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Optoelektronik / MEMS-Projektortechnik

Head-up-Displays

4. April 2017, 13:50 Uhr | Uli Hiller, Applikationsingenieur LED, Osram Opto Semiconductors

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Spiegelprojektion

Der zweite PGU-Ansatz verbindet einen Mikrospiegelaktor (DMD) mit einer RGB-Sequential-Color-Lichtquelle, wie bei Projektionsapplikationen. Das bildgebende DMD (Bild 4) ist ein Mikro-(Opto)-Elektro-Mechanisches-System (MEMS) mit Kippspiegel auf Bildpixelebene. Die meisten DMD-LED-Projektoren erzeugen RGB-Bilder mit der DLP-Technik (Digital Light Processing) von Texas Instruments: Das optisch gesammelte und gebündelte LED-Licht wird über dichroitische Spiegel geleitet, die nur bestimmte Wellenlängen durchlassen oder reflektieren. Durch homogenisierende Optik gelangt der Strahl auf den DMD.

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Das gesamte Kippspiegel-Array wird dort sequentiell mit rotem, grünem und blauem LED-Licht bestrahlt. Der DMD mischt die Farben auf Pixelebene durch Spiegelmodulation (An/Aus). Die sequentiellen Rot-/Grün- oder Blaubilder gelangen über die Projektionsoptik auf die Projektionsfläche. Die Farbanteile des Bildes basieren auf der Leuchtdauer der einzelnen Farben. Mit dem monochromatischen LED-Licht sättigen die Farben im projizierten Bild stark, was einen hohen Farbgamut bedingt.
Mit kompakten Bildgebern (0,3 Zoll oder 0,55 Zoll) ist ein solches Projektionssystem hinsichtlich der »Étendue« limitiert: Nur Licht aus einer Teilfläche der LED kann auf den DMD gebracht werden. Die HUD-Helligkeit wird daher nicht mit Vergrößerung der LED-Fläche sondern nur über die Leuchtdichte variiert. Dazu sind spezielle hochstromfähige Chiptechniken notwendig: Der grüne Farbkanal wird zur Effizienzsteigerung mit einer blauen LED in grüner Vollkonversion bespielt. Das maximale Sichtfeld liegt für ein DMD-HUD bei 10×6 Grad (DLP mit 0,3 Zoll) oder bei 20×10 Grad (0,55 Zoll). Ein DMD ist deutlich effizienter als ein LCD-HUD und hat einen wesentlich größeren Farbgamut. Temperatur und Zwischenbildebene sind Limitierungen.