmung: 3e mit und 3f ohne Korrektur; 3e and f ray paths of a series of channels of the projection display to illustrate the achievement of a correction of the mirror surface curvature: 3e with and 3f without correction;
4 eine Raumansicht eines Projektionsdisplays gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit Köhlerscher Hinterleuchtung in dem Zusammenspiel mit einer planaren Einspiegelfläche; 4 a perspective view of a projection display according to another embodiment with Köhler backlighting in interaction with a planar Einspiegelfläche;
5a, b Raumansichten des Projektionsdisplays von 4 in dem Zusammenspiel mit einer Freiformeinspiegelfläche; 5a , b Room views of the projection display of 4 in interaction with a free-form reflection surface;
6 eine Raumansicht eines Beispiels für einen Einbau des Projektionsdisplays von 4 in ein Automobil; 6 a room view of an example of an installation of the projection display of 4 in an automobile;
7a, b Raumansichten eines exemplarischen Einbaus eines Projektionsdisplays in ein Automobil unter Verwendung der Windschutzscheibe als Einspiegelfläche. 7a FIG. 3 b shows room views of an exemplary installation of a projection display in an automobile using the windshield as a mirror surface. FIG.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Projektionsdisplays zur Einspiegelung eines anzuzeigenden Bildes in eine Sicht eines Insassen eines Fortbewegungsmittels. Der Insasse kann beispielsweise ein Fahrer, ein Beifahrer oder ein sonstiger Passagier sein, und bei dem Fortbewegungsmittel kann es sich beispielsweise um ein Automobil, wie z. B. einen PKW, einen Lastwagen, einen Bus, ein Motorrad oder dergleichen handeln. Die zur Einspiegelung verwendete halb-transparente, halb-spiegelnde Fläche kann durch eine Windschutzscheibe des Fortbewegungsmittels oder, wie in 1 exemplarisch dargestellt, durch eine eigens vorgesehene, zusätzliche halb transparente, halb-spiegelnde Scheibe bzw. einen sog. Combiner 10 erfolgen. 1 shows an embodiment of a projection display for reflecting an image to be displayed in a view of an occupant of a means of locomotion. The occupant may be, for example, a driver, a passenger, or another passenger, and the means of transportation may be, for example, an automobile, such as an automobile. As a car, a truck, a bus, a motorcycle or the like act. The semi-transparent, semi-reflective surface used for reflection may be through a windscreen of the vehicle or, as shown in FIG 1 exemplified by a specially provided, additional semi-transparent, semi-reflective disk or a so-called combiner 10 respectively.
Aufgrund der Tatsache, dass der Display dazu vorgesehen ist, ein anzuzeigendes Bild in die Sicht eines Insassen eines Fortbewegungsmittels einzuspiegeln, beträgt der Abstand zwischen Einspiegelungsfläche 10 und dem Insassen, in 1 exemplarisch mit dem Doppelpfeil 12 versinnbildlicht, mehr als 500 mm, wie z. B. in etwa 800 mm bis 2000 mm oder beispielsweise 800 mm bis 1000 mm. Gewünscht ist zumeist, dass das virtuelle Bild des anzuzeigenden Bildes mit dem Insassen in einem Abstand 14 hinter der Einspiegelungsfläche 10 erscheint, der größer als 1 m, wie z. B. 3 m ist.Due to the fact that the display is intended to mirror an image to be displayed in the view of an occupant of a means of locomotion, the distance between Einspiegelungsfläche 10 and the inmate, in 1 exemplary with the double arrow 12 typified, more than 500 mm, such as B. in about 800 mm to 2000 mm or, for example 800 mm to 1000 mm. It is usually desired that the virtual image of the image to be displayed with the occupant at a distance 14 behind the reflection surface 10 appears greater than 1 m, such. B. 3 m is.
Um unter diesen Rahmenbedingungen die Einspiegelung des anzuzeigenden Bildes wie gewünscht vorzunehmen, umfasst das Projektionsdisplay 16 von 1 eine Einzelbilderzeugungseinheit 18 und eine Mehrkanaloptik 20. Die Einzelbilderzeugungseinheit 18 erzeugt eine Mehrzahl von Einzelbildern 22 in lateral nebeneinander angeordneter Weise aus dem anzuzeigenden Bild. Die Mehrkanaloptik 20 besitzt, pro Kanal, eine Optik 22 zur virtuellen Abbildung eines dem jeweiligen Kanal zugeordneten Einzelbildes 22 über die Einspiegelung in die Sicht des Insassen, so dass sich die Einzelbilder über einen Teil der Sicht des Insassen erstrecken, um darin das anzuzeigende Bild zu ergeben.In order to make the reflection of the image to be displayed as desired under these conditions, the projection display comprises 16 from 1 a single image generation unit 18 and a multi-channel look 20 , The single image generation unit 18 generates a plurality of frames 22 in laterally juxtaposed manner from the image to be displayed. The multichannel look 20 owns, per channel, an optic 22 for the virtual mapping of a single image assigned to the respective channel 22 via the reflection in the view of the occupant, so that the individual images extend over part of the view of the occupant in order to give the image to be displayed therein.
Die Einzelbilderzeugungseinheit 22 ist beispielsweise dazu ausgebildet, die Mehrzahl von Einzelbildern 22 durch lateral variierende Transmission einer Hinterleuchtung zu erzeugen. In 1 ist beispielsweise veranschaulicht, dass die Einzelbilderzeugungseinheit eine flächige Lichtquelle 26 zur flächigen Hinterleuchtung eines Bildgebers 28 aufweist, die ausgebildet ist, die flächige Hinterleuchtung in den Bereichen, die den Einzelbildern 22 zugeordnet sind, so zu beeinflussen, dass in diesen Bereichen die Einzelbilder 22 entstehen. Bei dem Bildgeber 28 kann es sich beispielsweise um ein LCD-Display oder dergleichen handeln, dessen Bildbereich in die Bildbereiche für die Einzelbilder 22 gegliedert ist, und bei dem flächigen Leuchtmittel 26 kann es sich beispielsweise um ein LED-Array aus dicht gepackt Seite an Seite angeordneten LEDs zur möglichst gleichmäßigen Hinterleuchtung der den einzelnen Einzelbildern 22 zugeordneten Teilbereiche handeln. Jede LED könnte einen Kollimator aufweisen.The single image generation unit 22 For example, it is adapted to the plurality of individual images 22 to produce by laterally varying transmission of a backlight. In 1 For example, it is illustrated that the frame-forming unit is a flat light source 26 for flat backlighting of an imager 28 which is formed, the areal backlighting in the areas that the individual images 22 are assigned to influence so that in these areas the frames 22 arise. At the imager 28 it may be, for example, an LCD display or the like, whose image area in the image areas for the individual images 22 is articulated, and the areal illuminant 26 For example, it may be an LED array of densely packed side by side LEDs for the most uniform possible backlighting of the individual individual images 22 act on assigned subareas. Each LED could have a collimator.
Die Einzelbilderzeugungseinheit 18 kann ferner eine Bildsteuerung 30 aufweisen, um aus eingehenden Bilddaten 32 den Bildgeber 28 derart anzusteuern, dass in dessen den Einzelbildern 22 zugeordneten Teilbereichen die Einzelbilder entsprechend angezeigt werden, wie es im Folgenden noch näher erläutert werden wird, nämlich mit einer geeigneten Ausrichtung zu den Optiken 20, einer geeigneten Verzerrung usw.The single image generation unit 18 may also be an image controller 30 have to get from incoming image data 32 the imager 28 to control such that in the individual images 22 assigned sub-areas the frames are displayed accordingly, as will be explained in more detail below, namely with a suitable orientation to the optics 20 , a suitable distortion, etc.
Insbesondere ist die Einzelbilderzeugungseinheit 18, wie z. B. die Bildsteuerung 30, dazu ausgebildet, um für jeden Kanal das jeweilige Einzelbild 22 aus dem anzuzeigenden Bild 32 zu kopieren. Dabei kann die Einzelbilderzeugungseinheit 22 dazu ausgebildet sein, die Einzelbilder individuell für jeden Kanal anzupassen. Die Anpassungen können Verzerrungskorrekturen umfassen, wie es im Folgenden noch beschrieben wird. Jedes Einzelbild 22 kann beispielsweise aus dem gesamten anzuzeigenden Bild kopiert sein, oder lediglich aus einem jeweiligen Teil desselben, wobei die Teile über alle Einzelbilder 22 hinweg allerdings in jedem Punkt des anzuzeigenden Bildes 32 vielfältig überlappen, wie z. B. in jedem Punkt die Ausschnitte von mehr als der Hälfte der Einzelbilder 22 überlappen.In particular, the single image generation unit 18 , such as B. the image control 30 , designed to provide the respective frame for each channel 22 from the picture to be displayed 32 to copy. In this case, the individual image generation unit 22 be adapted to customize the individual images for each channel. The adjustments may include distortion corrections, as described below. Every single picture 22 may for example be copied from the entire image to be displayed, or merely from a respective part thereof, the parts over all the individual images 22 however, at every point of the picture to be displayed 32 many overlap, such. For example, at each point, the snippets of more than half of the frames 22 overlap.
Jeder Kanal wird somit aus der Optik 24 und dem zugeordneten Einzelbild 22 bzw. dem jeweiligen Einzelbild 22 zugeordneten Teilbereich der Einzelbilderzeugungseinheit 18, indem dieses Einzelbild 22 erzeugt wird, gebildet. Im Folgenden wird für den Bereich sowie für das darin angezeigte Einzelbild das Bezugszeichen 22 verwendet.Each channel is thus out of optics 24 and the associated frame 22 or the respective single picture 22 associated subarea of the single image generation unit 18 by adding this frame 22 is generated formed. The following is the reference number for the area as well as for the single image displayed therein 22 used.
Die Teilbereiche der Einzelbilderzeugungseinheit 18, in denen die Einzelbilder 22 angezeigt werden, sind zweidimensional verteilt und lateral nebeneinander angeordnet, wobei 2 einen Schnitt durch das Projektionsdisplay entlang einer Reihe dieser Einzelbildteilbereiche mit zugehörigen Optiken der Mehrkanaloptik 20 zeigt. Die Einzelbildteilbereiche sind beispielsweise in Zeilen und Spalten angeordnet. Die von den Teilbereichen der Einzelbilder 22 abgedeckte Fläche, wie z. B. das kleinste Rechteck, das alle Einzelbildteilbereiche umfasst, umschließt beispielsweise eine Fläche mit einer Ausdehnung bzw. Weite, wie z. B. Bildschirmdiagonalen, von beispielsweise mehr als 2 Zoll bzw. 5 cm, wie z. B. 2 bis 10 Zoll.The subareas of the single image generation unit 18 in which the single images 22 are displayed are two-dimensionally distributed and arranged laterally side by side, wherein 2 a section through the projection display along a series of these frame sections with associated optics of multi-channel optics 20 shows. The frame sections are arranged, for example, in rows and columns. The of the subregions of the individual images 22 covered area, such. For example, the smallest rectangle that encompasses all the frame subareas encloses, for example, an area having a width, such as an area. B. screen diagonal, for example, more than 2 inches or 5 cm, such. B. 2 to 10 inches.
Wie es in 2 zu sehen ist, liegt das Array von Einzelbildteilbereichen 22 dem Array von Optiken 24 der Mehrkanaloptik 20 gegenüber, indem die Optiken 24 in Abstrahlrichtung der Einzelbilderzeugungseinheit 18 hinter ihrem jeweiligen Einzelbildteilbereich 22 angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Optiken 24 der Mehrkanaloptik 20 und den Einzelbildteilbereichen 22 entspricht in etwa der Brennweite der Optiken 24, die Einzellinsen sein können, wie z. B. einfach- oder Doppel-Konvexlinsen oder Fresnellinsen. Andererseits wäre es möglich, dass die Mehrkanaloptik 20 einstückig gebildet ist, um die Optiken 24 zu bilden.As it is in 2 can be seen, lies the array of frame sections 22 the array of optics 24 the multi-channel optics 20 opposite, by the optics 24 in the emission direction of the individual image generation unit 18 behind her respective frame section 22 are arranged. The distance between the optics 24 the multi-channel optics 20 and the frame subareas 22 corresponds approximately to the focal length of the optics 24 that can be single lenses, such as B. single or double convex lenses or Fresnel lenses. On the other hand, it would be possible that the multi-channel optics 20 is formed integrally to the optics 24 to build.
Um die Lagebeziehung zwischen dem Array der Optiken 24 und den Einzelbildteilbereichen 22 noch ein wenig mehr zu verdeutlichen, zeigt 3a eine Aufsicht auf das Projektionsdisplay 16. Insbesondere sind in 3a also in übereinanderliegender Weise die lateral nebeneinanderliegend in einem Array angeordneten Einzelbildteilbereiche 22 zu sehen sowie die Aperturen 34 der Optiken 24, deren Array-mäßige Anordnung in lateraler Richtung, wie bereits erwähnt, in dem Fall einer planaren Einspiegelfläche 10 und einer zur Blickrichtung des Insassen senkrechten Lage des virtuellen Bildes vorzugsweise kongruent zu der Array-mäßigen Anordnung der Einzelbildteilbereiche 22 ist. Die Kongruenz soll sich hier allerdings lediglich auf die Mitten der Einzelbildteilbereiche 22 und die Mitten der Optikaperturen 34 beziehen. Soweit die Flächenform bzw. -Ausdehnung der Einzelbildteilbereiche 22 und der Aperturen 34 betroffen ist, so kann es sein, dass die Flächenform unterschiedlich ist. Zum Beispiel ist die Flächenform der Einzelbildteilbereiche 22 im Wesentlichen rechteckig, aber sie kann auch zwischen den einzelnen Kanälen variieren, wie z. B. zur Korrektur kanalindividueller Verzeichnungsfehler der jeweiligen Kanaloptik 24. Von der kongruenten Anordnung der Einzelbilder 22 relativ zum Optikarray kann auch durch eine kanalindividuelle Anpassung an die Freiformgeometrie der Einspiegelfläche 10 abgewichen werden, wie es später noch erläutert wird.To the positional relationship between the array of optics 24 and the frame subareas 22 to clarify a little more shows 3a a view of the projection display 16 , In particular, in 3a that is, in a superposed manner, the individual image subregions arranged laterally next to one another in an array 22 to see as well as the apertures 34 the optics 24 , their array arrangement in the lateral direction, as already mentioned, in the case of a planar Einspiegelfläche 10 and a vertical position of the virtual image, which is perpendicular to the viewing direction of the occupant, preferably congruent to the array-like arrangement of the individual image subregions 22 is. However, the congruence here should only be on the centers of the individual image subareas 22 and the centers of optical apertures 34 Respectively. As far as the surface shape or extension of the individual image sub-areas 22 and the apertures 34 is affected, it may be that the surface shape is different. For example, the surface shape of the frame portions is 22 essentially rectangular, but it can also vary between channels, such as: B. for correction Channel-specific distortion error of the respective channel optics 24 , On the congruent arrangement of the individual pictures 22 relative to the optical array can also by a channel-specific adaptation to the free-form geometry of the Einspiegelfläche 10 be deviated, as will be explained later.
In 3a ist zur Verdeutlichung für jede Optik 24 auch noch das optische Zentrum 36 der jeweiligen Optik, d. h. beispielsweise die Position des Linsenscheitelpunktes bzw. die optische Achse oder Eintrittspupille der jeweiligen Optik gezeigt. Sie können, wie es in 3a veranschaulicht ist, zu den Aperturmitten der Aperturen 34 versetzt sein, aber eine für alle optische Zentren 36 mittige Ausrichtung zur jeweiligen Apertur 34 wäre auch möglich. Insbesondere kann die Versetzung derart gestaltet sein, dass auch die optischen Zentren 36 in einem Array angeordnet sind, das kongruent zu den Einzelbildteilbereichmitten ist.In 3a is for clarification for any look 24 also the optical center 36 the respective optics, ie, for example, the position of the lens vertex or the optical axis or entrance pupil of the respective optics shown. You can, as it is in 3a is illustrated, to the aperture center of the apertures 34 be offset, but one for all optical centers 36 central alignment with the respective aperture 34 would be possible too. In particular, the offset can be designed such that the optical centers 36 are arranged in an array which is congruent with the frame part area centers.
Um die Kanäle, d. h. die Paare aus Optiken 24 und zugeordnetem Einzelbildteilbereich 22, in 2 mit 38 angezeigt, optisch voneinander zu trennen, d. h. zu verhindern, dass das Einzelbild 22 eines Nachbarkanals durch die Optik 24 des betrachteten Kanals in das Auge des Insassen gelangt, können optional zwischen Mehrkanaloptik 20 und Einzelbilderzeugungseinheit 18 zwischen den Kanälen vorzugsweise absorbierend wirkende Trennungen 40 vorgesehen sein, die in Abstrahlrichtung von den Einzelbildteilbereichsgrenzen zu den Aperturzwischenräumen bzw. Aperturgrenzen 42 verlaufen.Around the channels, ie the pairs of optics 24 and associated frame portion 22 , in 2 With 38 displayed, optically separate from each other, ie to prevent the single image 22 an adjacent channel through the optics 24 of the considered channel enters the eye of the occupant, can optionally between multi-channel optics 20 and frame generating unit 18 between the channels preferably absorbent acting separations 40 be provided in the emission direction of the frame divisional boundaries to the Aperturzwischenräumen or aperture boundaries 42 run.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Einzelbildteilbereichen 22 wie in 1 dargestellt, um Teilbereiche einer ansonsten durchgängigen Bildfläche eines Bildgebers 28, so dass die Mitten der Einzelbildteilbereiche 22 jederzeit in ihrer Lage verändert werden können, d. h. einer zentrischen Streckung und/oder einer Translation unterworfen werden können. Eine Verkleinerung des Einzelbildmittenabstandes relativ zu dem Mittenabstand der optischen Zentren 36 bestimmt eine Divergenz des von dem Projektionsdisplay ausgehenden Strahlungsfeldes und damit die Entfernung 14 des virtuellen Bildes im Sichtfeld des Insassen. Wie bereits erwähnt, befinden sich die optischen Zentren 36 vorzugsweise in der Mitte der Aperturen 34, d. h. die Mittenabstände von Aperturen 34 und optischen Zentren 36 sind gleich, aber ein größerer Abstand wäre ebenfalls denkbar.The individual image subregions are preferably 22 as in 1 shown to portions of an otherwise continuous image area of an imager 28 so that the centers of the frame sections 22 can be changed at any time in their position, that can be subjected to a centric stretching and / or translation. A reduction of the frame center distance relative to the pitch of the optical centers 36 determines a divergence of the emanating from the projection display radiation field and thus the distance 14 of the virtual image in the field of view of the occupant. As already mentioned, the optical centers are located 36 preferably in the middle of the apertures 34 , ie the center distances of apertures 34 and optical centers 36 are equal, but a greater distance would also be conceivable.
3b und 3c veranschaulichen für den exemplarischen Fall gleicher Mittenabstände von Aperturen 34 und optischen Zentren 36 den Strahlengang den Einfluss des Veränderung des Mittenabstands der Einzelbildbereichsmitten: 3c zeigt einen größeren Einzelbildbereichsmittenabstand PBilder als 3c, so dass die kanalindividuellen optischen Achsen 35 in dem Fall von 3c weniger divergent sind und das virtuelle Bild 37 einen geringen Abstand Lgesamt von dem Auge 39 des Insassen aufweist. Wie später beschrieben wird kann eine solche Verstellung von der Bildsteuerung 30 durchgeführt werden, die die Einzelbilder 22 entsprechend in der Ebene des Bildgebers 28 platziert, und die Verstellung kann automatisch anhand eines beispielsweise einer Eyetrackersensorsignals geschehen oder auch durch Benutzersteuerung. 3b and 3c illustrate for the exemplary case of equal center distances of apertures 34 and optical centers 36 the beam path the influence of the change of the center distance of the frame area centers: 3c shows a larger frame area center pitch P pictures than 3c so that the channel-specific optical axes 35 in the case of 3c less divergent and the virtual image 37 a small distance L total of the eye 39 of the occupant. As will be described later, such an adjustment can be made by the image controller 30 be carried out the frames 22 corresponding to the level of the imager 28 placed, and the adjustment can be done automatically on the basis of, for example, a Eyetrackersensorsignals or by user control.
3b und c zeigen auch folgendes: Die einzelnen Kanäle decken die EMB bereichsweise ab. In der gezeigten Position des Auges 39 sieht der Insasse über die Szene bzw. das Bild 37 über den mittleren Kanal 38, aber wenn der Insasse sich mit dem Auge 39 nach unten Bewegt, sieht er die Szene über den nächsten Kanal 38 links daneben usw. Diese Anschüsse müssen, um für den Insassen unmerklich zu sein, genau zueinander justiert sein, d. h. das Bild 37, dass der Insasse beim Übergang zwischen den Kanälen sieht, muss gleich bzw. an der gleichen Stelle sein, denn ansonsten sieht der Insasse unschöne Übergänge bzw. sieht er in den Übergangsbereichen das Bild inkorrekt. 3b and c also show the following: The individual channels cover the EMB area by area. In the shown position of the eye 39 the inmate sees about the scene or the picture 37 over the middle channel 38 but if the inmate is concerned with the eye 39 Moving down, he sees the scene over the next channel 38 on the left side, etc. In order to be imperceptible to the occupant, these connections must be precisely adjusted to each other, ie the picture 37 that the occupant sees the transition between the channels, must be the same or at the same place, otherwise the inmate sees unsightly transitions or he sees the image in the transition areas incorrectly.
Wie es im Folgenden noch erläutert werden wird, ist der Zwischenraum 42 zwischen den Aperturen 34 ein bei dem Entwurf des Projektionsdisplays zu beachtender Punkt, da aufgrund der Tatsache, dass das Projektionsdisplay zur Einspiegelung eines anzuzeigenden Bildes 32 in die Sicht eines Insassen dient, die Entfernung 12, aus der der Insasse über die Einspiegelungsfläche 10 eben auch auf das Projektionsdisplay 16 schauen kann, so weit ist, dass das Auge des Insassen Gefahr laufen könnte, auf die Zwischenräume 42 zu fokussieren. Die Zwischenräume 42 sollten deshalb möglichst klein sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Mehrkanaloptik 20 so ausgebildet, dass die Einzelaperturen 34 der Optiken 24 aller Kanäle 38 flächenmäßig mit weniger als 10% Zwischenraum 42 aneinandergrenzen.As will be explained below, the gap is 42 between the apertures 34 a point to consider in the design of the projection display, due to the fact that the projection display is for mirroring in an image to be displayed 32 in the view of an occupant serves, the distance 12 from which the inmate on the Einspiegelungsfläche 10 just on the projection screen 16 can look so far is that the eye of the occupant could run the risk of the gaps 42 to focus. The gaps 42 should therefore be as small as possible. According to one embodiment, the multi-channel optics 20 designed so that the individual apertures 34 the optics 24 all channels 38 in terms of area with less than 10% space 42 contiguous.
In 3a ist mit einem Kreuz 43 eine Mitte des Arrays von Einzelbildbereichsmitten dargestellt. Eine zentrische Streckung der Einzelbildbereichsmitten relativ zu dieser Mitte 43 führt zu einer Veränderung der Entfernung 14 des virtuellen Bildes von der Einspiegelfläche 10, während eine translatorische Bewegung der Einzelbildbereichsmitten zu einer gleichartigen Bewegung der Mitte 43 führt. Die Verbindungslinie zwischen Mitte 43 und einer Mitte des Arrays der optischen Zentren 36 wiederum bildet eine Art Mitte des optischen Strahlenganges 44 der von dem Projektionsdisplay 16 zu dem Insassen hin führt und dort die EMB definiert. Durch translatorische Bewegung des Arrays aus Einzelbildbereichsmitten und damit der Position 43 relativ zu der Mitte der optischen Zentren 36 ergibt sich somit eine Lageveränderung der EMB, wodurch es möglich ist, einer Kopfbewegung des Insassen zu folgen, damit dieser das virtuelle Bild auch immer sehen kann, wie es im Folgenden noch erläutert wird.In 3a is with a cross 43 a center of the array of frame area centers shown. Centric extension of the frame area centers relative to this center 43 leads to a change in the distance 14 of the virtual image from the mirror surface 10 while a translational motion of the frame area centers to a similar movement of the center 43 leads. The connecting line between middle 43 and a center of the array of the optical centers 36 in turn forms a kind of center of the optical beam path 44 the one from the projection display 16 leads to the occupant and defines the EMB there. By translational movement of the array of Einzelbildbereichsmititten and thus the position 43 relative to the center of the optical centers 36 Thus, there is a change in the position of the EMB, which makes it possible to follow a head movement of the occupant so that he can always see the virtual image, as will be explained below.
Hierzu sei noch auf 3d Bezug genommen, dass eine gegenüber 3c nach unten verschobene EMB zeigt, um beispielsweise einer von 39 auf 39' verschobenen Augenposition Rechnung zu tragen. Wie es zu sehen ist, wurde gegenüber 3c das Array von Einzelbildbereichsmitten zum Insassen hin verschoben, wie z. B. durch die Bildsteuerung.To this is still on 3d Referenced that one opposite 3c EMB shifted down to, for example, one of 39 on 39 ' shifted eye position to take into account. As you can see, it was opposite 3c the array of frame area centers moved toward the occupant, such as. B. by the image control.
Während also die in der Beschreibungseinleitung erwähnten Systeme eine einkanalige Optik zur Generierung eines virtuellen Bildes unabhängig von der Art der eingesetzten Einspiegeloberfläche verwendeten, stellt das Bezug nehmend auf die 1 bis 3 beschriebene Ausführungsbeispiel eine Umsetzung eines Konzepts zur Projektion virtueller Bilder dar, das viele Vorteile gegenüber den in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Systemen aufweist. Dabei kann das Display eine Größe von 2 bis 10 Zoll aufweisen. In dem vorgeschalteten Linsenarray 20 ist jede der dort enthaltenen Optiken 24 in einem Abstand zu dem jeweiligen Einzelbild 22 positioniert, so dass eine virtuelle Abbildung des zugeordneten Display-Bereiches des Bildgebers 28 erfolgt. Insbesondere entspricht der Optik-Einzelbild-Abstand gemäß der paraxialen Abbildungsgleichung einer Objektweite, welche etwas unterhalb der Brennweite der Optiken 24 liegt. Es ergibt sich somit ein Array aus Projektionsoptiken 24, welche durch ihre möglichst dichte, zweidimensionale Anordnung der Pupillen 36 ein zusammenhängendes virtuelles Gesamtbild ergeben. Gegenüber einkanaligen Systemen, wie sie in der Beschreibungseinleitung beschrieben wurden, kann aufgrund der vergleichsweise kleinen Brennweiten der Optiken 24 der einzelnen Kanäle 38 bei gleichem Sichtfeld bzw. FOV eine deutlich kompaktere Bautiefe bzw. ein deutlich kompakteres Systemvolumen erreicht werden.Thus, while the systems mentioned in the introduction to the introduction used a single-channel optical system for generating a virtual image, irrespective of the type of mirror surface used, reference is made to FIGS 1 to 3 described embodiment of an implementation of a concept for the projection of virtual images, which has many advantages over the systems described in the introduction to the description. The display can have a size of 2 to 10 inches. In the upstream lens array 20 is each of the optics contained there 24 at a distance to the respective frame 22 positioned so that a virtual image of the associated display area of the imager 28 he follows. In particular, the optics-frame distance according to the paraxial mapping equation corresponds to an object distance which is slightly below the focal length of the optics 24 lies. This results in an array of projection optics 24 , which by their dense, two-dimensional arrangement of the pupils 36 give a coherent virtual overall picture. Compared to single-channel systems, as described in the introduction, can due to the relatively small focal lengths of the optics 24 the individual channels 38 With the same field of view or FOV a significantly more compact depth or a much more compact system volume can be achieved.
Durch die vergleichsweise großen Abstände 12 des Auges des Insassen zum Linsenarray 20 im Vergleich zu beispielsweise Near-Eye-HMD bzw. Videobrillen-Anwendungen, werden, wie soeben beschrieben, besondere Ansprüche an die Minimierung der Sichtbarkeit der Linsenoberflächen der Linsen 24 gestellt. Hierfür sind folgende technische Maßnahmen nützlich, welche die Sichtbarkeit der Einzelpupillen reduzieren:
- – die Hinterleuchtung könnte vorteilhaft so designed werden, dass keine Streulicht entsteht, das die Bildqualität im Auge des Betrachters beeinträchtigt.
- – eine kollimierte Hinterleuchtung könnte verwendet werden, um die Systemeffizienz zu steigern. Kollimierend wirkende Elemente zur Verringerung der Divergenz der flächigen Abstrahlung der Lichtquelle 26, die die Hinterleuchtung des Bildgebers 28 erzeugt, können unterschiedlich ausgeführt sein. Eine Möglichkeit bestünde in der Verwendung eines Kollimators pro Einzelbildbereich 22. Die Verringerung der Divergenz sorgt für eine höhere Lichtausbeute des von dem Insassen gesehenen virtuellen Bildes.
- – ein Feldlinsenarray könnte beispielsweise, wie in 4 gezeigt, zwischen Bildgeber 28 und Lichtquelle 26 angeordnet sein und eine Feldlinse pro Einzelbildbereich 22 aufweisen, und zwar derart, dass eine Köhlersche Beleuchtung jedes Einzelprojektionskanals 38 erzielt wird. Die zusätzliche Verwendung des Feldlinsenarrays 28 zwischen Hinterleuchtung 26 und Bildgeber 28 gewährleistet die Köhlersche Beleuchtung eines jeden Einzelkanals 38 und steigert damit die Effizienz noch weiter sowie für einen homogeneren Helligkeitseindruck über das virtuelle Bild hinweg.
- – Vorzugsweise sind die Einzelaperturen 34, die beispielsweise quadratische, rechteckige, hexagonale oder runde Formen (Pupillenformen) annehmen können, vorzugsweise dicht gepackt, damit die Kanalzwischenbereiche 42 für den Insassen möglichst kaum sichtbar sind.
- – wie bereits erwähnt wurde, können die Optiken 24 durch Fresnellinsen gebildet sein. Ein solches Fresnellinsenarray zur Bildung der Mehrkanaloptik 20 würde die Aufbauhöhe des Projektionsdisplays 16 weiter reduzieren sowie auch erzielen können, dass die Fresnellinsenoberfläche für den Betrachter weniger sichtbar ist, da das Streulicht an der Fresnellinsenoberfläche vom Auge des Betrachters nicht aufgelöst werden könnte.
Due to the comparatively large distances 12 of the occupant's eye to the lens array 20 as compared to, for example, near-eye HMD applications, as described above, particular demands are made on minimizing the visibility of the lens surfaces of the lenses 24 posed. For this, the following technical measures are useful, which reduce the visibility of the individual pupils: - - The backlighting could be advantageously designed so that no stray light is created, which affects the image quality in the eye of the beholder.
- - A collimated backlighting could be used to increase system efficiency. Collimating elements to reduce the divergence of the surface radiation of the light source 26 showing the backlight of the imager 28 generated, can be designed differently. One possibility would be to use one collimator per frame area 22 , The reduction in divergence provides for a higher light output of the virtual image seen by the occupant.
- For example, a field lens array could be as in FIG 4 shown between imager 28 and light source 26 be arranged and a field lens per frame area 22 such that Köhler illumination of each individual projection channel 38 is achieved. The additional use of the field lens array 28 between backlighting 26 and imager 28 ensures the Köhler lighting of each individual channel 38 thus increasing efficiency even further and for a more homogeneous impression of brightness over the virtual image.
- Preferably, the individual apertures 34 , which may take, for example, square, rectangular, hexagonal or round shapes (pupil shapes), preferably densely packed, so that the channel intermediate areas 42 are as little as possible visible to the occupant.
- - As already mentioned, the optics 24 be formed by Fresnel lenses. Such Fresnellinsenarray to form the multi-channel optics 20 would increase the build height of the projection display 16 can further reduce as well as achieve that the Fresnel lens surface is less visible to the viewer, since the scattered light on the Fresnel lens surface could not be resolved by the eye of the beholder.
Bisher gingen die Ausführungsbeispiele 1 und 4 zumindest in den dargestellten Varianten davon aus, dass die Einspiegeloberfläche 10 planar ist, was in dem Fall von Automobilen beispielsweise dadurch erzielt werden kann, dass der eigentlichen Windschutzscheibe eine semi-transparente Scheibe vorgelagert ist. Bei dem Ausführungsbeispiel von 5 ist dies nicht der Fall. Der prinzipielle Aufbau des Projektionsdisplays 16 von 5 entspricht demjenigen von 4: auf dem hinterleuchteten Display 18, hier exemplarisch mit Feldlinsenarray 44 zwischen flächiger Lichtquelle 26 und Bildgeber 28, werden jeweils Bilder 22, welche beispielsweise den gesamten zu übertragenden Bildinhalt enthalten, in einem Array nebeneinander liegend dargestellt. Jedes dieser Teilbilder 22 wird durch eine zugeordnete Linse 24 der Mehrkanaloptik 20 als virtuelles Bild abgebildet. Durch diese Anordnung entsteht für den Betrachter ein zusammenhängendes, virtuelles Gesamtbild in seinem Sichtfeld, nämlich durch die Einspiegelung in seine Sicht. In dem Fall von 5 handelt es sich allerdings bei der Einspiegeloberfläche 10 um eine gekrümmte Oberfläche, wie z. B. um die Frontscheibe eines Automobils.Up to now, embodiments 1 and 4 assumed, at least in the illustrated variants, that the mirror surface 10 is planar, which can be achieved in the case of automobiles, for example, by the fact that the actual windshield is preceded by a semi-transparent disc. In the embodiment of 5 this is not the case. The basic structure of the projection display 16 from 5 corresponds to that of 4 : on the backlit display 18 , here exemplary with field lens array 44 between flat light source 26 and imager 28 , each will be pictures 22 , which contain, for example, the entire image content to be transmitted, displayed side by side in an array. Each of these partial images 22 is through an associated lens 24 the multi-channel optics 20 pictured as a virtual image. This arrangement creates for the viewer a coherent, virtual Overall picture in his field of vision, namely by the reflection in his view. In the case of 5 However, it is the mirror surface 10 around a curved surface, such. B. to the windscreen of an automobile.
Bei dem Ausführungsbeispiel von 5 kann die Bildsteuerung 30 dazu ausgelegt sein, kanalweise bzw. kanalindividuelle Vorverzerrungen der Einzelbilder 22 vorzunehmen. Dies kann eine vorteilhafte Auswirkung auf die von dem Betrachter wahrgenommene Bildqualität haben. Anders ausgedrückt kann die Bildsteuerung eine kanalweise Aberrations- bzw. Verzeichniskorrektur durchführen, um eine perfekte Superposition der virtuellen Bilder der einzelnen benachbarten Kanäle 38 sicherzustellen, um somit auch die Wölbung der Frontscheibe 10 zu kompensieren. Ein wenig genauer ausgedrückt kann die Bildsteuerung dafür sorgen, durch Verschiebung der Einzelbilder 22 gegenüber ihren bezogen auf das Array von optischen Zentren 36 kongruenten Position die Krümmungsunterschiede auszugleichen, die die einzelnen Kanäle von der gekrümmten Einspiegelfläche 10 „sehen”. Das ist beispielsweise in 3e gezeigt, aus der im Vergleich mit 3b die veränderten Positionen der Einzelbilder 22 bei gleicher Bildentfernung zu entnehmen ist. Die lateralen Verschiebungsvektoren der Einzelbilder 22 würden natürlich bei einer kontinuierlich gekrümmten Einspiegelfläche 10 sich nur kontinuierlich über das Array von Einzelbildern 22 hinweg ändern. Durch diese kanalindividuelle Einzelbildverschiebung würde wieder die im Vorhergehenden erwähnte Anpassung der Kanalübergänge in der EMB erzielt werden. Zum Vergleich zeigt 3f den Fall bzw. die optischen Achsen der Kanäle ohne eine solche kanalindividuelle Lagekorrektur der Einzelbilder 22, d. h. sie sitzen an den zu den optischen Zentren kongruent verteilten Positionen – trotz gekrümmter Fläche 10. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, sind die Anschlüsse der Kanäle in der EMB hier nicht richtig: Sie überlagern sich, was bedeutet, dass der Insasse gleichzeitig unterschiedlicher Bilder sieht.In the embodiment of 5 can the picture control 30 be designed to channel-wise or channel-individual predistortions of the individual images 22 make. This can have a beneficial effect on the image quality perceived by the viewer. In other words, the image controller can perform a channel-wise aberration correction to achieve perfect superposition of the virtual images of the individual adjacent channels 38 ensure, thus also the curvature of the windscreen 10 to compensate. To put it a little more accurately, the image control can provide by shifting the frames 22 relative to their relative to the array of optical centers 36 congruent position to compensate for the curvature differences that the individual channels from the curved mirror surface 10 "see". This is for example in 3e shown from the compared with 3b the changed positions of the single pictures 22 can be seen at the same image distance. The lateral displacement vectors of the individual images 22 would of course be with a continuously curved mirror surface 10 only continuously through the array of frames 22 change away. This channel-specific frame shift would again result in the aforementioned adaptation of the channel transitions in the EMB. For comparison shows 3f the case or the optical axes of the channels without such a channel-individual position correction of the individual images 22 that is, they sit at the congruent distributed to the optical centers positions - despite curved surface 10 , As can be readily seen, the ports of the channels in the EMB are not correct here: they overlap, meaning that the occupant sees different images at the same time.
Da aber, wie in 3e ersichtlich, jeder Kanal 38 auch nur einen über einen kleinen Abschnitt Freiformfläche 10 die Abbildung vornimmt, beschränken sich die Abbildungsfehler auf niedrigere Ordnungen, so dass sie leichter korrigierbar sind. Jede Optik 24 kann individuell so gefertigt sein, dass beispielweise ein Astigmatismus, wie er sich aus einer vertikaler und horizontaler Richtung unterschiedlich gekrümmte Fläche 10 ergibt, kompensiert wird, nämlich durch einen entsprechenden individuellen Astigmatismus der Optiken 24. Auch der geringe Abstand der Pupillen der Optiken 24 zur Fläche 10 macht sich hier positiv bemerkbar.But there, as in 3e visible, every channel 38 even one over a small section of freeform surface 10 As the figure makes, the aberrations are limited to lower orders so that they are easier to correct. Every look 24 can be made individually such that, for example, an astigmatism, as he from a vertical and horizontal direction differently curved surface 10 is compensated, namely by a corresponding individual astigmatism of the optics 24 , Also, the small distance of the pupils of the optics 24 to the surface 10 makes a positive impact here.
In anderen Worten ausgedrückt, können die Mitten der Einzelbilder derart platziert und die Einzelbilder derart individuell vorverzerrt werden, dass in dem aus den Einzelbildern 22 durch die virtuelle Abbildung derselben entstehenden virtuellen Gesamtbild Bereiche von Einzelbilderanschlüssen aneinander nicht sichtbar sind. Dies erfolgt durch Berechnung der Sollpositionen von zwei im Gesamtbild anschließenden Bildpunkten zweier Kanäle mit jeweils bekannter Feldgröße (= Lage bzgl. Linsenmittelpunkt, dies bestimmt Verzeichnung) unter Kenntnis der durch die Einzeloptik bzw. Einspiegeloberfläche 10 eingebrachten feldabhängigen Verzeichnung oder Astigmatismus. Es erfolgt eine anschließende individuelle Transformation aller Teilbilder, was einer kanalweisen Vorverzerrung und, oder – Vorverzeichnung, entspricht, mit dem Ziel eines guten Gesamtbildeindruckes, frei von sichtbaren Bildanschlüssen.In other words, the centers of the individual images can be placed in such a way and the individual images can be individually predistorted in such a way that in the individual images 22 areas of frames are not visible to each other through the virtual image of the same resulting overall virtual image. This is done by calculating the desired positions of two pixels in the overall image subsequent to two channels each known field size (= position with respect to the lens center, this determines distortion) under the knowledge of the single optical or mirror surface 10 introduced field-dependent distortion or astigmatism. A subsequent individual transformation of all partial images, which corresponds to a channel-wise predistortion and / or pre-distortion, takes place with the goal of a good overall image impression, free from visible image connections.
5b zeigt lediglich noch einmal die Szene aus 5a aus einem leicht anderen Blickwinkel. Wie gesagt, ist der Unterschied der 5a und 5b zu der 4 lediglich derjenige, dass bei 4 lediglich eine planare, reflektive optische Oberfläche zur Generierung eines mit der Umwelt überlagerten virtuellen Bildes zum Einsatz kam. Kommt eine Freiform-Einspiegeloberfläche 10 zum Einsatz, wie sie in den 5a und 5b dargestellt ist, kann die kanalweise Kompensation der aberrierenden Wirkung dieser Oberfläche 10 durch die Manipulation der Einzelprojektionen bzw. eine Bildvorverarbeitung in der Bildstörung 30 kompensiert oder zumindest reduziert werden. 5b just shows the scene once more 5a from a slightly different angle. As I said, the difference is the 5a and 5b to the 4 only the one that at 4 only a planar, reflective optical surface for generating a superimposed with the environment virtual image was used. Comes a free-form mirror surface 10 to use, as in the 5a and 5b is shown, the channel-wise compensation of the aberrating effect of this surface 10 through the manipulation of the individual projections or an image preprocessing in the image disorder 30 be compensated or at least reduced.
6 zeigt den Einsatz vorhergehend beschriebener Projektionsdisplays in einem Automobil 50. Insbesondere ist das Projektionsdisplay 16 von 4 dargestellt. Das heißt, es befindet sich in Fahrt- und Sichtrichtung 52 hinter der Instrumententafel 54 des Sitzplatzes 56 für den Fahrer des Automobils 50 an der Innenseite der Frontscheibe 58 eine eigens zur Einspiegelung vorgesehene, vorzugsweise planare Scheibe 56, auch Combiner 60 genannt, über welche/welchen das Projektionsdisplay 16 die Einspiegelung des virtuellen Bildes in die Sicht des Fahrers vornimmt. 6 stellt also die Verwendung einer separaten optischen Fläche 60 zur Einspiegelung des virtuellen Bildes in das direkte Sichtfeld des Fahrers dar. Das virtuelle Gesamtbild ergibt sich aus der Überlagerung einer Vielzahl zweidimensional verteilter Einzelprojektoren, die aus der zweidimensionalen Anordnung von Kanälen 38 gebildet werden. 6 shows the use of previously described projection displays in an automobile 50 , In particular, the projection display 16 from 4 shown. That is, it is located in the direction of travel and sight 52 behind the instrument panel 54 of the seat 56 for the driver of the automobile 50 on the inside of the windscreen 58 a specially provided for reflection, preferably planar disc 56 , also combiner 60 over which / which the projection display 16 the reflection of the virtual image in the view of the driver makes. 6 Thus, the use of a separate optical surface 60 for the reflection of the virtual image into the direct field of vision of the driver. The overall virtual image results from the superimposition of a multiplicity of two-dimensionally distributed individual projectors resulting from the two-dimensional arrangement of channels 38 be formed.
Die 7a und 7b stellen noch einmal den Einsatz der Frontscheibe 58 als einspiegelndes optisches Element 10 im Strahlengang dar. Die Multikanalanordnung des Projektionsdisplays 16 erlaubt die Kompensation der durch diese Fläche 58 eingebrachten Aberrationen, nämlich beispielsweise der Verzeichnung und des Astigmatismus. Die Kompensation kann auf elektronischem Wege, wie z. B. über die vorerwähnte Bildsteuerung 30, geschehen. Es kann allerdings auch eine kanalindividuelle Anpassung der Form der optisch wirksamen Oberflächen der Optiken 24 schon bei der Herstellung vorgesehen werden.The 7a and 7b make another use of the windscreen 58 as a reflective optical element 10 in the beam path. The multi-channel arrangement of the projection display 16 allows the Compensation by this area 58 introduced aberrations, namely, for example, the distortion and astigmatism. The compensation can be electronically, such. B. on the aforementioned image control 30 , happen. However, it can also be a channel-specific adaptation of the shape of the optically effective surfaces of the optics 24 be provided during the production.
Gegenüber konventionellen einkanaligen HUDs mit beispielsweise einem Mehrfachspiegelsystem, ergibt sich durch die kürzeren Abstände der Projektorpupillen, d. h. der Eintrittspupillen der Optiken 24, zur Einspiegelfläche 10, nämlich der Windschutzscheibe 58 im Fall von 7a und 7b, eine starke Vereinfachung der Aberrationsminimierung. Wie beschrieben, kann die Lage bzw. der Abstand 14 der virtuellen Bildebene, in der sich die einzelnen Teilbilder 22 für den Betrachter bzw. den Insassen überlagern, durch eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Abstände zwischen den Zentren der Einzelbilder 22 auf dem Bildgeber 28 beeinflusst werden. Somit ist eine rein softwaretechnische Anpassung der Bildweite des virtuellen Bildes bzw. eine Anpassung der Projektionsabstände möglich. Eine Vergrößerung der Abstände der Bildzentren der Einzelbilder 22 zueinander vergrößert dabei den Abstand der virtuellen Bildebene vom Betrachter.Compared to conventional single-channel HUDs with, for example, a multiple mirror system, results from the shorter distances of the projector pupil, ie the entrance pupil of the optics 24 , to the mirror surface 10 namely the windshield 58 in case of 7a and 7b , a strong simplification of aberration minimization. As described, the location or the distance 14 the virtual image plane, in which the individual partial images 22 for the observer or inmates, by enlarging or reducing the distances between the centers of the individual images 22 on the imager 28 to be influenced. Thus, a purely software-technical adaptation of the image width of the virtual image or an adaptation of the projection distances is possible. An enlargement of the distances of the picture centers of the individual pictures 22 each other thereby increases the distance of the virtual image plane from the viewer.
Eine Dezentrierung des Auges des Beobachters, d. h. des Fahrers in dem Fall der Ausführungsbeispiele von 6–7b, bezüglich der optischen Achse des Projektionsdisplays 16, d. h. bezüglich der Mitte des Strahlenganges 45 in dem Fall lateral gegeneinander nicht-verschobener Mitten des Einzelbildbereichmittenarrays gegenüber dem Array von optischen Zentren, kann zur Wahrnehmung von Geisterbildern durch die Betrachtung von Teilbildern des Bildgebers nicht durch die zugeordneten, sondern durch benachbarte Optiken 24 führen, d. h. durch einen sogenannten „crosstalk” bzw. Übersprechen. Zur Vermeidung können die optional vorgesehenen Trennungen 44 verwendet werden. Eine durch die Bildvorverarbeitung in der Bildsteuerung 30 gesteuerte, gleichmäßige seitliche oder Höhenverschiebung aller Teilbilder 22 auf dem Bildgeber 28 ermöglicht in bestimmten Grenzen die Kompensation einer solchen Dezentrierung zur Vermeidung von Crosstalk.A decentering of the eye of the observer, ie the driver in the case of the embodiments of 6 - 7b , with respect to the optical axis of the projection display 16 , ie with respect to the center of the beam path 45 in the case of laterally non-shifted centers of the frame center region array relative to the array of optical centers, ghosting may be perceived by viewing sub-images of the imager, not by the associated but by adjacent optics 24 lead, ie by a so-called "crosstalk" or crosstalk. To avoid the optional separations 44 be used. One through the image pre-processing in the image control 30 controlled, even lateral or vertical displacement of all partial images 22 on the imager 28 allows, within certain limits, the compensation of such decentration to avoid crosstalk.
In anderen Worten ausgedrückt, ist es möglich, das Projektionsdisplay 16 mit einem Sensor zum Eye-Tracking zu ergänzen. Ein solcher ist in 7a exemplarisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 70 versehen. Dieser Sensor 70 könnte mit der Bildsteuerung 30 verbunden sein, die wiederum aus den gewonnenen Lageinformationen des Augapfels des Fahrers ein Sollsignal zur Dezentrierung der Teilbilder 22 ableitet bzw. die Teilbilder 22 entsprechend so positioniert, dass beispielsweise die optische Achse 45 zum Auge hin führt und die zuvor beschriebene Dezentrierung der Augen des Insassen relativ zur Strahlmitte 45 nicht zu Geisterbildern führt. Die Bildsteuerung 30 wird also in Abhängigkeit von der Lage der Augen des Fahrers bzw. Insassen eine translatorische Verschiebung der Teilbilder 22 bzw. der Teilbildbereichsmitten durchführen, derart, dass beispielsweise die optische Achse 45 in Richtung der Augen zeigt.In other words, it is possible to use the projection display 16 complete with a sensor for eye tracking. Such is in 7a illustrated by way of example and with the reference numeral 70 Mistake. This sensor 70 could with the image control 30 be connected, in turn, from the obtained location information of the eyeball of the driver, a desired signal for decentering the fields 22 derives or the partial images 22 accordingly positioned so that, for example, the optical axis 45 leads to the eye and the previously described decentering the eyes of the occupant relative to the beam center 45 does not lead to ghost images. The picture control 30 Thus, depending on the position of the eyes of the driver or occupant, a translational shift of the partial images 22 or the Teilbildbereichmititten perform such that, for example, the optical axis 45 pointing in the direction of the eyes.
Anstelle einer automatischen, über den Eye-Tracker 70 gesteuerten Veränderung der Lage der EMB oder zusätzlich, wäre es möglich, dass in beispielsweise der Instrumententafel 54 oder anderenorts, wie z. B. am Armaturenbrett eine manuelle Eingabemöglichkeit für den Insassen besteht, um die Änderung der Lage der EMB bzw. einer Änderung der Richtung der optischen Achse 45 durchzuführen.Instead of an automatic, via the eye tracker 70 Controlled change in the location of the EMB or in addition, it would be possible in, for example, the instrument panel 54 or elsewhere, such as B. on the dashboard manual input option for the occupant is to change the position of the EMB or a change in the direction of the optical axis 45 perform.
In Abhängigkeit von dem Sensor 70 und/oder der manuellen Eingabemöglichkeit, wäre es auch möglich, die Zentrierung, d. h. die Einstellung des Abstands 14 des virtuellen Bildes zu ermöglichen, wie z. B. zur Anpassung an eine Fehlsichtigkeit des Insassen und unterschiedliche Objekte im Bild an unterschiedlichen Entfernungen.Depending on the sensor 70 and / or the manual input option, it would also be possible to center, ie the setting of the distance 14 enable the virtual image, such. As to adapt to a defective vision of the occupant and different objects in the image at different distances.
Eine Vollfarbdarstellung kann durch ein zeitsequentielles Durchschalten der Teilbilder 22 in den Grundfarben RGB erreicht werden. Alternativ sind auch RGB-Pixeltripel bzw. Superpixel denkbar, die allerdings die für eine gegebene Pixelgröße die darstellbare Pixelzahl verringern. Farbquerfehler im virtuellen Bild sind durch geeignete Bildvorverarbeitung zur farbabhängigen Vorverzerrung der Grundfarbbilder vorkompensierbar.A full color representation can be achieved by time-sequential switching of the partial images 22 in the basic colors RGB can be achieved. Alternatively, RGB pixel triplets or superpixels are also conceivable which, however, reduce the number of pixels that can be represented for a given pixel size. Color transverse defects in the virtual image can be precompensated by suitable image preprocessing for the color-dependent predistortion of the primary color images.
Zu den obigen Ausführungsbeispielen wird nun darauf hingewiesen, dass dieselben nicht auf die Anwendung in Automobilen eingeschränkt sind. Ferner können statt hinterleuchteten Displays bzw. Bildgebern 28 auch selbstleuchtende Displays bzw. Bildgeber verwendet werden. Es wäre auch ferner möglich, dass für jedes Einzelbild oder für eine Untermenge der Teilbilder ein eigener Bildgeber verwendet wird. Ferner könnte statt eines pixellierten Bildgebers auch eine Maske, wie z. B. eine Chrommaske, pro Einzelbild vorgesehen sein, ggf. sogar mit bereichsweiser Hinterleuchtung einzelner Masken- bzw. Bildobjekte in den einzelnen Einzelbildern. Bei allen Ausführungsbeispielen ist es möglich unterschiedliche Objekte in dem Bild in unterschiedlichen Bildentfernungen anzuzeigen, wie z. B. Geschwindigkeitsabhängig.As for the above embodiments, it should be noted that they are not limited to the application in automobiles. Furthermore, instead of backlit displays or imagers 28 Also self-luminous displays or imagers can be used. It would also be possible for a separate imager to be used for each frame or for a subset of the frames. Furthermore, instead of a pixellated imager, a mask, such. As a chromium mask, per frame be provided, possibly even with areawise backlighting individual mask or image objects in the individual frames. In all embodiments, it is possible to display different objects in the image at different image distances, such as. B. speed dependent.
Soweit die Bildsteuerung 30 in den Ausführungsbeispielen betroffen sind, wird darauf hingewiesen, dass selbige in der einfachsten Ausführungsform lediglich eine interne Verschaltung des Bildgebers darstellt, wonach die eingehenden Bilddaten 32 auf die Einzelbildteilbereiche verteilt werden. Alternativ kann die Bildsteuerung auch einen Prozessor aufweisen, der die Vorverzerrung beispielsweise durch kanalindividuelle Verzerrung des eingehenden Bildes 32 vornimmt, um auf diese Weise in jedem Einzelbildteilbereich ein gegenüber dem Bild 32 verzerrtes Einzelbild wiederzugeben. Ferner kann es sein, dass die Mehrkanaloptik 20 und Einzelbilderzeugungseinheit 18 in einem Gehäuse zur besseren Handhabbarkeit zusammengefasst sind, um als Ganzes innen hinter der Windschutzscheibe 58 eines Automobils, beispielsweise in der Innenverkleidung, in einer entsprechenden Öffnung versenkt zu werden. As far as the picture control 30 In the exemplary embodiments, it should be noted that in the simplest embodiment it represents only an internal interconnection of the imager, after which the incoming image data 32 be distributed to the individual image sections. Alternatively, the image controller may also include a processor that corrects the predistortion by, for example, channel-specific distortion of the incoming image 32 in this way, in each frame section opposite the picture 32 distorted single image play. Furthermore, it may be that the multi-channel optics 20 and frame generating unit 18 grouped together in a housing for better manageability, as a whole inside behind the windshield 58 an automobile, for example, in the inner lining, to be sunk in a corresponding opening.
Dadurch, dass obige Ausführungsbeispiele einen mehrkanaligen optischen Aufbau, d. h. ein Linsenarray zur Generierung eines zusammenhängenden virtuellen Bildes im Sichtfeld des Fahrers verwenden, verringern sich gegenüber einer einkanaligen Projektionsoptik die Abstände der Einzelpupillen des Arrays zur Einspiegeloberfläche, wie z. B. der Frontscheibe. Dadurch verringern sich die durch die Freiform der Einspiegeloberfläche in die optische Abbildung eingebrachten Aberrationen. Dies vereinfacht wiederum die Maßnahmen zur optischen Kompensation, nämlich, wie im Vorhergehenden erwähnt, die beispielsweise softwaretechnische Verzerrung in der Bildsteuerung oder die schon bei der Herstellung bzw. Auslegung der Optiken 24 in kanalindividueller Weise vorgenommenen Maßnahmen in Form einer kanalweisen Korrektur. Jeder Einzelprojektor 24 sieht einen wohldefinierten Flächenbereich der Frontscheibe. Der zum Kanal korrespondierende Bildinhalt kann entsprechend vorverzerrt werden, um für den Betrachter wieder ein scharfes Gesamtbild erzeugen zu können. In wiederum anderen Worten ausgedrückt, kann eine kanalweise Anpassung der Einzelobjektstrukturen die Kompensation der durch die Einspiegeloptik in das System zusätzlich eingebrachten Abbildungsfehler, wie z. B. Verzeichnen, Astigmatismus usw. kompensieren oder verringern.As a result of the above exemplary embodiments using a multichannel optical structure, ie a lens array for generating a coherent virtual image in the driver's field of vision, the distances of the individual pupils of the array to the mirror surface, such as, for example, are reduced compared with single-channel projection optics. B. the windscreen. This reduces the aberrations introduced into the optical image by the free form of the mirror surface. This in turn simplifies the measures for optical compensation, namely, as mentioned above, for example, the software distortion in the image control or even in the manufacture or design of the optics 24 in a channel-specific way measures taken in the form of a channel-wise correction. Every single projector 24 sees a well-defined area of the windscreen. The image content corresponding to the channel can be correspondingly predistorted in order to again be able to produce a clear overall image for the viewer. In other words, a channel-by-channel adaptation of the individual object structures can compensate for the aberrations additionally introduced by the mirroring optical system into the system, such as, for example, aberrations. B. record, astigmatism, etc. compensate or reduce.
Obige Ausführungsbeispiele zeigten auch, dass es möglich ist, eine elektronische Anpassung an die Kopfposition des Fahrers durch Bildvorverarbeitung durchzuführen. Auch eine elektronische Anpassung der Bildentfernung 14 bzw. das Einstellen multipler Distanzen ist möglich.The above embodiments also showed that it is possible to perform electronic adjustment to the driver's head position by image preprocessing. Also an electronic adjustment of image removal 14 or the setting of multiple distances is possible.
Zusätzlich zu der obigen Beschreibung sei noch darauf hingewiesen, dass anstelle eines transmissiven Bildgebers, wie er in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen verwendet wurde, auch ein reflektiver Bildgeber verwendet werden kann.In addition to the above description, it should be noted that instead of a transmissive imager as used in the previous embodiments, a reflective imager may also be used.
Abschließend soll lediglich noch einmal kurz auf die Möglichkeit eingegangen werden, durch elektronischen Versatz der Teilbilder 22 in dem Bildgeber 28 zueinander die Entfernung 14 des virtuellen Bildes einzustellen. Die geometrischen Sachverhalte hängen über folgende Beziehungen voneinander ab: Finally, we will only briefly discuss the possibility of electronically shifting the partial images 22 in the imager 28 to each other the distance 14 to set the virtual image. The geometric facts depend on the following relationships:
Dabei ist Lgesamt die Entfernung des Auges des Betrachters zum virtuellen Bild, Lvirt die Entfernung des virtuellen Bildes zum Linsenarray, LHUD der Abstand des Linsenarray zum Auge des Betrachters, ppupil der Mittenabstand der Einzelpupillen 36 zueinander, PBilder der Mittenabstand der Bilder 22 auf dem Bildgeber und s die Schnittweite der Einzeloptiken 24, welche üblicherweise etwas kleiner als die Brennweite f der Einzeloptiken 24 ausgelegt wird, um ein virtuelles Einzelbild bzw. ein Ensemble virtueller Einzelbilder zu projizieren.L total is the distance of the viewer's eye to the virtual image, L virt is the distance of the virtual image to the lens array, L HUD is the distance of the lens array to the eye of the viewer, p pupil is the center distance of the individual pupils 36 to each other, P images the center distance of the images 22 on the imager and s the intersection of the single optics 24 which is usually slightly smaller than the focal length f of the individual optics 24 is designed to project a virtual frame or an ensemble of virtual frames.
Wird also der Mittenabstand der Einzelbilder 22, pBilder, verkleinert, so vergrößert sich der Abstand 14 des virtuellen Bildes.So is the center distance of the individual images 22 , p images , zoomed, so the distance increases 14 the virtual picture.
Noch einmal in kurzen anderen Worten dargestellt, zeigten obige Ausführungsbeispiele ein Projektionsdisplay mit einem Bildgeber, einem Optikarray und optional weiteren Elementen zur Einspiegelung eines virtuellen Bildes über eine Einspiegelfläche in die Sicht eines Insassen eines Fortbewegungsmittels. Die Einspiegelung kann insbesondere über einen Combiner-Spiegel, der planar, konvex oder konkav sein kann, oder eine Windschutzscheibe erfolgen. Eine Artefaktunterdrückung kann vorgesehen sein, nämlich beispielsweise mechanisch über Einstellung von Flankensteilheit, Übergangsradien oder dergleichen, oder optisch, über eine kanalweise Verzeichnungskorrektur, eine kollimierte Hinterleuchtung oder das Vorsehen von Fresnellstrukturen. Eine Reduzierung von Operationen, eingeführt über eine nicht-planare Einspiegelfläche, kann durch eine kanalweise Kompensation der Verzeichnung geschehen. Eine Aberrationsreduzierung geschieht inhärent auch bereits durch den gestapelten Aufbau, nämlich durch die Möglichkeit, näher an die Einspiegelfläche heranzurücken. Der letztgenannte Abstand, nämlich der Abstand des Projektionsdisplays 16 von der Einspiegelfläche 10 ist beispielsweise kleiner als 8 cm.Once again, in briefly other words, the above embodiments have shown a projection display with an imager, an optics array, and optionally other elements for mirroring a virtual image over a mirror surface into the view of an occupant of a vehicle. The reflection can be done in particular via a combiner mirror, which may be planar, convex or concave, or a windshield. Artifact suppression may be provided, for example, mechanically via adjustment of edge steepness, transition radii or the like, or optically, via channel-wise distortion correction, collimated backlighting, or the provision of Fresnel structures. A reduction of operations introduced via a non-planar mirror surface can be done by a channel-by-channel compensation of the distortion. An aberration reduction is inherently also already by the stacked structure, namely by the ability to zoom closer to the Einspiegelfläche. The latter distance, namely the distance of the projection display 16 from the mirror surface 10 is for example less than 8 cm.
Obige Ausführungsbeispiele sind damit ideal für Anwendungen im Automobil. Die optische Performance von HUDs im Automobil ist stark abhängig von der geometrischen Form der einspiegelnden Oberfläche. Bei der Verwendung der Frontscheibe als optisch wirksames Bauelement ist man zwangsläufig mit deren geometrischen Formtoleranzen bedingt durch die Massenfertigung konfrontiert. Bei konventionellen Systemen kann man nur den Bildinhalt auf dem Display ändern, also nur eine Verzeichnung korrigieren.The above embodiments are therefore ideal for applications in the automobile. The optical performance of HUDs in automobiles is highly dependent on the geometric shape of the reflective surface. When using the windscreen as an optically effective device is inevitably faced with their geometric shape tolerances due to mass production. In conventional systems, you can only change the image content on the display, so only correct a distortion.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen kann die Verzeichnung des Gesamtbildes korrigiert werden, aber auch eine kanalweise Vorverzeichnung vorgesehen sein, um für die optische Abbildung nachteilige Wirkungen einer nicht-planaren Einspiegeloptik zu unterdrücken. Des Weiteren können durch Bildvorverarbeitung eine Anpassung der durch die Freiformeinspiegelfläche weitere eingebrachte optische Abbildungsfehler kanalweise korrigiert werden.In the above embodiments, the distortion of the entire image may be corrected, but also channel-by-channel pre-distortion may be provided to suppress adverse effects of non-planar mirror optics for optical imaging. Furthermore, an adaptation of the further optical aberrations introduced by the free-form reflection surface can be corrected channel by channel by image preprocessing.
Für den Insassen ergibt sich auch eine Bewegungstoleranz durch einige der obigen Ausführungsbeispiele. Nach letzteren Ausführungsbeispielen wird nämlich eine elektronisch einstellbare EMB bereitgestellt.For the occupant, there is also a movement tolerance by some of the above embodiments. Namely, according to the latter embodiments, an electronically adjustable EMB is provided.
Obige Ausführungsbeispiele sind auch hinsichtlich des Bauraumes vorteilhaft. Der Bauraum kann klein gehalten werden. Da obige Ausführungsbeispiele ohne Feldlinse auskommen, ergibt sich zwar eine herabgesetzte Auflösung im virtuellen Bild, aber es ergibt sich eben auch eine größere EMB bzw. Head-Motion-Box und aufgrund der Verwendung einer Vielzahl an kurzbrennweitigen Projektionsoptiken 24 eine deutlich kompaktere Bauform, d. h. gegenüber konventionellen HUD-Optiken, welche Freiformspiegel zur Generierung des virtuellen Bildes einsetzen, zeigt sich eine Bauraumeinsparung, die beispielsweise mehr als 60% ausmachen.The above embodiments are also advantageous in terms of the installation space. The space can be kept small. Since the above embodiments do not require a field lens, the result is a reduced resolution in the virtual image, but it also results in a larger EMB or head-motion box and due to the use of a variety of short focal length projection optics 24 a significantly more compact design, ie compared to conventional HUD optics, which use free-form mirrors to generate the virtual image, shows a space savings, for example, make up more than 60%.
Zudem sind nach einigen der obigen Ausführungsbeispiele auch Adaptionen möglich. Durch Bildvorverarbeitung ist es möglich, elektronisch steuerbare und/oder multiple Bilddistanzen 14 einzustellen. Bildabstände zum Auge und/oder Adaptionen an menschliche Sehschwächen sind möglich. Mit einer Einfachspiegeloptik ist so etwas nicht möglich.In addition, adaptations are also possible according to some of the above embodiments. By image preprocessing, it is possible to electronically controllable and / or multiple image distances 14 adjust. Image distances to the eye and / or adaptations to human visual defects are possible. With a single mirror optics, this is not possible.
Ein weiterer Vorteil obiger Ausführungsbeispiele stellt die Robustheit dar. Im Gegensatz zu konventionellen Systemen wird nur eine optisch wirksame Oberfläche benötigt, nämlich die der Mehrkanaloptik, und die kann in einer Optikkomponente realisiert werden, d. h. einstückig oder dergleichen. Durch diese Vereinfachung des Gesamtaufbaus ergibt sich eine gesteigerte Robustheit.Another advantage of the above embodiments is the robustness. In contrast to conventional systems, only one optically effective surface is required, namely that of the multi-channel optics, and this can be realized in an optical component, i. H. in one piece or the like. This simplification of the overall structure results in an increased robustness.
