Optoelektronik / MEMS-Projektortechnik Head-up-Displays

Bild 4: Funktionsweise des DMD-Systems schematisch (links) und praktisch bei der Darstellung eines projizierten Bildes (rechts).

Head-up-Displays sind probate Mittel um Zustandsinformationen prozessbegleitend im Anwenderblickfeld zu platzieren. Verwendung finden sie zunächst bei der Anzeige von Fahrzeug- und Verkehrsdaten. Im Folgenden werden drei unterschiedliche Varianten des Head-up-Display-Aufbaus vorgestellt.

Ein Head-up-Display-System (HUD) erzeugt ein lediglich in der sogenannten Eye-Box sichtbares virtuelles Bild. Im Automotive-Einsatz befindet sich dieses virtuelle Bild knapp oberhalb der Motorhaube in etwa 2,5 m Abstand zum Fahrzeuglenker. Der Fahrer muss bei dieser Form der Informationsanzeige seinen Blick nicht mehr vom Horizont auf ein Kombiinstrument senken: Damit sinkt der Akkomodationsaufwand für das Auge,   es wird weniger gereizt. Ähnliche Effekte sind im industriellen, Info- und Entertainmenteinsatz zu erwarten.

HUD-Projektionsfläche im Automobil

Es gibt zwei Möglichkeiten, HUDs in das Fahrzeug zu integrieren: Als direkte Reflexion an der Windschutzscheibe oder Projektionsfläche an einer speziellen »Combiner«-Scheibe zwischen Fahrer und Windschutzscheibe (Bild 1). Den prinzipiellen Aufbau an der Windschutzscheibe zeigt Bild 2.
Das HUD-System ist hinter dem Instru­mentencluster in der Informationstafel des Armaturenbretts versenkt.

Das in der bildgebenden Einheit (PGU) generierte Bild, wird über einen planen asphärischen Spiegel und die Windschutzscheibe ins Fahrerauge gespiegelt. Die Scheibe ist dabei Teil des optischen Gesamtsystems.

Der asphärische Spiegel vergrößert das Bild zugunsten kompakter Systemgrößen und kompensiert die Bildverzerrung, die wegen der Wölbung der Windschutzscheibe entsteht. Die Bildentzerrung kann in der PGU, zur Kompensation von Fertigungsungenauigkeiten feinjustiert werden. Zur Anpassung an die Fahrergröße muss der Spiegel drehbar sein. Mit der Reflexion des Bildes an die Innen- und Außenseite der Scheibe entsteht zunächst ein doppeltes Bild. Zur Reduktion müssen beide Bilder auf der Netzhaut abgeglichen werden. Hierfür wird ein laminierter Scheibenverbund mit spezieller keilförmiger Folie verwendet. Die beiden Bilder werden mit einer so bewirkten gegenseitigen Verkippung aus Fahrerperspektive deckend zusammengeführt. Der Einfallswinkel ist allerdings nur bei einer bestimmten Größe des Fahrers ausgezeichnet. Weil in der Fahrzeugproduktion solche Spezial­anfertigungen wie der Scheibenverbund kostenintensiv sind, bietet sich alternativ die Projektion auf eine »Combiner«-Scheibe an. Dies ist eine Scheibe definierter Größe und Krümmung,  im Fahrzeug wird sie vor der Windschutzscheibe montiert.