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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE4409398 C2
Publication typeGrant
Application numberDE19944409398
Publication date12 Jun 1997
Filing date18 Mar 1994
Priority date18 Mar 1993
Also published asDE4409398A1, US5504622
Publication number19944409398, 944409398, DE 4409398 C2, DE 4409398C2, DE-C2-4409398, DE19944409398, DE4409398 C2, DE4409398C2, DE944409398
InventorsKohki Oikawa, Tomonari Ishikawa
ApplicantKansei Kk
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Head-Up-Display-System Head-up display system translated from German
DE 4409398 C2
Abstract  available in
Claims(4)  translated from German
1. Head-Up-Display-System für die Verwendung in einem Motorfahrzeug mit einer gekrümmten Frontscheibe, einer in der gekrümmten Frontscheibe gebildeten, reflektierenden Fläche, einer Bildinformation wie Zeichen oder Markierungen, einem Projektor zum Projizieren der Bildinformation, wobei die vom Projektor projizierte Bildinformation von der re flektierenden Fläche in eine Richtung reflektiert wird, in der das Augenpaar einer in dem Motorfahr zeug fahrenden Person vorhanden ist, um die Bild information vor der Frontscheibe darzustellen, und einem am Projektor befestigten Mittelspiegel, der die Bildinformation zur reflektierenden Fläche reflektiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Mit telspiegel ( 6 ) einen Bereich der parabolischen, reflektierenden Fläche im Abstand von einer Haupt achse (T) eines parabolischen Spiegels ( 15 ) ent hält. 1. Head-up display system for use in a motor vehicle with a curved windscreen, a formed in the curved windshield, reflective surface, image information such as characters or marks, a projector for projecting the image information, the projector screen information is reflected by the re inflected surface in a direction in which the pair of eyes of a in the motor driving tool moving person is present to represent the image information in front of the windscreen, and attached to the projector means mirror that reflects the image information to the reflecting surface, characterized in that the telspiegel with (6) a portion of the parabolic reflecting surface at a distance from a main axis (T) holds a parabolic mirror (15) ent.
2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Instrumententafel ( 1 ), innerhalb welcher der Projektor ( 3 ) angeordnet ist. 2. System according to claim 1, characterized by an instrument panel (1), within which the projector (3) is arranged.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die reflektierende Fläche ( 5 ) halb durchlässig ist. 3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the reflecting surface (5) is semi-permeable.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich ( 18 ) der parabolischen, reflektie renden Fläche eine erste gekrümmte Oberfläche ( 18 b) mit schwacher Krümmung in Übereinstimmung mit dem Bereich der Frontscheibe mit starker Krüm mung und eine zweite gekrümmte Oberfläche ( 18 a) mit starker Krümmung in Übereinstimmung mit dem Bereich der Frontscheibe mit schwacher Krümmung enthält. 4. System according to claim 3, characterized in that the region (18) of the parabolic, reflec-generating surface, a first curved surface (18 b) with a weak curvature in accordance with the area of the windshield with a strong Krüm insulation and a second curved surface ( 18 a) having high curvature in accordance with the area of the windshield with a weak curvature.
Description  translated from German

Die Erfindung betrifft ein Head-Up-Display (HUD)-System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a head-up display (HUD) system according to the preamble of claim 1.

Es sind ein HUD-System zur Verwendung in einem Motor fahrzeug bekannt, bei welchem eine Bildinformation wie Zeichen oder Markierungen vor einer Frontscheibe eines Motorfahrzeuges in überlappender Beziehung mit dem Vor dergrund dargestellt wird. There are a HUD system for use in a motor vehicle is known, in which an image information such as characters or marks shown in front of a windshield of a motor vehicle in an overlapping relationship with the front of foreground. Die in Fig. 1 gezeigte Kon struktion ist beispielsweise für diesen Typ eines HUD-Systems bekannt. The con struction shown in Fig. 1 is known, for example, for this type of HUD system.

In Fig. 1 sind eine Instrumententafel 1 und eine Front scheibe 2 eines Motorfahrzeuges wiedergegeben. In FIG. 1, an instrument panel 1 and a front wheel 2 of a motor vehicle are shown. Eine Projektionsvorrichtung 3 ist innerhalb der Instrumen tentafel 1 angeordnet. A projection device 3 is arranged inside the Instrumen tentafel 1. Dieser Projektor 3 enthält eine Meßgeräte-Anzeige 4 zur Anzeige einer Fahrzeuginforma tion für den Fahrer. This projector 3 includes a display measuring 4 to display a vehicle informa tion for the driver. Diese Meßgeräte-Anzeige 4 umfaßt zum Beispiel unter anderem eine helle fluoreszierende Zeichenanzeigeröhre (VFD) und eine Flüssigkristallan zeige (LCD). These meters display 4 includes, for example, but a bright fluorescent character display tube (VFD) and a liquid-crystal display (LCD). Ein Kombinator 5 ist durch Beschichten auf der Frontscheibe 2 gebildet. A combiner 5 is formed by coating on the windshield 2. Der Kombinator 5 ist eine halbdurchlässige reflektierende Fläche mit einem Refle xionsgrad von beispielsweise 25% bis 50%. The combiner 5 is a semitransparent reflective surface with a refle xionsgrad, for example, 25% to 50%. Der Projek tor 3 enthält weiterhin einen ebenen Spiegel, der als ein Mittelspiegel 6 dient. The projek tor 3 also contains a plane mirror, which serves as a medium level 6. Die in der Meßgeräte-Anzeige 4 angezeigte Bildinformation (Fahrzeuggeschwindigkeit usw.), wie Zeichen oder Markierungen, wird von dem ebenen Spie gel 6 reflektiert und durch eine transparente Ab deckung 7 zur Verhinderung von Staub zum Kombinator 5 geleitet. The displayed in the gauges display 4 image information (vehicle speed, etc.) as signs or markings is reflected from the flat Spie gel 6 and cover with a transparent From 7 headed for preventing dust to combiner 5. Diese Bildinformation wird dann vom Kombi nator 5 in eine Richtung reflektiert, in der ein Au genpaar einer im Motorfahrzeug fahrenden Person (z. B. der Fahrer) vorhanden ist. This image information is then ordinator of 5 Combi reflected in a direction in which an au pair of genes of a moving motor vehicle in person (z. B. the driver) is available. Die im Motorfahrzeug fah rende Person kann die Bildinformation visuell erken nen, als ob sich die Bildinformation (dargestellt durch die Bezugszahl 8 ) vor dem Sitz des Fahrers, dh vor der Frontscheibe 2 vorhanden wäre. The engine in the vehicle fah-saving person can erken the image information visually NEN, as if the image information (indicated by the reference numeral 8) of the driver's seat, that would be present in front of the windshield 2. Mit ande ren Worten, es wird ein virtuelles Bild 8 der Bild information vor der Frontscheibe 2 gebildet. With ande ren words, there is formed a virtual image 8 of the image information in front of the windscreen 2.

In dem Fall, in welchem die Frontscheibe 2 eine ebene Glasscheibe ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Bildinformation 9 , selbst wenn sie von der Front scheibe 2 reflektiert wird, nicht verzerrt, gem. In the case in which the front wheel 2 is a planar sheet of glass, as shown in Fig. 2, the image information is 9, even if it is reflected from the windshield 2, not distorted, gem. dem Prinzip der Reflexion (dh die Bildinformation wird visuell in einem nicht verzerrten Zustand erkannt). Fig. 2 zeigt das linke Auge 10 und das rechte Auge 11 der im Motorfahrzeug fahrenden Person, sowie ein vir tuelles Bild 9 ′ - entsprechend der Bildinformation 9 . .. the principle of reflection (ie, the image information is detected visually in a non-distorted state) Figure 2 shows the left eye 10 and right eye 11 of traveling in motor vehicle person, as well as a vir tual image 9 '- according to the image information. 9

Tatsächlich hat die Frontscheibe 2 jedoch eine Kon figuration, die Dreidimensional gekrümmt ist und wie ein konkaver Spiegel funktioniert (s. Fig. 3 und 4). In fact, the front wheel 2 has a configuration, however, Kon, the three-dimensionally curved and works as a concave mirror (s. Fig. 3 and 4). Gegenüberliegende Seitenbereiche der Frontscheibe 2 haben in Seitenrichtung eine proportional zunehmende Krümmung zu ihren Seitenkanten hin. Opposite side portions of the front wheel 2 have laterally a proportional increase in curvature to their side edges. In gleicher Weise haben entgegengesetzte Seitenbereiche der Frontschei be 2 in vertikaler Richtung eine proportional zuneh mende Krümmung zu der oberen und unteren Kante. In the same manner opposite side portions of the front Schei have 2 be in the vertical direction proportional increas ing curvature to the upper and lower edge. Ande rerseits hat ein mittlerer Bereich, der Frontscheibe 2 eine im allgemeinen konstante Krümmung. Ande hand, a central region, the front wheel 2 has a generally constant curvature. In dem Fall einer derart gekrümmten Frontscheibe 2 sei hier an genommen, daß eine von einem Punkt Q auf der Bildin formation 9 emittierter Lichtstrom P1 in einem Reflexions bereich R1 der Frontscheibe 2 reflektiert wird und auf das linke Auge 10 fällt. In the case of such a curved front plate 2 is taken here that a beam emitted from a point Q on the formation Bildin 9 luminous flux is reflected P1 in a reflection region R1 of the front wheel 2 and is incident on the left eye 10. Zu dieser Zeit wird ein von dem einen Punkt Q emittierter Lichtstrom P2 von der Frontscheibe 2 reflektiert und fällt auf das rechte Auge 11 , das sich in derselben Höhe wie das linke Auge 10 befindet. At this time, a beam emitted from a point Q luminous flux P2 of the front wheel 2 is reflected and is incident on the right eye 11, which is located in the same height as the left eye 10. Ein Reflexionsbereich auf der Frontscheibe 2 für diesen Lichtstrom P2 wird durch R2 dargestellt. A reflection area on the windshield 2 for this luminous flux P2 is represented by R2. Die Krümmung der Frontscheibe 2 nimmt zu ihren Kanten hin proportional stärker zu. The curvature of the windshield 2 increases their edges towards proportionally greater. Demgemäß ist der Reflexionsbereich R2 höhenmäßig gegenüber dem Reflexionsbereich R1 versetzt. Accordingly, the reflection region R2 is in height offset from the reflection region R1.

In Fig. 4 wird die Größe der höhenmäßigen Versetzung zwischen dem Reflexionsbereich R1 und dem Reflexions bereich R2 durch H dargestellt. In Fig. 4 the size of the elevational displacement between the reflection region R1 and the reflection region R2 is represented by H. Die Verzerrung (Vergrößerung) der Bildinformation, wenn sie durch das linke Auge 10 , das sich auf der Seite, wo die Krümmung der Frontscheibe 2 klein ist, betrachtet wird, ist, wenn sie überhaupt auftritt, vernachläs sigbar, da die Frontscheibe 2 fast als eine Ebene angesehen werden kann. The distortion (enlargement) of the image information when it is through the left eye 10, which is located on the side where the curvature of the front wheel 2 is small, consider if it occurs at all, vernachläs ligible because the windshield 2 almost as a level can be considered. Jedoch ist die Verzerrung (Vergrößerung) der Bildinformation, wenn sie durch das rechte Auge 11 , das sich auf der Seite befindet, wo die Krümmung der Frontscheibe 2 groß ist, ziemlich vergrößert, da die Frontscheibe 2 stark wie ein kon kaver Spiegel wirkt. However, the distortion (enlargement) of the image information when, quite enlarged by the right eye 11, which is located on the side where the curvature of the windshield 2 is large, because the front wheel 2 strong as a con Kaver mirror effect.

Als Folge hiervon, wie schematisch in Fig. 5 gezeigt ist, wird ein von der Bildinformation 9 herrührendes virtuelles Bild auf der Seite des linken Auges 10 visuell wie durch das Bezugszeichen 9 a dargestellt und auf der Seite des rechten Auges, 11 wie durch das Bezugszeichen 9 b dargestellt, erkannt. Thereof as a result, as shown schematically in FIG. 5 is shown a herrührendes of the image information 9 virtual image on the side of the left eye 10 is visually shown by the reference numeral 9 a and on the side of the right eye, 11 as indicated by reference numeral 9 b, respectively, detected. Mit anderen Worten, die in dem Motorfahrzeug fahrende Person sieht zwei sich überlappende virtuelle Bilder (Dop pelbild) 9 a und 9 b, die vertikal und horizontal ver setzt und verzerrt sind. In other words, the driving in the motor vehicle person sees two overlapping virtual images (Dop pelbild) 9 a and 9 b, which is vertically and horizontally and ver are distorted. In diesem Fall kann die ho rizontale Versetzung der virtuellen Bilder 9 a und 9 b durch die Funktion des Gehirns der auf die virtuellen Bilder sehenden Person korrigiert werden. In this case, the ho zontal displacement of the virtual images 9 a and 9 b are corrected by the function of the brain of the virtual images seen on person. Jedoch ist es unmöglich, daß die vertikale Versetzung der virtu ellen Bilder 9 a und 9 b durch die Funktion des Gehirns korrigiert wird. However, it is impossible that the vertical displacement of virtu ellen pictures 9 a and 9 b is corrected by the function of the brain. Als Folge hat die in dem Motorfahr zeug fahrende Person die Neigung zu einem unangeneh men Empfinden, wie Augenermüdung, Unwohlsein oder dergl. As a result, in the motor driving convincing propelled person has a tendency to a unangeneh men feeling like eye fatigue, discomfort, or the like.

Um die höhenmäßige Versetzung der virtuellen Bilder 9 a und 9 b zu korrigieren, kann die Verwendung eines kugelförmigen, konkaven Spiegel 12 als mittlerer Spiegel 6 in Betracht gezogen werden, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. The heightwise displacement of the virtual images and to correct 9 a 9 b, the use of a spherical concave mirror 12 can be considered as a medium mirror 6 into consideration, as shown in Figs. 6 and 7. Wenn jedoch der konkave Spiegel 12 verwendet wird, besteht die Möglichkeit, daß die abbildende Stelle proportional stark versetzt wird, wenn sie sich von einer optischen Achse 0 entfernt. However, if the concave mirror 12 is used, it is possible that the imaging point is disproportionately displaced when it moves away from an optical axis 0. Dh, der konkave Spiegel 12 hat im allgemeinen eine solche optische Eigenschaft, wie Aberration. That is, the concave mirror 12 has such an optical property, such as aberration in general. Insbeson dere laufen parallele Strahlen S1 nahe der optischen Achse 0 an einer Stelle nahe eines Brennpunktes f zusammen. In particular run parallel beams S1 near the optical axis 0 at a point near a focal point f together. Andererseits laufen parallele Strahlen S2, die von der optischen Achse 0 entfernt sind, an einer vom Brennpunkt f weiter wegliegenden Stelle zusammen. On the other hand, running parallel rays S2 that are away from the optical axis 0 together at a focal point of f further wegliegenden site. Demgemäß kann, obgleich die höhenmäßige Versetzung des Bildes durch den konkaven Spiegel 12 beseitigt werden kann, die Verzerrung des Bildes nicht entfernt werden. Accordingly, although the heightwise displacement of the image can be eliminated by the concave mirror 12, the distortion of the image not be removed. In Fig. 6 bedeutet das Bezugszeichen C die Mitte der Krümmung des konkaven Spiegels 12 . In FIG. 6, reference numeral C denotes the center of curvature of the concave mirror 12th In Fig. 7 sind ein Gegenstand 13 und ein virtuelles Bild 14 des Gegenstands 13 , das durch die Funktion des konkaven Spiegels 12 gebildet wird, gezeigt. In FIG. 7, an article 13, and a virtual image 14 of the object 13, which is formed by the function of the concave mirror 12 is shown.

Es wird auch in Betracht gezogen, die höhenmäßige Ver setzung des Doppelbildes durch Verwendung eines konve xen Spiegels zu beseitigen (beispielsweise japanische Patentanmeldung Nr. Hei 2-167507 vom 26. Juli 1990, Offenlegungsschrift Nr. Hei 4-56633). It is also contemplated to eliminate the height moderate Ver tion of the double image by using a konve xen level (for example, Japanese Patent Application Nos. Hei 2-167507 of 26 July 1990, published patent application Nos. Hei 4-56633). Jedoch hat diese Vorrichtung den Nachteil, daß die Bildinformation auf grund der optischen Eigenschaften der konvexen Linse nicht an einer entfernten Stelle dargestellt werden kann. However, this device has the disadvantage that the image information on the basis of the optical properties of the convex lens can not be displayed at a remote location.

Aus der DE 37 12 663 A1, der EP-0 420 195 A2 und der EP-0 321 149 A2 ist jeweils bekannt, durch gekrümmte Windschutzscheiben bei HUD-Systemen bewirkte Versetzun gen und Verzerrungen der Bilder durch entsprechende optische Kompensationselemente zu beseitigen. DE 37 12 663 A1, which is known in each case EP 0420195 A2 and EP 0321149 A2 by curved windshields HUD systems caused Versetzun conditions and to eliminate distortions of the images by appropriate optical compensation elements. Gemäß DE 37 12 663 A1 erfolgt eine derartige Kompensation entweder durch eine entsprechend geschliffene Abbil dungslinse bzw. Spiegel, die das Objekt in einer be stimmten Entfernung vor dem Auge abbilden und gleich zeitig die Abbildungsfehler, die durch die Frontscheibe entstehen, korrigieren, oder durch einen entsprechend geschliffenen Spiegel oder ein holografisches Element, das nur die Scheibenkrümmung korrigiert, oder einen Planspiegel bzw. holografischen Planspiegel, der gebo gen wird. According to DE 37 12 663 A1 is performed such compensation, either making lens by a suitably polished Abbil or mirrors that reflect the object in a establishing certain distance from the eye and simultaneously the aberrations that arise through the windshield, correct, or by a according polished mirror or a holographic element that corrects only the curvature of the window, or a plane mirror or holographic plane mirror is gebo conditions. Der Form der Windschutzscheibe entsprechend geschliffene Spiegel haben jedoch den Nachteil, daß sie in der Herstellung sehr aufwendig sind und der jeweili gen Windschutzscheibe genau angepaßt sein müssen. However, the shape of the windshield according etched mirrors have the disadvantage that they are very expensive to produce and the respec conditions windshield must be matched exactly. Dies ist besonders ungünstig, da die Windschutzscheiben nicht standardisiert sind und jeder Fahrzeugtyp eine eigene Windschutzscheibe verwendet. This is particularly unfortunate because the windshields are not standardized and each type of vehicle uses its own windshield. Darüber hinaus kann die grundlegende Form der reflexierenden Fläche bei einer direkten Anpassung an die Windschutzscheibe nur anhand einer Berechnung bezüglich eines Augenpunktes bestimmt werden. Moreover, the basic shape of the surface reflexierenden be determined at a direct adaptation to the windscreen by means of a calculation only with respect to an eye point. Es ist daher schwierig, die Versetzun gen und Verzerrungen im gesamten Augenbereich zu besei tigen. It is therefore difficult to Versetzun conditions and distortions in the entire eye area to besei term.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Head-Up-Display-System für die Verwendung in einem Motorfahrzeug zu schaffen, das in der Lage ist, eine Bildinformation an einem entfernten Ort darzustellen und das auch in der Lage ist, eine höhenmäßige Verset zung (höhenmäßige Parallaxe) eines Doppelbildes und die durch eine gekrümmte Konfiguration der Frontscheibe des Fahrzeuges bewirkte Verzerrung des Bildes weitmöglichst zu beseitigen, ohne daß hierfür speziell an die jewei lige Windschutzscheibe angepaßte optische Elemente ver wendet werden müssen. It is therefore the object of the present invention to provide a head-up display system for use in a motor vehicle, which is capable of displaying image information in a remote location and that is also capable of a heightwise Verset tion (height moderate parallax) to eliminate as far as possible a double image and caused by a curved configuration of the front windscreen of the vehicle distortion of the image, without requiring specially adapted to establish their windshield optical elements ver used to be.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Merk mal des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 in Ver bindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs dieses An spruchs. The object is achieved by the shopping times of the characterizing part of claim 1 in United conjunction with the features of the preamble to this entitlement. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungs gemäßen Systems ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous developments of the inventive system result from the dependent claims.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe ein Head-Up-Display-System für die Verwendung in einem Motorfahrzeug mit According to the present invention is to solve this problem, a head-up display system for use in a motor vehicle
einer gekrümmten Frontscheibe, a curved windscreen,
einer in der gekrümmten Frontscheibe gebildeten, re flexierenden Fläche einer Bildinformation wie Zeichen oder Markierungen, formed in a curved windscreen, re flexierenden area of image information such as characters or marks,
einem Projektor zum Projizieren der Bildinformation, a projector for projecting said image information,
wobei die vom Projektor projizierte Bildinformation von der reflexierenden Fläche in eine Richtung reflektiert wird, in der das Augenpaar einer in dem Motorfahrzeug fahrenden Person vorhanden ist, um die Bildinformation vor der Frontscheibe darzustellen, und the projector screen information is reflected from the surface reflexierenden in a direction in which the pair of eyes in which a moving motor vehicle person is present to represent the image information in front of the windscreen, and
einem am Projektor befestigten Mittelspiegel, der die Bildinformation zur reflexierenden Fläche reflektiert, vorgesehen, bei welchem der Mittelspiegel einen Bereich der parabolischen, reflexierenden Fläche im Abstand von einer Hauptachse eines parabolischen Spiegels ent hält. a means attached to the projector mirror which reflects the image information to reflexierenden surface provided in which the central region of the parabolic mirrors a, reflexierenden surface at a distance from a main axis of a parabolic mirror holding ent.

Bei diesem System ist eine Anpassung der Form des Mit telspiegels an die jeweilige Windschutzscheibe nicht erforderlich. In this system, an adaptation of the shape of the With telspiegels to the respective windscreen is not required. Es ist ausreichend, hierfür einen Teil eines parabolischen Spiegels, der einen Abstand von dessen Hauptachse aufweist, zu verwenden. It is sufficient for this purpose to use a portion of a parabolic mirror, which has a distance from the main axis. Für unter schiedlich gekrümmte Windschutzscheiben können unter schiedliche Teile desselben Parabolspiegels eingesetzt werden. For under differently curved windscreens of the same parabolic mirror can be used in different parts. Es braucht somit kein der jeweiligen Form der Windschutzscheibe besonders angepaßter Spiegel herge stellt zu werden, sondern es reicht die Herstellung nur eines Parabolspiegels aus, um der Vielzahl unterschied licher Windschutzscheiben zu genügen. There thus need be no the respective shape of the windscreen is particularly adapted Herge mirror, but it is sufficient to manufacture only a parabolic mirror in order to satisfy the plurality difference Licher windshields. Weiterhin kann bei der Verwendung einer parabolischen Reflexionsfläche außerhalb der optischen Hauptachse des Parabolspiegels deren rechnerische Bestimmung in einfacher Weise erfol gen und es bereitet auch keine Schwierigkeiten, Verzer rungen und Doppelbilder im gesamten Augenbereich zu verhindern. Furthermore, when using a parabolic reflecting surface outside the main optical axis of the parabolic mirror can their computational determination suc conditions in a simple way and it gives no trouble, distortion free and prevent double vision in the entire eye area.

Vorzugsweise enthält der Bereich der parabolischen, reflexierenden Fläche eine erste gekrümmte Oberfläche mit einer schwachen Krümmung, entsprechend dem Bereich der Frontscheibe, der eine starke Krümmung hat und eine zweite gekrümmte Oberfläche mit einer starken Krümmung, entsprechend dem Bereich der Frontscheibe, der eine schwache Krümmung hat, so daß die Verzerrung der Bild information aufgrund der Krümmungsdifferenz der Front scheibe korrigiert wird und eine höhenmäßige Versetzung eines Doppelbildes, die auftreten kann, wenn die Bild information durch das Augenpaar der im Motorfahrzeug fahrenden Person betrachtet wird, korrigiert wird. Preferably, the area of the parabolic, reflexierenden surface includes a first curved surface having a small curvature, corresponding to the area of the windscreen, which has a strong curvature and a second curved surface having a strong curvature, corresponding to the area of the windscreen, which has a weak curvature so that the distortion of the image information is corrected disc due to the difference in curvature of the front and a height moderate displacement of a double image, which can occur if the image information is viewed through the eyes pair of traveling in motor vehicle person is corrected.

Bei dem Head-Up-Display-System nach der vorliegenden Erfindung für die Verwendung in einem Motorfahrzeug gibt, wenn die Frontscheibe und der Bereich der parabo lischen, reflektierenden Fläche als ein einheitliches optisches, reflektierendes Teil betrachtet werden, je der Teil der reflektierenden Fläche insgesamt dieselbe Vergrößerungskraft wieder und daher kann die Verzerrung der Bildinformation korrigiert werden. In the head-up display system according to the present invention for use in a motor vehicle is when the front wheel and the area of parabo metallic, reflecting surface are considered as a unitary optical, reflective portion, each of the portion of the reflective surface of a total of same magnification power again and therefore the distortion of the image information can be corrected. Auch kann aufgrund der Anordnung, daß der Bereich der parabolischen, reflektierenden Fläche den ersten Bereich mit einer schwachen Krüm mung und den zweiten Bereich mit einer starken Krüm mung enthält, die höhenmäßige Versetzung des Doppel bildes, die auftreten kann, wenn die Bildinformation durch das Augenpaar betrachtet wird, korrigiert wer den, indem die Position des Bereichs der paraboli schen, reflektierenden Fläche derart geeignet einge stellt wird, daß der von einem Punkt auf der Bildin formation emittierte Lichtstrahl von den Bereichen gleicher Höhe der Frontscheibe reflektiert wird, um in das Augenpaar einzutreten. Also, due to the arrangement that the area of the parabolic reflecting surface contains the first area with a weak Krüm determination and the second region with a strong Krüm tion, the height moderate displacement of the double image, which can occur if the image information by the pair of eyes is considered corrected who the by the position of the area of the paraboli's reflective surface such suitable been represents is that the formation of a point on the Bildin emitted light beam from the portions of equal height of the front screen is reflected to enter into the pair of eyes , Auf Dauer gesehen be deutet dies, daß ein Stück der Bildinformation durch die Funktion des Gehirns der die Bildinformation be trachtenden Person erkannt wird, und daher kann sol ches unangenehme Empfinden, wie Augenmüdigkeit, Un wohlsein oder dergl., das bei der im Motorfahrzeug fahrenden, die Bildinformation betrachtenden Person auftreten kann, vermieden werden. In the long seen be, this means that a piece of the image information by the brain function of the image information be tracht person recognized, and therefore sol Ches unpleasant feelings such as eye fatigue, Un can malaise or the like. That when traveling in motor vehicle, the image information person viewing experience can be avoided.

Weiterhin kann bei dem Head-Up-Display-System nach der vorliegenden Erfindung für die Ver wendung bei einem Motorfahrzeug die Bildinformation an einem entfernten Ort dargestellt werden. Furthermore it can be shown at a remote location at the head-up display system according to the present invention for use in a motor vehicle Ver the image information.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren darstellten Ausführungsbeispiels näher erläu tert. The invention will, by way of tert erläu represented in the figures exemplary embodiment. Es zeigen: In the drawings:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht der allgemeinen Ausbildung eines bekannten Head-Up-Display-System für die Verwendung bei einem Motorfahrzeug, Fig. 1 is a cross-sectional view of the general formation of a well-known head-up display system for use in a motor vehicle,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines reflek tierenden Zustandes einer Bildinformation auf einem als Frontscheibe dienenden ebenen Spiegel, Fig. 2 is a schematic representation of a state of a reflector animal forming image information on a disc serving as the front plane mirror,

Fig. 3 eine Perspektivansicht, die einen reflek tierenden Zustand in Head-Up-Display-System nach Fig. 1 wiedergibt, Fig. 3 is a perspective view representing a state in animal reflector head-up display system of Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung, die eine reflexierende Bedingung einer Bildinforma tion durch eine Frontscheibe wiedergibt, Fig. 4 is a schematic diagram tion a reflexive condition of an image Informa reproduces through a windscreen,

Fig. 5 eine erläuternde Darstellung zur Erklärung einer Positionsversetzung (Diskrepanz) zwi schen zwei überlappenden Bildern (Doppel bild) aufgrund der Differenz in der Krüm mung der Frontscheibe, FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a position offset (discrepancy) between between two overlapping images (double image) determination due to the difference in the Krüm the windscreen,

Fig. 6 eine erläuternde Darstellung zur Erklärung möglicher Schwierigkeiten, die auftreten, wenn ein kugelförmiger, konkaver Spiegel als Mittelspiegel verwendet wird, Fig. 6 is an explanatory diagram for explaining potential difficulties which arise when a spherical concave mirror is used as mirror means,

Fig. 7 eine Darstellung der Abbildungsbeziehung (oder Bedingung) durch den konkaven Spiegel nach Fig. 6, Fig. 7 is an illustration of mapping relationship (or condition) by the concave mirror shown in FIG. 6,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Ausbil dung eines wichtigen Teils eines Head-Up-Display-System für die Verwendung in einem Motorfahrzeug gem. Fig. 8 is a schematic representation of the formation of a gem Ausbil important part of a head-up display system for use in a motor vehicle. einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, an embodiment of the invention,

Fig. 9 eine erläuternde Darstellung zur Erklärung der optischen Eigenschaften eines Parabol spiegels, FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the optical properties of a parabolic mirror,

Fig. 10 eine erläuternde Darstellung zur Erklärung eines Teil des Parabolspiegels, der durch Wegschneiden eines Teils des Parabolspie gels nach der Erfindung erhalten und als der Mittelspiegel verwendet wird und FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a part of the parabolic mirror, the gel obtained according to the invention by cutting away a portion of the Parabolspie and used as the mirror means and

Fig. 11 eine erläuternde Darstellung zur Erklärung eines Bildes einer Bildinformation, bei dem Verzerrungen und eine vertikale (oder hö henmäßige) Positionsversetzung beseitigt sind. Fig. 11 eliminates an explanatory diagram for explaining an image of image information with the distortion and a vertical (or hö henmäßige) position offset.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Vor richtung zur Anzeige in Kopfhöhe für die Verwendung in einem Motorfahrzeug gem. In the following, an example is a gem ago device for display at head height for use in a motor vehicle. der vorliegenden Erfin dung mit Bezug auf die Fig. 8 bis 11 beschrieben. of the present inven tion, with reference to Figs. 8 to 11 described.

In Fig. 8 werden gleiche Elemente, wie diejenigen des Standes der Technik mit gleichen Bezugszeichen ver sehen und auf ihre Beschreibung verzichtet. In Fig. 8 the same elements as those of the prior art with the same reference characters will see ver and their descriptions are omitted. Die Tei le, die sich vom Stand der Technik unterscheiden, werden nachfolgend beschrieben. The TEI le, which differ from the prior art, are described below.

In den Head-Up-Display-System für die Verwendung in einem Motorfahrzeug gem. In the head-up display system for use in a motor vehicle gem. der Erfindung besteht der Mittelspiegel 6 aus einem Teil eines pa rabolischen Spiegels 15 , der in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist. the invention, the mirror means 6 of a part of a pa rabolischen mirror 15 shown in Figs. 9 and 10. Aufgrund seiner optischen Eigenschaften wandelt der parabolische Spiegel 15 den von einem Brennpunkt F auf eine Hauptachse T kommenden Licht strom in parallele Strahlen um und reflektiert diese. Because of its optical properties of the parabolic mirror 15 converts the coming from a focal point F on a main axis T light stream into parallel beams by and reflects this. Wenn diese Eigenschaft des parabolischen Spiegels 15 benutzt wird, ist es im Prinzip möglich, eine Bild information ohne Erzeugung einer Aberration vorzuse hen. If this property of the parabolic mirror 15 is used, it is possible, in principle, image information without generating an aberration should be planned. Dh die Bildinformation wird ohne Verzerrungen geschaffen. Fig. 9 zeigt weiterhin einen im Brenn punkt F des parapolischen Spiegels 15 angeordneten Gegenstand 16 und ein virtuelles Bild 17 dieses Ge genstandes. That is, the image information is provided without any distortion. Fig. 9 shows a further arranged in the combustion point F of the para poli rule mirror 15 article 16 and a virtual image 17 of this Ge assets tandes.

Jedoch ist die Krümmung der Frontscheibe 2 teilweise unterschiedlich. However, the curvature of the windshield 2 is partly different. Daher ergibt die Verwendung des Be reichs des parabolischen Spiegels 15 , der dieselbe Krümmung aufweist, eine Verzerrung des virtuellen Bildes 17 (dh der Bildinformation) des Gegenstandes 16 . Therefore, the use of Be realm of the parabolic mirror 15 having the same curvature, a distortion of the virtual image 17 (that is, the image information) of the object sixteenth Um die Verzerrung des virtuellen Bildes 17 auf grund der Krümmungsdifferenz zu beseitigen, wird ein Bereich 18 der parabolischen, reflexierenden Fläche mit unterschiedlicher Krümmung, der außerhalb der Hauptachse T angeordnet ist, wie in Fig. 10 gezeigt ist, verwendet. In order to eliminate the distortion of the virtual image 17 due to the curvature difference, an area 18 of the parabolic, reflexierenden surface having different curvature, which is located outside the major axis T, as shown in Fig. 10, is used. In Fig. 10 bedeuten die Bezugszeichen K1, . In Fig. 10, the reference numerals K1. . , ., Ki, Ki+1, . ., Ki, Ki + 1,. . , ., Kn Meridiane des paraboli schen Spiegel 15 . ., Kn meridians of paraboli rule mirrors 15th In ähnlicher Weise bedeuten Bezugs zeichen I1, I2 und I3 jeweils Parallelen des para bolischen Spiegels 15 und das Bezugszeichen G bedeu tet einen Ursprung des parabolischen Spiegels 15 . Similarly, reference characters denote I1, I2 and I3, respectively parallels the para bolic mirror 15 and the reference numeral G signified tet an origin of the parabolic mirror 15th Die Parallelen I1, I2 und I3 zeigen den Umstand, daß die Krümmung des parabolischen Spiegels 15 schwächer wird, wenn sie sich vom Ursprung entfernt. The parallels I1, I2 and I3 show the fact that the curvature of the parabolic mirror 15 is weaker when it moves away from the origin. Die Meri diane K1, . The Meri diane K1. . , ., Ki, Ki+1, . ., Ki, Ki + 1,. . , ., Kn bedeuten eine Dre hung der Parabel um die Hauptachse T mit Bezug auf eine Ebene (0°), enthaltend eine Z-Achse. ., Kn represent a Dre increase the parabola about the main axis T with respect to a plane (0 °), comprising a Z-axis. Demgemäß ist die Krümmung eines Bereichs 18 der parabolischen, reflexierenden Fläche stark auf der Seite 18 a nahe der Hauptachse T und schwach auf der von der Haupt achse T entfernten Seite 18 b. Fig. 9 zeigt eine Para bel des parabolischen Spiegels 15 auf dem Meridian Ki. Accordingly, the curvature of a portion 18 of the parabolic, reflexierenden surface side is strong on the side 18 a close to the major axis T and weak on the axis of the main T remote 18 b. Fig. 9 shows a para bel of the parabolic mirror 15 on the meridian Ki.

In Fig. 9 bedeutet die unterbrochene Linie Ki+1′ ei nen Teil der Parabel auf dem Meridian Ki+1 nach Fig. 10. In Fig. 9 indicates the broken line Ki + 1 'ei NEN part of the parabola on the meridian Ki + 1 of FIG. 10th Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, kann durch ge meinsame Verwendung des Bereichs des parabolischen Spiegels 15 , dessen Krümmung stark ist, zusammen mit dem Bereich des parabolischen Spiegels 15 , dessen Krümmung schwach ist, die Reflexionshöhe des Gegen standes 16 verändert werden. 9. As can be seen from Fig., Ge, by common use of the area of the parabolic mirror 15, whose curvature is strong, with the area of the parabolic mirror 15, whose curvature is low, the amount of reflection to be changed object 16. Dieser Bereich 18 der reflektierenden Fläche dient als der Mittelspiegel 6 und es wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist, eine der Hauptachse T nahe Seite 18a des Bereichs 18 der re flektierenden Fläche in Übereinstimmung mit einer Mittelseite 2 a der Frontscheibe 2 , die eine schwache Krümmung hat, gebracht, und eine von der Hauptachse T entfernte Seite 18b wird in Übereinstimmung mit einem Randbereich 2 b der Frontscheibe 2 , der eine starke Krümmung aufweist, gebracht. This area 18 of the reflecting surface serves as the center mirror 6 and it is, as shown in Fig. 8, one of the major axis T near side 18a of the portion 18 of the re inflected surface in accordance with a central side 2 a of the front wheel 2, a weak curvature, has brought, and a position remote from the main axis T side 18b is made to coincide with an edge region 2 b of the windshield 2, which has a strong curvature. Der Bereich 18 der para bolischen, reflektierenden Fläche wird in einen opti schen Pfad zwischen einer Meßgeräte-Anzeige 4 und der Frontscheibe 2 gebracht und in seiner Position geeig net eingestellt, so daß von einem Punkt Q der Bild information 9 emittierte Lichtstrahlen P1 und P2 an den Reflexionsbereichen R1 und R2 in gleicher Höhe von der Frontscheibe 2 reflektiert werden, um in ein Augenpaar 10 und 11 einzutreten. The region 18 of the para bolic, reflective surface is brought into an optical rule path between a measuring display 4 and the front wheel 2 and set appro net in position so that the image information 9 emitted from a point Q light rays P1 and P2 the reflection regions R1 and R2 are reflected in the same amount from the windscreen 2 to enter a pair of eyes 10 and 11.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Bereich mit schwacher Krümmung des Bereichs 18 der parabolischen, reflektierenden Fläche in Übereinstimmung mit dem Bereich starker Krümmung der Frontscheibe 2 , und der Bereich starker Krümmung des Bereichs 18 der parabo lischen, reflektierenden Fläche ist in Übereinstim mung mit dem Bereich schwacher Krümmung der Front scheibe 2 . In this embodiment, the area with a weak curvature of the portion 18 of the parabolic reflective surface in accordance with the region of strong curvature of the windshield 2, and the region of high curvature of the area 18 of the parabo metallic, reflective surface is, in conformity weak with the region curvature of the front disc. 2 Demgemäß zeigt, wenn die Frontscheibe 2 und der Bereich 18 der parabolischen, reflektierenden Fläche als ein einheitliches optisches, reflektieren des Teil betrachtet werden, jeder Teil der reflektie renden Oberfläche insgesamt dieselbe Vergrößerungs stärke. Accordingly shows when the front wheel 2 and the area 18 of the parabolic reflecting surface as a single optical, part of the reflecting be considered as any part of reflec-generating surface strength overall the same magnification. Demgemäß wird die Abweichung der Bildinforma tion 9 korrigiert. Accordingly, the deviation of the image informa tion 9 is corrected. Mit Bezug auf die höhenmäßige Ver setzung des Doppelbildes, die auftritt, wenn die Bildinformation 9 durch das Augenpaar 10 und 11 be trachtet wird, wird die Position des Bereichs 18 der parabolischen, reflektierenden Fläche so eingestellt, daß die von dem einen Punkt Q der Bildinformation 9 emittierten Strahlen P1 und P2 an den Positionen R1 und R2 gleich Höhe von der Frontscheibe 2 reflektiert werden, um in das Augenpaar 10 und 11 einzutreten. With respect to the height moderate Ver tion of the double image that occurs when the image information 9 is the pair of eyes 10 and 11 be endeavors, the position of the portion 18 of the parabolic reflecting surface is adjusted so that from one point Q of the image information 9 emitted beams P1 and P2 at positions R1 and R2 are the same height are reflected from the windshield 2 to enter the pair of eyes 10 and 11. Demgemäß können, wie in Fig. 11 gezeigt ist, zwei überlappende Bilder (Doppelbild) 9 a und 9 b der Bild information 9 in einem Zustand betrachtet werden, in welchem die höhenmäßige Positionsversetzung H und die Verzerrung weitmöglichst beseitigt sind. Accordingly, as shown in Fig. 11, two overlapping images (double image) 9 a and 9 b of the image information are 9 considered in a state in which the height H moderate positional displacement and distortion are eliminated as far as possible. In den Fig. 2 und 4 ist die Bildinformation 9 nur aus Gründen der Einfachheit und der Zweckmäßigkeit der Erläuterung unterhalb der Frontscheibe 2 vorhanden. In Figs. 2 and 4, the image information is available 9 only for reasons of simplicity and convenience of explanation, below the windscreen 2. Tatsächlich wird diese Bildinformation 9 im ebenen Spiegel re flektiert. In fact, these image information is 9 inflected re in the plane mirror.

Referenced by
Citing PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
DE10200400B4 *8 Jan 20021 Apr 2004Yazaki Corp.Anzeigevorrichtung für den Einsatz in einem Fahrzeug
DE102013218108A1 *10 Sep 201312 Mar 2015Continental Automotive GmbhHead-up-Display
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International ClassificationG01D7/06, G02B27/01, B60K35/00, G02B27/00, B60K37/02, G02B5/10
Cooperative ClassificationB60K2350/2052, G02B5/10, G02B2027/011, G02B2027/0129, G02B2027/012, B60K37/02, G01D7/06, G02B27/0101, G02B2027/0121
European ClassificationG01D7/06, G02B27/01A, B60K37/02
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