DE102019201055A1 - Bildgebende Einheit für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes - Google Patents

Bildgebende Einheit für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes Download PDF

Info

Publication number
DE102019201055A1
DE102019201055A1 DE102019201055.5A DE102019201055A DE102019201055A1 DE 102019201055 A1 DE102019201055 A1 DE 102019201055A1 DE 102019201055 A DE102019201055 A DE 102019201055A DE 102019201055 A1 DE102019201055 A1 DE 102019201055A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
image
matrix
imaging unit
light modulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019201055.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Wolff von Spiegel
Daniel Krueger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE102019201055.5A priority Critical patent/DE102019201055A1/de
Publication of DE102019201055A1 publication Critical patent/DE102019201055A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133603Direct backlight with LEDs
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133602Direct backlight
    • G02F1/133606Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine bildgebende Einheit (1) für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes sowie eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes mit einer solchen bildgebenden Einheit (1). Die bildgebende Einheit (1) weist eine Matrix (12) von Lichtquellen (13) auf. Zusätzlich weist die bildgebende Einheit (1) einen räumlichen Lichtmodulator (18) zum Selektieren von einzelnen Raumwinkelelementen des von den Lichtquellen (13) abgestrahlten Lichts (L1) auf.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine bildgebende Einheit für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes sowie eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes mit einer solchen bildgebenden Einheit. Die Erfindung betrifft zudem ein Fortbewegungsmittel, das eine solche Vorrichtung verwendet.
  • Unter einem Head-Up-Display, auch als HUD bezeichnet, wird ein Anzeigesystem verstanden, bei dem der Betrachter seine Blickrichtung beibehalten kann, da die darzustellenden Inhalte in sein Sichtfeld eingeblendet werden. Während derartige Systeme aufgrund ihrer Komplexität und Kosten ursprünglich vorwiegend im Bereich der Luftfahrt Verwendung fanden, werden sie inzwischen auch im Automobilbereich in Großserie verbaut.
  • Head-Up-Displays bestehen im Allgemeinen aus einem Bildgenerator, einer Optikeinheit und einer Spiegeleinheit. Der Bildgenerator erzeugt das Bild. Die Optikeinheit leitet das Bild auf die Spiegeleinheit. Der Bildgenerator wird oft auch als bildgebende Einheit oder PGU (Picture Generating Unit) bezeichnet. Die Spiegeleinheit ist eine teilweise spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe. Der Betrachter sieht also die vom Bildgenerator dargestellten Inhalte als virtuelles Bild und gleichzeitig die reale Welt hinter der Scheibe. Als Spiegeleinheit dient im Automobilbereich oftmals die Windschutzscheibe, deren gekrümmte Form bei der Darstellung berücksichtigt werden muss. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit und Spiegeleinheit ist das virtuelle Bild eine vergrößerte Darstellung des vom Bildgenerator erzeugten Bildes.
  • Der Betrachter kann das virtuelle Bild nur aus der Position der sogenannten Eyebox betrachten. Als Eyebox wird ein Bereich bezeichnet, dessen Höhe und Breite einem theoretischen Sichtfenster entspricht. So lange sich ein Auge des Betrachters innerhalb der Eyebox befindet, sind alle Elemente des virtuellen Bildes für das Auge sichtbar. Befindet sich das Auge hingegen außerhalb der Eyebox, so ist das virtuelle Bild für den Betrachter nur noch teilweise oder gar nicht sichtbar. Je größer die Eyebox ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter somit bei der Wahl seiner Sitzposition.
  • Als bauraumsparende Lösung zur Anzeige eines Bildes ist die Verwendung von sogenannten „Integral Imaging“-Systemen für Head-Up-Displays bekannt. Unter Integral Imaging oder integraler Bildgebung versteht man eine Technologie, die es ermöglicht, autostereoskopische oder multistereoskopische Bilder anzuzeigen. „Integral Imaging“-Systeme synthetisieren Lichtfelder über räumliches Multiplexing. Dabei werden Winkelbereiche im Lichtfeld durch Positionen im Elementarbild gesteuert.
  • Vor diesem Hintergrund beschreibt die DE 10 2016 224 162 A1 ein Head-Up-Display für ein Fahrzeug. Das Head-Up-Display weist eine Anzeigeeinheit, Ablenkmittel und Bilderzeugungsmittel auf. Die Ablenkmittel weisen ihrerseits eine Vielzahl von Mikrolinsen auf. Die Bilderzeugungsmittel sind dazu ausgebildet, eine Vielzahl von Elementarbildern zu erzeugen, die je einer Mikrolinse zugeordnet sind.
  • Klassisches Integral Imaging steuert die Winkel-Abstrahlung des Lichts aus einem Elementarbild darüber, dass leuchtende Bildelemente des Elementarbildes unter eine Matrix von Mikrolinsen gebracht werden, die die unterschiedlichen Positionen der Bildelemente in Winkel transformieren. Allerdings treten beim Einfall von Sonnenlicht, der sich praktisch nicht vermeiden lässt, an jeder der Mikrolinsen Reflexe auf. Diese sind als helle Lichtpunkte zu sehen und können den Fahrer in Form eines Rasters von hellen Lichtpunkten stören. Dies ist am Markt nicht akzeptabel. Zur Lösung dieses Problems gibt es Ansätze, die Matrix von Mikrolinsen mit einer Entspiegelungsschicht zu versehen. Diese mindert zwar die Helligkeit der Reflexe signifikant, die verbleibenden Reflexe sind jedoch immer noch zu hell für eine Marktakzeptanz.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung zum Vermeiden von störenden Reflexen für Head-Up-Displays bereitzustellen, die auf Integral Imaging basieren.
  • Diese Aufgabe wird durch eine bildgebende Einheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine bildgebende Einheit zum Erzeugen eines Bildes für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes auf:
    • - eine Matrix von Lichtquellen; und
    • - einen räumlichen Lichtmodulator zum Selektieren von einzelnen Raumwinkelelementen des von den Lichtquellen abgestrahlten Lichts.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden kleine Lichtquellen, die vorzugsweise annähernd Punktlichtquellen sind, in Form einer Matrix hinter einem transmissiven räumlichen Lichtmodulator (SLM: Spatial Light Modulator) platziert. Dieser zeigt jeweils das gewünschte Elementarbild und selektiert und steuert dazu einzelne Raumwinkelelemente des von den Lichtquellen abgestrahlten Lichts. Damit wird eine sehr ähnliche Wirkung erzielt, wie dies bei bekannten Head-Up-Displays auf Basis von Intergral Imaging der Fall ist, mit dem Unterschied, dass der räumliche Lichtmodulator die Außenfläche bildet. Das räumliche Multiplexing zur Ansteuerung verschiedener Winkel erfolgt hier auf eine neuartige Weise, bei der keine Linsen erforderlich sind, die zu Reflexen führen könnten. Auch eventuelle Reflexe durch andere Komponenten werden deutlich reduziert, da diese hinter dem räumlichen Lichtmodulator angeordnet sind, der vom Störlicht doppelt durchlaufen wird und dieses bei jedem Durchgang deutlich verringert. Ein weiterer Vorteil ist die typischerweise glatte Oberfläche des räumlichen Lichtmodulators als Außenfläche des Head-Up-Displays, die leichter zu reinigen und üblicherweise gefälliger wahrgenommen wird. Die erfindungsgemäße Lösung ist unabhängig davon nutzbar, ob durch das Head-Up-Display virtuelle Bilder oder reelle Bilder generiert werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Matrix von Lichtquellen mittels einer Matrix von Mikrolinsen aus einem kollimierten Lichtstrahl gebildet. Zwar sind bei der erfindungsgemäßen Lösung keine Mikrolinsen für das räumliche Multiplexing erforderlich, dennoch kann eine Matrix von Mikrolinsen in einer Beleuchtungseinheit zur Erzeugung von Punktlichtquellen genutzt werden. Diese sind jedoch hinter dem räumlichen Lichtmodulator angeordnet, der vom Störlicht doppelt durchlaufen wird und dieses bei jedem Durchgang signifikant verringert. SLMs zeigen typischerweise eine Transmission von 10% für polarisiertes Licht und 5% für unpolarisiertes Licht. Unpolarisiertes Sonnenlicht, das den SLM durchläuft, an den Mikrolinsen reflektiert wird und dann den SLM erneut durchläuft, wird somit um ca. den Faktor 20 verringert, wenn das Head-Up-Display hell geschaltet ist. Da im Head-Up-Display schwarze Bildbereiche dominieren, fällt die Unterdrückung in der Praxis deutlich größer aus.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Matrix von Lichtquellen durch eine Matrix von Mikroleuchtdioden gebildet. Bei dieser Ausführungsform wird vollständig auf eine Matrix von Mikrolinsen verzichtet. Daher werden Reflexe an den Mikrolinsen vollständig vermieden. Bei den Mikroleuchtdioden kann es sich beispielsweise um anorganische Leuchtdioden (LED) oder organische Leuchtdioden (OLED) handeln.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der räumliche Lichtmodulator eine Matrix von nxm Pixeln für jede der Lichtquellen auf, beispielsweise 50x20 Pixel. Je höher die räumliche Auflösung des Lichtmodulators ist, d.h. die Anzahl an Pixeln pro Lichtquelle, desto genauer kann die Winkelselektion erfolgen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der räumliche Lichtmodulator gekrümmt. An der Oberfläche des räumlichen Lichtmodulators können spekulare Reflexe auftreten, wenn dieser in einem Kraftfahrzeug verbaut ist. Der räumliche Lichtmodulator ist daher so angeordnet, dass die spekularen Reflexe in eine gewünschte Richtung gelenkt werden. Diese ist so gewählt, dass die spekularen Reflexe weder direkt noch über eine Spiegelung an der Windschutzscheibe die Eyebox erreichen. Beispielsweise können die die spekularen Reflexe in eine Lichtfalle gelenkt werden. Die gekrümmte Form des räumlichen Lichtmodulators ermöglicht es, die Reflexvermeidung auf platzsparende Weise zu realisieren.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der räumliche Lichtmodulator ein Flüssigkristall-Lichtmodulator. Flüssigkristall-Lichtmodulatoren sind in vielfältigen Ausführungsformen auf dem Markt erhältlich und somit unmittelbar für die Umsetzung der erfindungsgemäßen Lösung verfügbar. Zudem können sie nach Kundenwunsch konfiguriert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass umfangreiche Erfahrungen hinsichtlich der optischen Eigenschaften und der Ansteuerung der Pixel vorliegen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes eine erfindungsgemäße bildgebende Einheit zum Erzeugen eines Bildes auf. Eine solche Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass vom Sonnenlicht verursachte störende Reflexe weitgehend vermieden werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Steuerungseinheit zum Ansteuern des räumlichen Lichtmodulators auf. Die Steuerungseinheit ermöglicht es, die Pixel des räumlichen Lichtmodulators entsprechend der erforderlichen Winkelselektion zu kontrollieren.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Fortbewegungsmittel eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes für einen Nutzer des Fortbewegungsmittels auf. Bei dem Fortbewegungsmittel kann es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug oder ein Luftfahrzeug handeln. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Lösung auch in anderen Umgebungen oder für andere Anwendungen genutzt werden, z.B. in Lastkraftwagen, in der Bahntechnik und im ÖPNV, bei Kranen und Baumaschinen, etc.
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbau eines Head-Up-Displays für ein Kraftfahrzeug;
    • 2 zeigt schematisch ein Head-Up-Display mit einer Matrix von Mikrolinsen für ein Kraftfahrzeug;
    • 3 zeigt schematisch die Entstehung von störenden Lichtpunkten durch einfallendes Sonnenlicht;
    • 4 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße bildgebende Einheit für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes;
    • 5 veranschaulicht schematisch die Realisierung einer Matrix von Lichtquellen mittels einer Matrix von Mikrolinsen;
    • 6 veranschaulicht schematisch die Realisierung einer Matrix von Lichtquellen mittels einer Matrix von Mikroleuchtdioden;
    • 7 zeigt schematisch den Aufbau einer einzelnen Zelle der Matrix von Mikroleuchtdioden;
    • 8 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes; und
    • 9 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes.
  • Figurenbeschreibung
  • Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
  • 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Head-Up-Displays gemäß dem Stand der Technik für ein Kraftfahrzeug. Das Head-Up-Display weist einen Bildgenerator 1, eine Optikeinheit 2 und eine Spiegeleinheit 3 auf. Von einem Anzeigeelement 11 geht ein Strahlenbündel SB1 aus, welches von einem Faltspiegel 21 auf einen gekrümmten Spiegel 22 reflektiert wird, der es Richtung Spiegeleinheit 3 reflektiert. Die Spiegeleinheit 3 ist hier als Windschutzscheibe 31 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Von dort gelangt das Strahlenbündel SB2 in Richtung eines Auges 61 eines Betrachters.
  • Der Betrachter sieht ein virtuelles Bild VB, welches sich außerhalb des Kraftfahrzeugs oberhalb der Motorhaube oder sogar vor dem Kraftfahrzeug befindet. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit 2 und Spiegeleinheit 3 ist das virtuelle Bild VB eine vergrößerte Darstellung des vom Anzeigeelement 11 angezeigten Bildes. Hier sind symbolisch eine Geschwindigkeitsbegrenzung, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Navigationsanweisungen dargestellt. So lange sich das Auge 61 innerhalb der durch ein Rechteck angedeuteten Eyebox 62 befindet, sind alle Elemente des virtuellen Bildes für das Auge 61 sichtbar. Befindet sich das Auge 61 außerhalb der Eyebox 62, so ist das virtuelle Bild VB für den Betrachter nur noch teilweise oder gar nicht sichtbar. Je größer die Eyebox 62 ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter bei der Wahl seiner Sitzposition.
  • Die Krümmung des gekrümmten Spiegels 22 ist an die Krümmung der Windschutzscheibe 31 angepasst und sorgt dafür, dass die Bildverzeichnung über die gesamte Eyebox 62 stabil ist. Der gekrümmte Spiegel 22 ist mittels einer Lagerung 221 drehbar gelagert. Die dadurch ermöglichte Drehung des gekrümmten Spiegels 22 ermöglicht ein Verschieben der Eyebox 62 und somit eine Anpassung der Position der Eyebox 62 an die Position des Auges 61. Der Faltspiegel 21 dient dazu, dass der vom Strahlenbündel SB1 zurückgelegte Weg zwischen Anzeigeelement 11 und gekrümmtem Spiegel 22 lang ist, und gleichzeitig die Optikeinheit 2 dennoch kompakt ausfällt. Die Optikeinheit 2 wird durch eine transparente Abdeckung 23 gegen die Umgebung abgegrenzt. Die optischen Elemente der Optikeinheit 2 sind somit beispielsweise gegen im Innenraum des Fahrzeugs befindlichen Staub geschützt. Auf der Abdeckung 23 befindet sich weiterhin eine optische Folie bzw. ein Polarisator 24. In Kombination mit einem Polarisationsfilter kann der Polarisator 24 genutzt werden, um einfallendes Sonnenlicht SL auszublenden und so einen thermischen Schutz zu gewährleisten. Das Anzeigeelement 11 ist typischerweise polarisiert und die Spiegeleinheit 3 wirkt wie ein Analysator. Der Polarisator 24 kann daher zusätzlich dazu dienen, die Polarisation zu beeinflussen, um eine gleichmäßige Sichtbarkeit des Nutzlichts zu erzielen. Ein Blendschutz 25 dient dazu, das über die Grenzfläche der Abdeckung 23 reflektierte Licht sicher zu absorbieren, sodass keine Blendung des Betrachters hervorgerufen wird. Außer dem Sonnenlicht SL kann auch das Licht einer anderen Störlichtquelle 64 auf das Anzeigeelement 11 gelangen.
  • 2 zeigt schematisch ein Head-Up-Display mit einer Matrix 14 von Mikrolinsen 15 für ein Kraftfahrzeug. Das Head-Up-Display weist ein Anzeigeelement 11 auf. Das Anzeigeelement 11 kann Leuchtpunkte erzeugen, die hier nicht dargestellt sind, deren Lichtstrahlen LA nach Durchlaufen eines oder mehrerer weiterer optischer Elemente von der Windschutzscheibe 31 reflektiert werden und in ein Auge 61 eines Betrachters fallen. Durch die Windschutzscheibe 31 fallen auch Lichtstrahlen der Umgebung des Fahrzeugs in das Auge 61. Der Betrachter sieht somit die Umgebung überlagert mit einem von dem Head-Up-Display erzeugten Bild VB. Auf dem Anzeigeelement 11 sind eine Vielzahl von Elementarbildern 111 zu sehen, die in einem Raster nebeneinander angeordnet sind. Die Lichtstrahlen LA, die von den Elementarbildern 111 des Anzeigeelements 11 ausgehen und die durch Lichtkegel schematisch angedeutet sind, fallen von dem Anzeigeelement 11 auf die jeweiligen Mikrolinsen 15 der Mikrolinsenmatrix 14. Die Mikrolinsenmatrix 14 ist im Strahlengang zwischen dem Anzeigeelement 11 und dem Spiegelelement 3 angeordnet und lenkt die Lichtstrahlen LA unterschiedlicher Leuchtpunkte des Anzeigeelements 11 in unterschiedliche Abstrahlrichtungen ab.
  • 3 zeigt schematisch die Entstehung von störenden Lichtpunkten durch einfallendes Sonnenlicht SL. Das einfallende Sonnenlicht SL wird von der Oberfläche 151 der Mikrolinse 15 reflektiert. Für einen Betrachter scheint das reflektierte Licht RL aus einem kleinen Bereich zu kommen. Der Betrachter sieht daher einen hellen Lichtpunkt LP. Aufgrund der Anordnung der Mikrolinsen 15 in Form einer Matrix erscheint das Bild für den Betrachter mit einem Raster von Lichtpunkten LP überlagert. Die Lichtpunkte LP erscheinen in einer Ebene, die typischerweise deutlich näher ist als das Bild.
  • 4 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße bildgebende Einheit 1 für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes. Zu sehen ist ein senkrechter Schnitt durch die bildgebende Einheit 1. Eine Matrix 12 von Lichtquellen 13 strahlt Licht L1 in einen gewissen Raumwinkelbereich ab. Ein vor der Matrix 12 von Lichtquellen 13 angeordneter räumlicher Lichtmodulator 18 selektiert einzelne Raumwinkelelemente des von den Lichtquellen 13 abgestrahlten Lichts L1. Dies ist in 4 schematisch durch die Lichtstrahlen L2 angedeutet, die den räumlichen Lichtmodulator 18 passieren. Der räumliche Lichtmodulator 18 kann beispielsweise als Flüssigkristall-Lichtmodulator realisiert sein. Die Matrix 12 von Lichtquellen 13 kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Zwei Möglichkeiten werden nachfolgend anhand von 5 und 6 beschrieben.
  • 5 veranschaulicht schematisch die Realisierung einer Matrix 12 von Lichtquellen 13 mittels einer Matrix 14 von Mikrolinsen 15. Die Lichtquellen 13 werden hierbei aus einem kollimierten oder annähernd kollimierten Lichtstrahl LK generiert, der von einer Lichtquelle 19 erzeugt wird. Der Lichtstrahl LK wird mittels eines Strahlteilers 5 in eine Vielzahl von Strahlenbündeln SB aufgeteilt. Der Strahlteiler 5 kann dazu eine Reihe von Spiegelebenen 51 aufweisen. Er kann auch als holographisches Element realisiert werden. Die Strahlenbündel SB werden von den zugeordneten Mikrolinsen 15 jeweils auf eine räumlich kleine Fläche fokussiert. Jede dieser Flächen stellt eine Lichtquelle 13 dar. Wir schon in 4 ist vor der Matrix 12 von Lichtquellen 13 ein räumlicher Lichtmodulator 18 angeordnet. Dieser selektiert einzelne Raumwinkelelemente des von den Lichtquellen 13 ausgehenden Lichts L1, was schematisch durch die Lichtstrahlen L2 angedeutet ist.
  • 6 veranschaulicht schematisch die Realisierung einer Matrix von Lichtquellen mittels einer Matrix 16 von Mikroleuchtdioden 17, die hier direkt als Lichtquellen dienen. Auf einer Grundplatte 161 ist eine Vielzahl von Zellen 162 angeordnet, in denen jeweils eine Mikroleuchtdiode 17 verbaut ist. Bei den Mikroleuchtdioden 17 kann es sich beispielsweise um organische Leuchtdioden handeln. Benachbarte Zellen 162 sind jeweils durch einen Separator 163 voneinander getrennt. Vor der Matrix 16 von Mikroleuchtdioden 17 ist wiederum ein räumlicher Lichtmodulator 18 angeordnet. Dieser selektiert einzelne Raumwinkelelemente des von den Mikroleuchtdioden 17 emittierten Lichts L1, was schematisch durch die Lichtstrahlen L2 angedeutet ist.
  • 7 zeigt schematisch den Aufbau einer einzelnen Zelle 162 der Matrix von Mikroleuchtdioden 17. Zu sehen sind die in der Zelle 162 auf der Grundplatte 161 verbaute Mikroleuchtdiode 17, die Separatoren zu den benachbarten Zellen sowie der räumliche Lichtmodulator 18. Dieser weist eine Vielzahl von Pixeln 181 auf, durch die die gewünschte Winkelselektion und Steuerung realisiert wird. Je nach Bedarf kann das emittierte Licht L1 im Bereich eines Pixels 181 voll transmittiert werden, was auf der linken Seite durch den Lichtstrahl L2 angedeutet ist. Ebenso kann das emittierte Licht L1 abgeschwächt transmittiert werden, was auf der rechten Seite durch den Lichtstrahl L3 angedeutet ist. Schließlich kann das emittierte Licht L1 durch die Pixel 181 vollständig geblockt werden. Dies ist in 7 bei allen anderen Pixeln 181 der Fall.
  • 8 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes. Im dargestellten Beispiel ist die Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug verbaut. Der Einfachheit halber sind nur die für das Verständnis der Ausführungsform wichtigsten Elemente gezeigt. An der Oberfläche des räumlichen Lichtmodulators 18 können spekulare Reflexe aufgrund von einfallendem Störlicht auftreten. Der räumliche Lichtmodulator 18 sowie die Lichtquellenmatrix 12 sind daher so angeordnet, dass die spekularen Reflexe in eine gewünschte Richtung gelenkt werden. Diese ist so gewählt, dass die spekularen Reflexe weder direkt noch über eine Spiegelung an der Windschutzscheibe 31 die Eyebox erreichen. Insbesondere können die spekularen Reflexe in eine Lichtfalle bzw. einen Blendschutz 25 gelenkt werden.
  • 9 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes. In dieser Ausführungsform sind der räumliche Lichtmodulator 18 sowie die Lichtquellenmatrix 12 gekrümmt. Die gekrümmte Form ermöglicht es, die Reflexvermeidung auf platzsparende Weise zu realisieren, da der Blendschutz 25 deutlich kleiner ausfallen kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016224162 A1 [0006]

Claims (9)

  1. Bildgebende Einheit (1) zum Erzeugen eines Bildes für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes (VB), mit: - einer Matrix (12) von Lichtquellen (13); und - einem räumlichen Lichtmodulator (18) zum Selektieren von einzelnen Raumwinkelelementen des von den Lichtquellen (13) abgestrahlten Lichts (L1).
  2. Bildgebende Einheit (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Matrix (12) von Lichtquellen (13) mittels einer Matrix (14) von Mikrolinsen (15) aus einem kollimierten oder annähernd kollimierten Lichtstrahl (LK) erzeugt wird.
  3. Bildgebende Einheit (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Matrix (12) von Lichtquellen (13) durch eine Matrix (16) von Mikroleuchtdioden (17) gebildet wird.
  4. Bildgebende Einheit (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der räumliche Lichtmodulator (18) eine Matrix von nxm Pixeln (181) für jede der Lichtquellen (13) aufweist.
  5. Bildgebende Einheit (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der räumliche Lichtmodulator (18) gekrümmt ist.
  6. Bildgebende Einheit (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der räumliche Lichtmodulator (18) ein Flüssigkristall-Lichtmodulator ist.
  7. Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes (VB), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine bildgebende Einheit (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Erzeugen eines Bildes aufweist.
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, mit einer Steuerungseinheit (4) zum Ansteuern des räumlichen Lichtmodulators (18).
  9. Fortbewegungsmittel mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8 zum Anzeigen eines Bildes (VB) für einen Nutzer des Fortbewegungsm ittels.
DE102019201055.5A 2019-01-28 2019-01-28 Bildgebende Einheit für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes Pending DE102019201055A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019201055.5A DE102019201055A1 (de) 2019-01-28 2019-01-28 Bildgebende Einheit für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019201055.5A DE102019201055A1 (de) 2019-01-28 2019-01-28 Bildgebende Einheit für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019201055A1 true DE102019201055A1 (de) 2020-07-30

Family

ID=71524203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019201055.5A Pending DE102019201055A1 (de) 2019-01-28 2019-01-28 Bildgebende Einheit für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019201055A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022118472A1 (de) 2022-07-25 2024-01-25 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug und Bilderzeugungseinrichtung für ein Head-Up-Display

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2405543A (en) * 2003-08-30 2005-03-02 Sharp Kk Multiple view directional display having means for imaging parallax optic or display.
WO2017198713A2 (de) * 2016-05-18 2017-11-23 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur erzeugung von hologrammen
DE102016223338B3 (de) * 2016-11-24 2017-12-07 Continental Automotive Gmbh Head-Up-Display und Verfahren zum Ansteuern eines Head-Up-Displays
US20180024628A1 (en) * 2016-07-19 2018-01-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Beam steering backlight unit and holographic display apparatus including the same
DE102016224162A1 (de) 2016-12-05 2018-06-07 Continental Automotive Gmbh Head-Up-Display

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2405543A (en) * 2003-08-30 2005-03-02 Sharp Kk Multiple view directional display having means for imaging parallax optic or display.
WO2017198713A2 (de) * 2016-05-18 2017-11-23 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur erzeugung von hologrammen
US20180024628A1 (en) * 2016-07-19 2018-01-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Beam steering backlight unit and holographic display apparatus including the same
DE102016223338B3 (de) * 2016-11-24 2017-12-07 Continental Automotive Gmbh Head-Up-Display und Verfahren zum Ansteuern eines Head-Up-Displays
DE102016224162A1 (de) 2016-12-05 2018-06-07 Continental Automotive Gmbh Head-Up-Display

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022118472A1 (de) 2022-07-25 2024-01-25 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug und Bilderzeugungseinrichtung für ein Head-Up-Display
WO2024022797A1 (de) 2022-07-25 2024-02-01 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Head-up-display für ein kraftfahrzeug und bilderzeugungseinrichtung für ein head-up-display

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112017006376B4 (de) Blickfeldanzeigevorrichtung
DE19540108C2 (de) Vorrichtung zur Darstellung eines ersten Bildes in einem durch eine durchsichtige Scheibe sichtbaren zweiten Bild
DE69009569T2 (de) Blickrichtungsanzeige für Kraftfahrzeuge.
DE602004009258T2 (de) Optische Geräte insbesondere für Fernerkundung
DE112017006990B4 (de) Head-up-display-vorrichtung
WO2019238889A1 (de) Gerät zum erzeugen eines virtuellen bildes mit variabler projektionsdistanz
DE102018203292A1 (de) Anzeigebildprojektionssystem
DE102015101687A1 (de) Verfahren und Vorrichtungen zur Dateneinspiegelung
EP3807695B1 (de) Lichtwellenleiter für ein anzeigegerät
EP3807705A1 (de) Head-up-display für ein fahrzeug
DE102008020858A1 (de) Projektionssystem für ein optisches Anzeigegerät sowie Head-mounted Display mit einem solchen
DE10157605C1 (de) Projektionsvorrichtung zur Erzeugung eines Bildes
DE102016111119A1 (de) Laser-Projektionsanordnung und Verfahren zur Erzeugung virtueller Bilder
DE102020103824A1 (de) Projektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung in einem Fahrzeug
DE102019201055A1 (de) Bildgebende Einheit für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes
DE102017130376A1 (de) Anzeigevorrichtung als Head-up Display mit einfacher Eyebox-Verschiebung
DE102019133624A1 (de) Projektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug
WO2019238826A1 (de) Lichtwellenleiter für ein anzeigegerät
EP3807703B1 (de) Gerät zum generieren eines virtuellen bildes
DE102019118985A1 (de) Autostereoskopische 3D-Anzeigevorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
DE102020108124A1 (de) Kompakte Visor-Blickfeldanzeigevorrichtung mit Eyebox-Tracking
DE102019131730A1 (de) Blickfeldanzeigevorrichtung für ein Fahrzeug
WO2019238856A1 (de) Gerät zum generieren eines virtuellen bildes mit mikrolichtquellen
DE102019131732A1 (de) Projektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug
WO2019238872A1 (de) Gerät zum erzeugen eines virtuellen bildes mit feldpunktabhängiger apertur

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE