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Head-up-Displays

Continental verbindet Realität und Virtualität

14. Juli 2014, 9:38 Uhr | Steffi Eckardt

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Die Augmentierungsebene

Die Augmentierungsebene sorgt in einem Projektionsabstand von 7,5 m vor dem Fahrer für die Anzeige von Symbolen direkt auf der Straße. Der Inhalt wird an aktuelle Verkehrsgeschehen angepasst. Inhalte dieser Ebene werden durch eine bildgebende Einheit erzeugt. Wie bei digitalen Kino-Projektoren werden die grafischen Elemente mit einem Digital Micromirror Device (DMD) realisiert. Den Kern der PGU bildet ein optischer Halbleiter mit einer Matrix aus mehreren Hunderttausend winzigen Spiegeln, die sich mit Hilfe elektrostatischer Felder einzeln kippen lassen. Die Mikrospiegelmatrix wird von drei farbigen LEDs (Rot, Blau und Grün) zeitsequentiell in schneller Folge abwechselnd beleuchtet. Die Kollimation (Parallelrichtung) des dreifarbigen Lichtes erfolgt dabei durch Umlenkspiegel mit Farbfilterfunktion (sogenannte dichroitische Spiegel). Diese Spiegel lassen das Licht je nach Farbe entweder passieren oder reflektieren es. Zeitsynchron zu der gerade beleuchtenden Farbe werden alle Mikrospiegel dieser Farbe so gekippt, dass sie das einfallende Licht durch ein Objektiv reflektieren und so als einzelne Bildpunkte dieser Farbe auf einer nachfolgenden Mattscheibe abbilden. Dies geschieht zeitsynchron für alle drei Farben. Das menschliche Auge „mittelt“ über alle drei Farbbilder auf der Mattscheibe und erhält den Eindruck eines vollfarbigen Bildes.

Von der Vorderseite der Mattscheibe aus betrachtet, entspricht der anschließende Strahlengang dem eines herkömmlichen HUD: Über einen Faltspiegel wird das Bild von der Mattscheibe auf den zweiten AR-HUD Spiegel reflektiert. Von dort erfolgt die Einspiegelung in die Frontscheibe. Die Austrittsfläche des optischen Systems für die Augmentierung hat nahezu DIN A4 Größe. Damit entsteht in der Augmentierungsebene ein Sichtfeld der Größe 10° x 4,8°, was geometrisch etwa einer Breite der augmentierbaren Sichtfläche von 130 cm und einer Höhe von 63 cm im direkten Sichtfeld entspricht. Informationen in dieser Fernebene können durch ein leichtes Absenken des Blickes des Fahrers um 2,4° abgelesen werden. Die bildgebenden Einheiten beider Ebenen, die der Status- und die der Augmentierungsebene, ermöglichen eine Darstellung mit einer an die Umgebungshelligkeit angepassten Leuchtdichte von über 10.000 cd/m2. So ist die Anzeige unter nahezu allen Umgebungslichtbedingungen gut ablesbar.

Der große Vorteil dieses Systemansatzes im Versuchsfahrzeug von Continental für ein AR-HUD mit zwei Bildebenen in verschiedenen Projektionsabständen liegt auf der Hand: In den meisten Verkehrssituationen lässt sich die Augmentierung von Inhalten direkt auf die Straße in die Fahrszenerie mittels der in 7,5 m fernliegenden Ebene verwirklichen und die in 2,4 m nahliegenden Ebene kann zur Anzeige von Statusinformationen genutzt werden.