DE-102023100408-B4 - Head-up-Anzeige-System

Abstract

Ein Head-up-Anzeige-System (10), umfassend: einen Projektor (12), der zum Projizieren eines Bildes (14) ausgestaltet ist; einen Primärreflektor (16); und einen Austrittspupillenreplikator (20), wobei der Primärreflektor (16) ausgestaltet ist, ein von dem Projektor (12) projiziertes Bild (14) zu dem Austrittspupillenreplikator (20) zu reflektieren und wobei der Austrittspupillenreplikator (20) ausgestaltet ist, das projizierte Bild (14) in ein zweidimensionales Array identischer projizierter Bilder (14') mit gleicher Intensität aufzuteilen; wobei der Austrittspupillenreplikator (20) mehrere seitliche Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) und mehrere vertikale Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) umfasst, wobei die mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) ausgestaltet sind, das von dem Primärreflektor (16) reflektierte projizierte Bild (14) in ein eindimensionales Array identischer projizierter Bilder (14) mit gleicher Intensität aufzuteilen und das eindimensionale Array identischer projizierter Bilder (14) mit gleicher Intensität zu den mehreren vertikalen Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) zu reflektieren; wobei die mehreren vertikalen Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) ausgestaltet sind, das eindimensionale Array identischer projizierter Bilder (14) mit gleicher Intensität, die von den mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) reflektiert werden, in das zweidimensionale Array identischer projizierter Bilder (14) mit gleicher Intensität aufzuteilen und das zweidimensionale Array identischer projizierter Bilder (14) mit gleicher Intensität nach oben zu einer Windschutzscheibe (26) zu reflektieren; wobei jede der mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) und jede der mehreren vertikalen Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) ein zusammengesetztes Prisma (72) ist.

Inventors

• Kai-Han Chang
• Manoj Sharma
• Thomas A. Seder

Assignees

• GM Global Technology Operations LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20230110

Priority Date

20220725

Claims (5)

1. Ein Head-up-Anzeige-System (10), umfassend: einen Projektor (12), der zum Projizieren eines Bildes (14) ausgestaltet ist; einen Primärreflektor (16); und einen Austrittspupillenreplikator (20), wobei der Primärreflektor (16) ausgestaltet ist, ein von dem Projektor (12) projiziertes Bild (14) zu dem Austrittspupillenreplikator (20) zu reflektieren und wobei der Austrittspupillenreplikator (20) ausgestaltet ist, das projizierte Bild (14) in ein zweidimensionales Array identischer projizierter Bilder (14') mit gleicher Intensität aufzuteilen; wobei der Austrittspupillenreplikator (20) mehrere seitliche Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) und mehrere vertikale Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) umfasst, wobei die mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) ausgestaltet sind, das von dem Primärreflektor (16) reflektierte projizierte Bild (14) in ein eindimensionales Array identischer projizierter Bilder (14) mit gleicher Intensität aufzuteilen und das eindimensionale Array identischer projizierter Bilder (14) mit gleicher Intensität zu den mehreren vertikalen Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) zu reflektieren; wobei die mehreren vertikalen Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) ausgestaltet sind, das eindimensionale Array identischer projizierter Bilder (14) mit gleicher Intensität, die von den mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) reflektiert werden, in das zweidimensionale Array identischer projizierter Bilder (14) mit gleicher Intensität aufzuteilen und das zweidimensionale Array identischer projizierter Bilder (14) mit gleicher Intensität nach oben zu einer Windschutzscheibe (26) zu reflektieren; wobei jede der mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) und jede der mehreren vertikalen Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) ein zusammengesetztes Prisma (72) ist.
2. Head-up-Anzeige-System (10) nach Anspruch 1 , wobei das projizierte Bild (14) vom Projektor (12) auf den Primärreflektor (16) projiziert wird, vom Primärreflektor (16) auf die mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) des Austrittspupillenreplikators (20) reflektiert wird und von den mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) des Austrittspupillenreplikators (20) auf die mehreren vertikalen Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) des Austrittspupillenreplikators (20) in einer einzigen Ebene reflektiert wird.
3. Head-up-Anzeige-System (10) nach Anspruch 1 , wobei das projizierte Bild (14) von dem Projektor (12) auf den Primärreflektor (16) projiziert wird und von dem Primärreflektor (16) zu den mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) des Austrittspupillenreplikators (20) in einer ersten Ebene reflektiert wird, und das projizierte Bild (14) von den mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) des Austrittspupillenreplikators (20) zu den mehreren vertikalen Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) des Austrittspupillenreplikators (20) in einer zweiten Ebene reflektiert wird.
4. Head-up-Anzeige-System (10) nach Anspruch 1 , wobei jedes Prisma (72) ein erstes Teil (74) und ein zweites Teil (76) umfasst, wobei ein Brechungsindex des zweiten Teils (76) höher ist als ein Brechungsindex des ersten Teils (74), wobei ein auf das Prisma (72) einfallender Anteil eines Bildes (14) von einer Außenfläche (82) des ersten Teils (74) reflektiert wird und ein auf das Prisma (72) einfallender Anteil des Bildes (14) durch das erste Teil (74) und das zweite Teil (76) hindurchgeht und das zweite Teil (76) parallel zu einem Pfad des auf das Prisma (72) einfallenden Bildes (14) verlässt.
5. Head-up-Anzeige-System (10) nach Anspruch 1 , wobei die mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) in Reihe angeordnet sind und ein unterschiedliches Reflexionsvermögen aufweisen, wobei jede der mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) ausgestaltet ist, einen von dem Primärreflektor (16) reflektierten Anteil eines Bildes (14) zu den mehreren vertikalen Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) zu reflektieren und einen von dem Primärreflektor (16) reflektierten Anteil des Bildes (14) zu einer benachbarten der mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) zu übertragen, wobei eine letzte Reflexionsfläche (32D) der mehreren seitlichen Reflexionsflächen (32A, 32B, 32C, 32D) dazu ausgestaltet ist, 100% des von dem Primärreflektor (16) reflektierten Bildes (14) zu den mehreren vertikalen Reflexionsflächen (34A, 34B, 34C, 34D) zu reflektieren.

Description

Technisches Gebiet Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf ein Head-up-Anzeige-System für den Fahrer eines Fahrzeugs, zum Beispiel eines Automobils. Einführung Eine Head-up-Anzeige (englisch: head-up displays, HUD) ist in modernen Automobilen üblich geworden. HUDs projizieren nützliche Informationen wie Geschwindigkeits- und Navigationsinformationen in das Sichtfeld des Fahrers. Dadurch muss der Fahrer nicht mehr nach unten schauen, um die Anzeigen auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs abzulesen. Dadurch ist der Fahrer weniger abgelenkt und kann seinen Blick auf die Straße richten. Neue HUD-Systeme können Augmented-Reality-Bilder projizieren, zum Beispiel optimale Fahrwege oder Navigationspfeile, um Bilder zu liefern, die auf der tatsächlichen Straßenoberfläche zu sein scheinen. Leider sind HUD-Systeme mit dieser Fähigkeit so eingestellt, dass sie eine genaue Platzierung für den „nominellen Fahrer“ bieten. Um sicherzustellen, dass der Fahrer die projizierten Bilder an der richtigen Stelle auf der Fahrbahn sieht, muss die Position des projizierten Bildes angepasst werden, um unterschiedliche Höhen des Fahrzeugs und unterschiedliche vertikale Positionen der Augen des Fahrers im Verhältnis zum HUD-System zu berücksichtigen. Um das Spektrum der Fahrer zu vergrößern, die die Bilder der Head-up-Anzeige sehen können, wird bei solchen Systemen häufig ein Austrittspupillenvergrößerer/-replikator oder ein Wellenleiter verwendet, um das Sichtfeld zu erweitern. Das Bild wird in den Austrittspupillenreplikator projiziert und breitet sich dann innerhalb des Austrittspupillenreplikators aus und wird mehrfach extrahiert. Durch die mehrmalige Weiterleitung des Lichts innerhalb des Austrittspupillenreplikators wird die Pupille erweitert, so dass der Betrachter das Bild aus einem erweiterten Sichtfeld sehen kann. Zusätzlich zur Erweiterung des Sichtfelds vergrößert der Austrittspupillenreplikator auch das ursprünglich aus dem Projektor kommende projizierte Bild. Herkömmliche Austrittspupillenreplikatoren tragen am stärksten zur Gesamtgröße und -masse von HUD-Systemen bei. Die WO 2019 / 238 885 A1 beschreibt einen Lichtwellenleiter für ein Anzeigegerät sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Lichtwellenleiters. Der Lichtwellenleiter weist ein Substrat auf, auf dem eine Hologrammschicht angeordnet ist. Auf der Hologrammschicht ist eine Deckschicht angeordnet, die aus einem lichtdurchlässigen Material besteht, das einem Aushärtungsprozess unterzogen wurde. Das Substrat kann aus Glas bestehen. Alternativ besteht das Substrat ebenfalls aus einem lichtdurchlässigen Material, das einem Aushärtungsprozess unterzogen wurde. Die EP 4 300 161 A1 beschreibt ein Head-up-Display-System mit einer Anzeige, die einen Lichtstrom emittiert, der von einem Betrachter als virtuelles Bild visuell wahrgenommen wird, und einem Lichtleiterkörper, der den Lichtstrom zum lichtdurchlässigen Element leitet. Der Lichtleiterkörper umfasst eine Einfallsfläche, auf die der Lichtstrom von der Anzeige auftrifft, und eine Emissionsfläche, von der der Lichtstrom aus dem Lichtleiterkörper emittiert wird. Ein Lichtstrahl in der Mitte des von der Anzeige emittierten Lichtstroms trifft unter einem Winkel zur Normalenrichtung der Einfallsfläche des Lichtleiterkörpers auf. Der auf die Einfallsfläche des Lichtleitkörpers einfallende Lichtstrom wird in einer Ausbreitungsrichtung im Lichtleitkörper verändert, der Lichtstrom wird in eine Vielzahl von Lichtströmen in einer horizontalen Richtung des vom Betrachter visuell wahrgenommenen virtuellen Bildes repliziert, und dann werden die replizierten Lichtströme weiter in einer vertikalen Richtung des virtuellen Bildes repliziert, um von der Emissionsfläche emittiert zu werden, um den visuellen Wahrnehmungsbereich zu erweitern. Ein Lichtstrahl in der Mitte der vom Lichtleiterkörper emittierten Lichtflüsse wird in Richtung des lichtdurchlässigen Elements emittiert, während er in Bezug auf die Normalenrichtung der Emissionsfläche des Lichtleiterkörpers geneigt ist. Während die derzeitigen HUD-Systeme und -Methoden ihren Zweck erfüllen, ist es Aufgabe der Erfindung, ein neues und verbessertes Head-up-Anzeige-System, das einen Austrittspupillenreplikator enthält und die Gesamtgröße und -masse des Head-up-Anzeige-Systems reduziert, bereitzustellen. Beschreibung Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert. Gemäß der Erfindung umfasst ein Head-up-Anzeige-System einen Projektor, der zum Projizieren eines Bildes ausgestaltet ist, einen Primärreflektor und einen Austrittspupillenreplikator, wobei der Primärreflektor ein vom Projektor projiziertes Bild an den Austrittspupillenreplikator reflektiert und der Austrittspupillenreplikator das projizierte Bild in ein zweidimensionales Array identischer projizierter Bilder mit gleicher Intensität aufteilt. Der Austrittspupillenreplikator umfasst mehrere seitliche Reflexionsflächen und mehrere vertikale Reflexionsflächen, wobei die mehreren seitlichen Reflexionsflächen dazu ausge