DE102004021026B3

DE102004021026B3 - Optische Anordnung für ein Head-Up-Display

Info

Publication number: DE102004021026B3
Application number: DE102004021026A
Authority: DE
Inventors: Dirk Jahn; Hans-Jürgen DOBSCHAL; Arne Dr. Tröllsch
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-04-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung für ein Head-Up-Display, welche einen Bildgeber (10) und Spiegel (1,5) verwendet, die zur Abbildung und Strahlfaltung zwischen dem Bildgeber (10) und einer Windschutzscheibe (6) angeordnet sind und bei der vom Bildgeber (10) ausgehende Strahlenbündel an den Spiegeln (1, 5) und der Windschutzscheibe (6) so gefaltet werden, daß die Strahlenbündel in den Sichtbereich (11) eines Fahrers (9) gelenkt werden. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen dem Bildgeber (10) und der Windschutzscheibe (6) ein adaptiver Spiegel (1) und ein Freiformspiegel (5) angeordnet sind, der Freiformspiegel (5) in seiner Oberflächenform so gestaltet ist, daß dieser für einen Bereich der Windschutzscheibe (6), in dem die Reflexion der Lichtbündel erfolgt, eine geometrische Fehlerkorrektur der Abbildung vornimmt sowie der adaptive Spiegel (1) mit einer Ansteuereinheit (4) verbunden ist, die Stellsignale ausgibt, welche eine Bildverzeichnung kompensieren, die durch einen Teilbereich der gekrümmten Windschutzscheibe (6), an dem die Reflexion der Strahlenbündel erfolgt, hervorgerufen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung für ein Head-Up-Display, welche einen Bildgeber und Spiegel verwendet, die zur Abbildung und Strahlfaltung zwischen dem Bildgeber und einer Windschutzscheibe angeordnet sind und bei der vom Bildgeber ausgehende Strahlenbündel an dem Spiegel und der Windschutzscheibe so gefaltet werden, daß die Strahlenbündel in den Sichtbereich eines Fahrers gelenkt werden.

Aus DE 101 44 075 A1 ist ein Head-Up-Display bekannt, welches einen Planspiegel und einen Freiformspiegel zur Bildabbildung verwendet. Die von einer OLED-Anzeige erzeugten Bildinformationen werden als Lichtstrahlen über den Planspiegel und den, um eine Achse drehbaren, Freiformspiegel auf eine teilreflektierende Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges projiziert und von der Windschutzscheibe in das Gesichtsfeld eines Fahrers des Kraftfahrzeuges reflektiert. Der um eine Achse drehbare Freiformspiegel ermöglicht, den Strahlengang so zu verändern, daß dieser dem Gesichtsfeld von Fahrern angepaßt werden kann, die eine unterschiedliche Körpergröße haben.

Es wird in der DE 101 44 075 A1 vorausgesetzt, daß die Windschutzscheibe planparallel ist, was in der Praxis aber nur im Ausnahmefall gegeben ist. Jeder Bereich der Windschutzscheibe enthält andere Abweichungen von einem idealen Planspiegel. Daher ist es notwendig für jeden Bereich der Windschutzscheibe eine individuelle Anpassung der Abbildungsoptik zu erreichen. Diese optische Anordnung kann bei gekrümmten Windschutzscheiben nur für eine einzige Winkelstellung verzeichnungsfreie Bilder erzeugen, da jede Teilfläche einer gewölbten Windschutzscheibe eine andere optische Abbildung erzeugt. In der Praxis zeigt sich, daß die Toleranzen des Spiegelsystems sehr eng sein müssen, um eine gute Korrektur einer vorgegebenen Windschutzscheibenform zu erreichen. Dies kann mit festliegenden Spiegelformen erreicht werden, wenn die an der Windschutzscheibe reflektierten Strahlen auf ein für diese Windschutzscheiben-Teilfläche kompensierend wirkendes starres Spiegelsystem umgelenkt und abgebildet werden. Es kann nur eine bestimmte Windschutzscheiben-Teilfläche unter einem festgelegten Winkel kompensiert werden. Bei einem Modellwechsel oder einer Veränderung des Gesichtsfeldes des Fahrers (d.h., einer Änderung der auf der Windschutzscheibe zur Reflektion genutzten Teilfläche) ist ein solches System nicht mehr in der Lage, die optischen Fehler zu kompensieren. Eine geänderte Windschutzscheiben Flächenform erfordert zur Kompensation der Abbildungsfehler auch eine entsprechend angepaßte Spiegelformen zur optischen Abbildung.

Die in der Veröffentlichungen US 4,711,544 , EP 1 291 700 A1 oder EP 0 486 165 A1 beschriebenen Anordnungen mit einem verstellbarem Spiegel, der eine feste vorgegebene Form hat, haben den Nachteil, daß durch die Veränderung der Spiegelstellung unterschiedliche Bereiche der Windschutzscheibe zu Reflexion benutzt werden. Jeder Bereich der Windschutzscheibe enthält aber andere Formabweichungen von einem idealen Planspiegel, daher ist es notwendig für jeden Bereich der Windschutzscheibe, die als reflektierender Spiegel wirkt, eine individuelle Korrektur der optischen Abbildung zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Anordnung für ein Head-Up-Display anzugeben, bei welcher der Strahlengang zur Bildabbildung so korrigiert werden kann, daß Bildverzeichnungen infolge sich verändernder Abbildungseigenschaften einer reflektierenden Windschutzscheibe weitestgehend korrigiert werden können. Die Veränderung der Abbildungseigenschaften der Windschutzscheibe kann durch Modellwechsel, durch individuelle Abweichungen innerhalb einer Fahrzeugserie oder durch eine unterschiedliche Lage des reflektierenden Bereiches auf der Windschutzscheibe hervorgerufen sein.

Diese Aufgabe wird bei der optischen Anordnung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 8 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Anspruches 1.

In der optischen Anordnung für ein Head-Up-Display sind mindestens ein adaptiver Spiegel und ein Freiformspiegel enthalten, wobei der adaptive Spiegel mit einer Ansteuereinheit verbunden ist, die Stellsignale ausgibt, welche eine Bildverzeichnung kompensiert, welche durch einen Teilbereich der gekrümmtem Windschutzscheibe, an dem die Reflexion der Strahlenbündel erfolgt, hervorgerufen wird. Für ein Head-Up-Display bewegen sich die Spiegeldimensionen im Bereich zwischen 20 mm und 200mm.

In der weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Abbildungseigenschaften des adaptiven Spiegels mit denen eines Freiformspiegels zur Realisierung des Abbildungsmaßstabes und zur Realisierung der Strahlfaltung überlagert.

Im Strahlengang zwischen dem Bildgeber und der Windschutzscheibe sind ein adaptiver Spiegel und ein Freiformspiegel angeordnet. Der Freiformspiegel ist in seiner Oberflächenform so gestaltet, daß dieser für mehrere zu kompensierende Bereiche der Windschutzscheibe, in dem die Reflexion der Lichtbündel vorgesehen ist, eine geometrische Fehlerkorrektur der Abbildung nach dem individuellen exemplarabhängigen Fehler der Windschutzscheibe vornimmt. Mit dem adaptive Spiegel wird der aktive Bereich des Strahlenganges auf der Fläche des Freiformspiegels ausgewählt, der zur Abbildung gelangt. Weiterhin können mit dem adaptiven Spiegel, der eine hinreichend große Anzahl von Sektoren aufweist, grobe geometrische Fehler, wie z.B. Krümmungsradienabweichungen des Windschutzscheibe, korrigiert werden.

Erfindungsgemäß wird ein adaptiver Spiegel durch seine vorgegebene Oberflächenform und seine Ansteuerung in der Art modelliert, daß er dem Negativ der Oberflächenform einer Windschutzscheibe im Head-Up-Display entspricht, wobei auch noch andere Korrekturen überlagert sein können.

Mit dem adaptiven Spiegelsystem wird die gewünscht Kompensationswirkung eingestellt. Der adaptive Spiegel hat im nicht angesteuertem Zustand eine Oberflächenform, welche einen vorgesehenen Abbildungsmaßstab realisiert und die eine Bildverzeichnung, die durch die optische Anordnung und durch eine standardmäßig gekrümmte Windschutzscheibe hervorgerufen wird, korrigiert. Die reale Form der Windschutzscheibe, welche in das Fahrzeug eingebaut ist, weist aber erhebliche Abweichungen zu der standardmäßig vorgegebenen Form auf. Der adaptive Spiegel korrigiert im angesteuerten Zustand individuelle Restfehler der optische Anordnung, welche auf den exemplarabhängigen Unterschieden beruhen.

In vorteilhafter Weise wird die in der Astronomie weit verbreitete Methode einzelne Spiegelflächenelemente zu manipulieren auf die Bedürfnisse im Head-Up-Display angepaßt.

Der adaptive Spiegel weist mehr als ein Stellelement und mindestens einen Sektor als Spiegelfläche auf, deren Pfeilhöhen mit den Stellelementen einstellbar sind. Je nach Lagerung der Spiegelfläche an einem Festpunkt sind beliebige Verkippungen dieser Spiegelfläche möglich.

Die Stellelemente sind Piezo-Aktuatoren oder motorische Elemente, die Vorteilhafterweise elektrisch angetrieben werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die reflektierende Fläche auf einer Matrix aus Piezo-Stellelementen gelagert, welche einzeln angesteuert werden können. So ist es möglich, über die unterschiedlichen Steuerspannungen für Piezo-Stellelemente, die Spiegelsektoren individuell zu verformen und somit (in den Grenzen der mechanischen Verformbarkeit liegend) beliebig änderbare Spiegelflächenformen zu erzeugen. Mit den üblichen Optikdesignprogrammen wird die für jede beliebige Teilfläche der Windschutzscheibe notwendige Kompensationsfläche errechnet. Die Daten werden in der Ansteuerelektronik für die Piezomatrix gespeichert. Wenn die Windschutzscheibe in ihrer Einbaulage in der Karosse vermessen wird, ist es durch die Ansteuerung der Spiegelelemente möglich, individuelle Fehler der Windschutzscheibe auszugleichen.

Vorteilhafterweise hat der adaptive Spiegel zwischen 4 und 100.000 Sektoren, deren Oberflächenformen mit Stellelementen einstellbar sind.

Besonders Vorteilhaft ist es aus Kostengründen nur eine geringe Anzahl von Stellelementen zur Adaption des Spiegels zu verwenden. Die optische Kompensation der Abbildungsfehler gelingt vollständig über eine ausreichend große Zahl von Piezomatrixelementen. Unter der Voraussetzung, daß die zu kompensierenden Flächenformänderungen konstant und reproduzierbar sind, ist es möglich, einen Freiformspiegel mit entsprechend wenigen, einigen hundert variierbaren Kompensationssektoren zu verwenden.

Die Spiegelfläche wird in endlich viele Sektoren aufgeteilt, die von der Ansteuerelektronik einzeln angesprochen werden. Da eine Windschutzscheibe Rippel mit einem Abstand von 2 mm enthalten kann, ist eine Aufteilung eines 200mm × 100mm großen adaptiven Spiegels in mindestens 20.000 Sektoren sinnvoll (Samplingtheorem).

Weiterhin ist vorgesehen, daß im Strahlengang zwischen dem Bildgeber und der Windschutzscheibe zwei adaptive Spiegel angeordnet sind. In diesem Fall ist eine größere Variabilität bei der Korrektur des optischen Strahlenganges gegeben.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Freiformspiegel mehrere Kompensationsbereiche für unterschiedliche Bereiche der Reflexion an der Windschutzscheibe aufweist. Der Freiformspiegel enthält den standardmäßigen Fehler der Windschutzscheibe in dem gesamten Bereich, der zur Reflexion der Lichtbündel genutzt wird, als Negativ.

Mit dem adaptiven Spiegel wird dann der gewünschte aktive Kompensationsbereich auf dem Freiformspiegel ausgewählt und es werden bei Bedarf zusätzlich individuelle Restfehler ausgeglichen Eine grobe Kompensation der Abbildungsfehler wird in ausreichender Weise durch die entsprechende Ansteuerung eines adaptiven Spiegels mit wenigen, im Extremfall einem einzigen, verstellbaren Sektor des adaptiven Spiegels korrigiert, indem ein Kompensationsbereich auf dem Freiformspiegel ausgewählt wird. Der feste Spiegel mit einer Freiformfläche und mit mehreren Kompensationsbereichen, die entsprechend der Lage des Sichtbereiches durch Schwenken der Sektoren des adaptiven Spiegels eingestellt werden, repräsentiert die Negativform der Windschutzscheibe und damit individuellen Restfehlern.

Durch die Nutzung des Freiformspiegels büßt man zwar an Flexibilität ein, da nur noch Bereiche der Windschutzscheibe benutzt werden können, deren Negativ auf den Freiformspiegel geprägt wurden. So ist aber eine weitest gehende Korrektur mit nur wenigen Sektoren preiswert möglich.

Mit zwei Stellelementen eines adaptiven Spiegels und einem einzigen verstellbaren Sektor ist bereits eine beliebige Verkippung zur Strahlablenkung und damit eine Auswahl der Kompensationsbereiche des Freiformspiegels möglich.

Mit mehreren Stellelementen und damit mehreren Sektoren ist auch eine Fokuskorrektur möglich. Mit vielen Stellelementen können auch die jeweils speziellen feinen Fehler jeder individuellen Windschutzscheibe beseitigt werden. Bei entsprechend hoher Sektorenzahl kann der adaptive Spiegel auch zunehmend feinere Fehler korrigieren.

Weiterhin ist vorgesehen, daß im Strahlengang zwischen dem Bildgeber und der Windschutzscheibe einen oder mehrere weitere Umlenkspiegel angeordnet sind, um weitere Strahlfaltungen vorzunehmen, welche die Baugröße reduzieren oder eine vorteilhafte optische Anordnung bilden.

Im Strahlengang zwischen dem Bildgeber und der Windschutzscheibe ist mindestens eine Blende angeordnet, die gewährleistet, daß nur die Strahlung des Bildgebers, die zur Abbildung genutzt wird, von der Windschutzscheibe reflektiert werden kann. Vorzugsweise wird die Blende durch ein Loch in der Hutze des Armaturenbrettes gebildet.

Obwohl in dieser Beschreibung nur Bezug auf die Anwendung eines Head-Up-Displays in einem Automobil genommen wurde, sind die Merkmale der Erfindung auch auf andere Anwendungen übertragbar, zum Beispiel in Flugzeug, im Schiff oder bei Head-Mounted-Displays.

Die ermittelten Pfeilhöhen werden jeweils für jeden genutzten Windschutzscheibenbereich bestimmt und der Ansteuerelektronik für den adaptiven Spiegel gespeichert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigen:
1: Adaptiver Spiegel mit drei Stellelementen
2: Adaptiver Spiegel mit einer Vielzahl von Stellelementen
3: Adaptiver Spiegel mit zwei Stellelementen
4: Adaptiver Spiegel mit zwei Stellelementen und einem Festpunkt
5: Optische Anordnung für ein Head-Up-Display mit einem adaptiven Spiegel und einem Freiformspiegeln
6: Die Anordnung gemäß 5 mit einer anderen Einstellung des einen adaptiven Spiegels mit Auswahl eines anderen Kompensationsbereiches auf dem Freiformspiegel
7: Optische Anordnung für ein Head-Up-Display mit einem adaptiven Spiegel, einem Freiformspiegel und einem Planspiegel
8: Optische Anordnung für ein Head-Up-Display mit einem adaptiven Spiegel und einem Freiformspiegeln
9: Die Anordnung gemäß 8 mit einer anderen Einstellung des adaptiven Spiegels mit Auswahl eines anderen Kompensationsbereiches auf dem Freiformspiegel
Die 1 bis 4 zeigen Beispiele für adaptive Spiegel, wie diese in der optischen Anordnung für ein Head-Up-Display zum Einsatz kommen.
Der In 1 gezeigte adaptive Spiegel 1 hat eine Spiegelfläche 3, deren Sektoren 14 und 14' durch drei Piezo-Stellelemente 2 verformt werden. Die Oberfläche des Spiegels hat im Beispiel in nichtangesteuerten Zustand der Piezo-Stellelemente 2 eine sphärische Form, welche durch die gestrichelte Linie der unverformten Spiegelfläche 3' gezeigt wird. Diese relativ einfache Verstellmöglichkeit der Spiegeloberfläche mit Hilfe einer elektronischen Ansteuereinheit 4 reicht aus, um wesentliche Bildfehler zu korrigieren.
Wesentlich aufwendiger ist ein adaptiver Spiegel, wie dieser in 2 im Prinzip gezeigt ist. Hier erzeugt eine Vielzahl von Piezo-Stellelementen eine nahezu beliebige Flächenform des Spiegels, was die Möglichkeiten der Fehlerkorrektur beträchtlich erweitert. In diesem Beispiel ist die Oberfläche des Spiegels bereits im nichtangesteuerten Zustand der Piezo-Stellelemente 2 eine Freiformfläche, was durch die gepunktete Linie der Spiegelfläche 3'' dargestellt ist. In diesem Fall ist die Korrektur bestimmter Abbildungsfehler bereits vorgenommen und es werden nur noch Restfehler der optischen Anordnung durch Verstellung der Sektoren 14 mittels der Piezo-Stellelemente 2 korrigiert. Adaptive Spiegel werden bisher in der Astronomie eingesetzt, um atmosphärische Störungen ausgleichen zu können. Wie in US 2003/0147162 A1 beschrieben, werden für solche Anwendungen Spiegel mit Durchmessern von 20 m bis 100 m eingesetzt. Die Reaktionszeiten für die Stellelemente sind kleiner 1 ms. Diese verstellbaren superpolierten Oberflächen werden interferometrisch abgeglichen.
Bei einem Einsatz eines adaptiven Spiegels in einer optischen Anordnung für ein Head-Up-Display müssen jedoch grundsätzlich andere Anforderungen erfüllt werden. Die Spiegeldimensionen bewegen sich 20 mm bis 300 mm. Weiterhin muß der Spiegel nicht fortlaufend eingestellt werden. Für eine vorgegebene Funktion ist eine einmalig eingestellte Spiegelform für die gesamte Lebenszeit ausreichend. Reaktionszeiten von mehreren Sekunden stellen kein Problem dar, da die Justage meist nur einmalig erfolgt oder mit großen Zeitintervallen, z.B. im Wartungsintervall eines Autos. Die Oberflächenbeschaffenheit der adaptiven Spiegel für ein Head-Up-Display muß nur im selben Bereich liegen, wie die einer gewöhnlichen Windschutzscheibe und die übertragenen Bilder werden auch nur mit bloßem Auge auf eine Entfernung von 2 m bis 3 m begutachtet.
Die adaptiven Spiegel in einer optischen Anordnung für ein Head-Up-Display übernehmen drei Aufgaben: Abbildung; Strahlumlenkung und die Fehlerkompensation der Windschutzscheibe. Die daraus resultierenden beinahe chaotischen Flächenformen unterscheiden sich grundlegend von dem möglichst genauen sphärischen Spiegel für die astronomische Anwendungen.
3 zeigt einen einfachen adaptiver Spiegel 1, der nur zwei Stellelemente 2 und einen Sektor 14 aufweist. Bereits diese einfache Anordnung ermöglicht eine mehrachsige Bewegung der Spiegelfläche 3. Im Zusammenwirken mit dem Freiformspiegel wird – wie oben beschrieben – die Korrekturwirkung erreicht.
4 zeigt einen weiteren einfachen adaptiven Spiegel 1, der zwei Stellelemente 2 sowie einen Festpunkt 17 aufweist. Dieser Festpunkt 17 ist im Beispiel an einem Rand der Spiegelfläche 3 angeordnet. Der Festpunkt 17 kann aber auch an jeder anderen Stelle des adaptiven Spiegels liegen. Der Festpunkt 17 kann auch als Stellelement ausgebildet sein, welches nicht elektrisch angesteuert wird.
5 zeigt eine optische Anordnung für ein Head-Up-Display, welches – in Ausbreitungsrichtung des Lichtes gesehen – einen Freiformspiegel 5 mit festliegender Oberflächenform und dann den adaptiven Spiegel 1 verwendet. In diesem Beispiel wird ein adaptiver Spiegel 1 verwendet, der nur drei Piezo-Stellelemente 2 aufweist. Im Zusammenwirken des Freiformspiegels 5 mit dem adaptiven Spiegel 1 werden die wesentlichen Fehler der Windschutzscheibe 6 korrigiert, der hier beispielhaft einen Formfehler 7 mit beinhaltet.
Die Oberfläche des Freiformspiegels 5 hat eine Form, die durch die vorgesehene Abbildung und den möglichen Bereich der Strahlreflexion durch die Windschutzscheibe 6 bestimmt ist. In dieser Form ist auch die Kompensation des Abbildungsfehlers, der durch die gekrümmte Windschutzscheibe 6 hervorgerufen wird, bereits berücksichtigt.
Der Freiformspiegel 5 ist daher wesentlich größer ausgelegt, als dies für die Abbildung in einer Einstellung des adaptiven Spiegels 1 erforderlich wäre. Der Bildgeber 10 bildet jedoch auf die gesamte Fläche des Freiformspiegels 5 ab. Zur Abbildung wird nur ein Teil des Freiformspiegels 5 genutzt, der aktive Kompensationsbereich 13. Ein passiver Kompensationsbereich 15 wird hier nicht vom adaptiven Spiegel 14 abgebildet wird als Verluststrahlung 16 abgeblendet. Als Blende 18 wirkt die Durchtrittsöffnung für die Strahlung in der Hutze des Armaturenbrettes.
Die Darstellung in 6 entspricht der Darstellung in 5, mit dem Unterschied, daß hier der Bereich in dem die Windschutzscheibe 6 die Lichtbündel reflektiert nach oben verschoben ist und den lokalen Formfehler 7 nicht mehr umfaßt. Zur Strahlabbildung wird demzufolge der aktive Kompensationsbereich 13' von dem adaptiven Spiegel 1 ausgewählt. Die Lage des Sichtbereiches 11 hat sich gegenüber der Position des Fahrers 9 erhöht. Somit erfolgt eine Anpassung der Bildlage an die individuelle Körpergröße des Fahrers 9.
Wie in 6 schematisch gezeigt ist, ist die Form der Sektoren 14 der adaptiven Spiegel 1 gegenüber 5 verändert, so daß die Lichtbündel auf einen anderen aktiven Kompensationsbereich 13' auf der Oberfläche des Freiformspiegels 5 zur Abbildung genutzt werden.
In der Folge treffen die Lichtbündel auch auf einen anderen Bereich auf der Windschutzscheibe 6. Da nun die Form der Windschutzscheibe 6 gegenüber 5 eine andere ist wird zur Korrektur des Fehlers auch ein anderer aktiver Kompensationsbereich 13' auf der Oberfläche des Freiformspiegels 5 zur Strahlumlenkung wirksam.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform, die zu der in 5 gezeigten weiterhin einen Umlenkspiegel 12 enthält, so daß eine weiter Faltung der Strahlenbündel erfolgt. Diese weitere Faltung mit einem beispielhaften Planspiegel kann erforderlich sein, um den Anforderungen an die optischen Wege und an den zur Verfügung stehenden Bauraum im Automobil gerecht zu werden.
8 zeigt eine optische Anordnung für ein Head-Up-Display, welches – in Ausbreitungsrichtung des Lichtes gesehen – den adaptiven Spiegel 1 und dann den Freiformspiegel 5 mit festliegender Oberflächenform verwendet. Im Unterschied zu der Anordnung, die in den 5 und 6 beschrieben wurde, gelangt hier das gesamte vom Bildgeber 10 gelieferte Licht zur Abbildung.
9 entspricht der Darstellung in 8, mit dem Unterschied, daß der aktive Kompensationsbereich 13 zu 13' und passive Kompensationsbereich 15 zu 15' vertauscht wurden und somit ein anderer Bereich auf der Windschutzscheibe zur Reflexion genutzt wird wie dies aus der Lage des Formfehlers 7 in der Windschutzscheibe 6 in Bezug zu dem Strahlenverlauf gezeigt ist.

1: adaptiver Spiegel
2: Stellelement
3: Spiegelfläche
4: Ansteuereinheit
5: Freiformspiegel
6: Windschutzscheibe
7: Formfehler
8: virtuelles Bild
9: Fahrer
10: Bildgeber
11: Sichtbereich
12: Umlenkspiegel
13: aktiver Kompensationsbereich
14: Sektor
15: passiver Kompensationsbereich
16: Verluststrahlung
17: Festpunkt
18: Blende

Claims

Optische Anordnung für ein Head-Up-Display, welche einen Bildgeber (10) und Spiegel (1, 5) verwendet, die zur Abbildung und Strahlfaltung zwischen dem Bildgeber (10) und einer Windschutzscheibe (6) angeordnet sind und bei der vom Bildgeber (10) ausgehende Strahlenbündel an den Spiegeln (1, 5) und der Windschutzscheibe (6) so gefaltet werden, daß die Strahlenbündel in den Sichtbereich (11) eines Fahrers (9) gelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen dem Bildgeber (10) und der Windschutzscheibe (6) ein adaptiver Spiegel (1) und ein Freiformspiegel (5) angeordnet sind, der Freiformspiegel (5) in seiner Oberflächenform so gestaltet ist, daß dieser für einen Bereich der Windschutzscheibe (6), in dem die Reflexion der Lichtbündel erfolgt, eine geometrische Fehlerkorrektur der Abbildung vornimmt sowie der adaptive Spiegel (1) mit einer Ansteuereinheit (4) verbunden ist, die Stellsignale ausgibt, welche eine Bildverzeichnung kompensieren, die durch einen Teilbereich der gekrümmtem Windschutzscheibe (6), an dem die Reflexion der Strahlenbündel erfolgt, hervorgerufen wird.
Optische Anordnung für ein Head-Up-Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der adaptive Spiegel (1) im nicht angesteuerten Zustand eine Oberflächenform hat, welche zusammen mit den Freiformspiegel (5) einen vorgesehenen Abbildungsmaßstab realisiert und die eine Bildverzeichnung, die durch die optische Anordnung und durch eine standardmäßig gekrümmte Windschutzscheibe (6) hervorgerufen wird, korrigiert und daß der adaptive Spiegel (1) im angesteuerten Zustand individuelle Restfehler korrigiert.
Optische Anordnung für ein Head-Up-Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der adaptive Spiegel (1) mehr als ein Stellelement (2) und mindestens einen Sektor (14) als Spiegelfläche aufweist, deren Pfeilhöhen mit den Stellelementen (2) einstellbar sind.
Optische Anordnung für ein Head-Up-Display nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der adaptive Spiegel (1) zwischen 4 und 100.000 Sektoren (14) aufweist, deren Oberflächenformen mit Stellelementen (2) einstellbar sind.
Optische Anordnung für ein Head-Up-Display nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellelemente (2) Piezo-Aktuatoren oder motorische Elemente sind.
Optische Anordnung für ein Head-Up-Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiformspiegel (5) mehrere Kompensationsbereiche (13, 15) für unterschiedliche Bereiche der Reflexion an der Windschutzscheibe (6) aufweist.
Optische Anordnung für ein Head-Up-Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen dem Bildgeber (10) und der Windschutzscheibe (6) ein weiterer Umlenkspiegel (12) angeordnet ist.
Optische Anordnung für ein Head-Up-Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen dem Bildgeber (10) und der Windschutzscheibe (6) eine Blende (18) angeordnet ist.