WO2019238859A1

WO2019238859A1 - Lichtwellenleiter für ein head-up-display

Info

Publication number: WO2019238859A1
Application number: PCT/EP2019/065564
Authority: WO
Inventors: Felicitas WILLE; Wolff VON SPIEGEL
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: DE112019003032A5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lichtwellenleiter für ein Head-Up-Display. Der Lichtwellenleiter weist auf ein Substrat (54), eine Deckschicht (55),undeine zwischen diesen befindliche optisch aktive Schicht (56). Die Dicke (DD) der Deckschicht (55) ist wesentlich geringer als die Dicke (Ds) des Substrats (54).

Description

Beschreibung

Lichtwellenleiter für ein Head-Up-Display

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtwellenleiter für ein Head-Up-Display, welches den Lichtwellenleiter zum Ver größern der Austrittspupille aufweist.

Aus der US 2016/0124223 Al ist ein Head-Up-Display mit einem Lichtwellenleiter bekannt. Bei diesem sind Gitterstrukturen zum Einkoppeln und Auskoppeln des darzustellenden Bildes an dessen Oberfläche angeordnet. Diese sind somit vor Umgebungseinflüssen wie mechanischer oder chemischer Beeinträchtigung nur unzu reichend geschützt. Ein demgegenüber verbesserter Lichtwel lenleiter ist wünschenswert.

Erfindungsgemäß weist der Lichtwellenleiter für ein

Head-Up-Display ein Substrat auf, eine Deckschicht und eine zwischen diesen befindliche optisch aktive Schicht, vorzugsweise eine Hologrammschicht. Dabei ist die Dicke der Deckschicht wesentlich geringer als die Dicke des Substrats. Dies hat den Vorteil, dass das Substrat im Vergleich zu den beiden anderen Schichten stabiler ist, was Verformungen, insbesondere während des Herstellungsprozesses, verhindert oder stark reduziert. Damit wird die optische Qualität des Lichtwellenleiters erfüllt. Insbesondere, wenn in die optisch aktive Schicht ein oder mehrere Hologramme eingebracht werden, ist ein gegen Verformung stabiles Substrat sinnvoll, da dessen Verformung auch Verformungen des bzw. Spannungen im Hologramm und damit eine Verschlechterung von dessen optischen Eigenschaften zur Folge hätte.

Vorteilhafterweise ist die Deckschicht eine Glasplatte mit einer Dicke von weniger als 1 mm, vorzugsweise von weniger als 0,5 mm. Dies hat den Vorteil, daß eine solche Glasplatte biegsam ist und sich auf die optisch aktive Schicht abrollen läßt. Auf diese Weise werden Luftanschlüsse oder Spannungen vermieden, die beim Zusammensetzen von Substrat und Deckschicht auftreten, wenn diese beide etwa gleich dick insbesondere dicker als 1 mm sind. Beträgt die Dicke des Substrats weniger als 0,5 mm, so ist es noch biegsame und läßt sich noch besser auf die optisch aktive Schicht abrollen diese ist dabei vorzugsweise noch flüssig, und wird erst nach dem abrollen der Deckschicht mit einem Hologramm be schrieben, beispielsweise durch belichten mittels eines La serscanners oder von einem Negativ, und durch Aushärten fixiert. Um den Abstand zwischen Substrat und Deckschicht exakt ein zustellen, sind verteilt angeordneten Distanzelemente vorge sehen. Deren Dicke wird gemäß einer Variante räumlich variiert. Auf diese Weise kann eine zweidimensionale Krümmung der

Deckschicht erzielt werden, was zum Erzielen vorteilhafter optischer Effekte, beispielsweise dem kompensieren durch die Krümmung der Windschutzscheibe hervorgerufener Verzerrungen, gewünscht ist. Je dünner das Deckglas ist, desto besser paßt es sich der gewünschten zweidimensionalen Krümmung an.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Deckschicht eine auf die optisch aktive Schicht, die Holo grammschicht, aufgedampfte oder aus einer Flüssigkeit abge schiedene Dünnschicht ist. Dies hat den Vorteil, daß kein Abrollen erforderlich ist. Aufdampfen bzw. Abrollen ist ein noch einfacherer Herstellungsschritt. Vorteilhafterweise hat die Dünnschicht ähnliche optische Eigenschaften wie das Substrat, insbesondere bezüglich Brechungsindex, um die Totale Innere Reflexion zu ermöglichen. Ist die Dünnschicht nur wenige Mo leküllagen dick, so sind die optischen Eigenschaften bezüglich Totale Innere Reflexion weniger relevant. Sie dient dann hauptsächlich als Schutz der Hologramm Schicht gegen mechanische und insbesondere chemische Umwelteinflüsse.

Vorteilhafterweise weist die Deckschicht eine weitere optische Funktionsschicht auf. Dies ist beispielsweise eine Antire flexschicht oder eine Polarisationsanpassungsschicht.

Ein erfindungsgemäßes Head-Up-Display weist zumindest 2

Lichtwellenleiter auf, deren jeweilige Deckschicht auf der dem zumindest einen anderen Lichtwellenleiter zugewandten Seite angeordnet ist. Dies hat den Vorteil eines Schutzes gegen mechanische Einflüsse von außerhalb, da das dickere Substrat nach außen gerichtet ist.

Weitere Varianten und deren Vorteile sind auch der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen entnehmbar.

Figurenübersicht :

Fig.l Head-Up-Display gemäß Stand der Technik

Fig.2 schematischer Strahlengang

Fig.3 schematischer Strahlengang mit Diffusor

Fig.4 Strahlengang mit gerichtetem Diffusor

Fig.5 Strahlengang mit mehreren Bildgebern

Fig.6 Strahlengang mit Bild im Unendlichen

Fig.7 Strahlengang mit virtueller Verdopplung

Fig.8 Strahlengang mit Lichtwellenleiter

Fig.9 Strahlengang mit Lichtwellenleiter

Fig.10 Head-Up-Display mit Lichtwellenleiter

Fig.ll Lichtwellenleiter mit zweidimensionaler Vergrößerung

Fig.12 Head-Up-Display mit Lichtwellenleiter

Fig.13 Lichtwellenleiter im Längsschnitt

Fig.14 Lichtwellenleitern

Figurenbeschreibung

Fig.l zeigt eine Prinzipskizze eines Head-Up-Displays gemäß Stand der Technik. Es weist einen Bildgenerator 1 auf, eine Optikeinheit 2 und eine Spiegeleinheit 3. Von einem Anzei geelement 11 geht ein Strahlenbündel SB1 aus, welches von einem Faltspiegel 21 auf einen gekrümmten Spiegel 22 reflektiert wird, der es Richtung Spiegeleinheit 3, die hier als Windschutzscheibe 31 eines Fahrzeugs dargestellt ist, reflektiert. Von dort gelangt das Strahlenbündel SB2 Richtung Auge 61 eines Betrachters. Dieser sieht ein virtuelles Bild VB, welches sich außerhalb des Fahrzeugs oberhalb der Motorhaube oder sogar vor dem Fahrzeug befindet. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit 2 und Spiegeleinheit 3 ist das virtuelle Bild VB eine vergrößerte Darstellung des vom Anzeigeelement 11 angezeigten Bildes. Hier sind symbolisch eine Geschwindigkeitsbegrenzung, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Navigationsanweisungen darge stellt. So lange sich das Auge 61 innerhalb der durch ein Rechteck angedeuteten Eyebox 62 befindet, sind alle Elemente des vir tuellen Bildes für das Auge 61 sichtbar. Befindet sich das Auge 61 außerhalb der Eyebox 62, so ist das virtuelle Bild VB für den Betrachter nur noch teilweise oder garnicht sichtbar. Je größer die Eyebox 62 ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter bei der Wahl seiner Sitzposition.

Die Krümmung des gekrümmten Spiegels 22 dient zum einen dazu, den Strahlengang aufzubereiten und somit für ein größeres Bild und eine größere Eyebox 62 zu sorgen. Zum anderen gleicht die Krümmung eine Krümmung der Windschutzscheibe 31 aus, sodaß das virtuelle Bild VB einer vergrößerten Wiedergabe des vom Anzeigeelement 11 dargestellten Bildes entspricht. Der gekrümmte Spiegel 22 ist mittels einer Lagerung 221 drehbar gelagert. Die dadurch er möglichte Drehung des gekrümmten Spiegels 22 ermöglicht ein Verschieben der Eyebox 62 und somit eine Anpassung der Position der Eyebox 62 an die Position des Auges 61. Der Faltspiegel 21 dient dazu, daß der vom Strahlenbündel SB1 zurückgelegte Weg zwischen Anzeigeelement 11 und gekrümmtem Spiegel 22 lang ist, und gleichzeitig die Optikeinheit 2 dennoch kompakt ausfällt. Die Optikeinheit 2 wird durch eine transparente Abdeckung 23 gegen die Umgebung abgegrenzt. Die optischen Elemente der Optikeinheit 2 sind somit beispielsweise gegen im Innenraum des Fahrzeugs befindlichen Staub geschützt. Auf der Abdeckung 23 befindet sich weiterhin eine optische Folie 24, die einfallendes Sonnenlicht SL daran hindern soll, über die Spiegel 21,22 auf das Anzei geelement 11 zu gelangen. Dieses kann durch dabei auftretende Wärmeentwicklung vorübergehend oder auch dauerhaft geschädigt werden. Um dies zu verhindern wird beispielsweise ein Infra rotanteil des Sonnenlichts SL mittels der optischen Folie 24 ausgefiltert. Ein Blendschutz 25 dient dazu, von vorne ein- fallendes Licht abzuschatten, sodaß es nicht von der Abdeckung 23 Richtung Windschutzscheibe 31 reflektiert wird, was eine Blendung des Betrachters hervorrufen würde. Außer dem Son nenlicht SL kann auch das Licht einer anderen Störlichtquelle 64 auf das Anzeigeelement 11 gelangen.

Gleiche Bezugszeichen werden auch in den folgenden Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet, und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben.

Die Fig. 2-4 zeigen einen vereinfachten schematischen Strah lengang in einem Head-Up-Display . Dabei sind die unter schiedlichen Spiegelungen der Übersichtlichkeit halber weg gelassen. Man sieht links das Auge 61, in der Mitte die Bildebene 10, die sowohl dem Anzeigeelement 11 als auch dem virtuellen Bild VB entspricht, und rechts die Apertur A eines Bildgebers 12, der beispielsweise ein Spacial Light Modulator, auch SLM genannt, ist. Mit einem SLM wird Licht räumlich moduliert. Dies kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Eine spezielle Art SLM ist ein DMD-Proj ektor, wobei DMD für "Digital Micromirror Device" steht. Dies ist ein Gerät, bei dem entweder ein einzelner in X- und Y-Richtung beweglicher Mikrospiegel einen Laserstrahl über eine Bildfläche scannt, oder bei dem die Bildfläche durch eine Vielzahl flächig nebeneinander angeordneter Mikrospiegel ge bildet ist, die von einer Lichtquelle beleuchtet werden. Die Eyebox 62 ist in der Betrachtungsebene 63 mittels einer ver stärkten Linie und Begrenzung nach oben und unten kenntlich gemacht .

Fig.2 zeigt Punkte PI bis P4 in der Bildebene 10. Man erkennt, daß der Punkt PI aufgrund seiner Lage in der Bildebene 10 und der Größe der Apertur A nur aus Teilen der Eyebox 62 sichtbar ist. Der Punkt P4 ist nur außerhalb der Eyebox 62 sichtbar. Nur die Punkte P2 und P3 sind in der Eyebox 62 sichbar, von ihnen ausgehende Strahlen fallen auch ins Auge 61. Somit kann nur ein kleiner Bereich 101 der Bildebene 10 vom Auge 61 in dessen dargestellte Position erfaßt werden. Fig.3 zeigt die gleiche Anordnung wie Fig.2, allerdings mit einem in der Bildebene 10 angeordneten Diffusor 13. Dieser sorgt dafür, daß vom Bildgeber 12 her kommendes Licht diffus gestreut wird. Dies ist in den Punkten PI und P4 mittels diffus gestreuter Strahlen DS1 - DS5 angedeutet, deren Richtung angibt, in welche Richtung diffus gestreuter wird, und deren Länge die Intensität in die entsprechende Richtung angibt. Man erkennt, daß die größte Intensität im Zentrum des entsprechenden in Fig.2 gezeigten Strahlenbündels verläuft, hier durch den diffus gestreuten Strahl DS3 verdeutlicht. Je größer der Winkel der anderen Strahlen DS1, DS2, DS4, DS5 zu dem Strahl DS3 ist, desto geringer ist ihre Intensität. Man erkennt, daß vom Punkt PI der Strahl DS5 ins Auge 61 gelang. In die Eyebox 62 fallen weiterhin die diffus gestreuten Strahlen DS3 und DS4, während die Strahlen DS1 und DS2 außerhalb liegen, und somit verlorengehen. Ähnliches gilt für Punkt P4.

Fig.4 zeigt die gleiche Anordnung wie Fig.3, allerdings mit einem Diffusor 131, der eine spezielle Diffusionscharakteristik aufweist. Man erkennt, daß alle vom Punkt PI ausgehenden diffus gestreuten Strahlen DS1 bis DS5 in etwa gleiche Intensität aufweisen, und ihre Winkelverteilung so ist, daß sie alle in die Eyebox 62 gelangen. Ein Lichtverlust tritt somit an dieser Stelle nicht auf.

Fig.5 zeigt eine ähnliche Anordnung wie die vorhergehenden Figuren, hier allerdings mit mehreren Bildgebern 12. Die Bildgeber 12 sind so aufeinander abgestimmt, daß in den Punkten PI und P4 Lichtstrahlen in einem größeren Winkelbereich ab gestrahlt werden, wodurch auch der Punkt P4 aus der Eyebox 62 heraus sichtbar ist. Durch eine Vergrößerung der Anzahl der Bildgeber 12 wird ein ähnlicher Effekt wie mittels eines Diffusors 13 bezüglich der Sichtbarkeit der Punkte PI bis P4 in der gesamten Eyebox 62 erzielt. Fig.6 zeigt eine ähnliche Anordnung wie die vorhergehenden Figuren, hier fokussiert der Bildgeber 12 aber nicht auf eine Bildebene, sondern kollimiert ins unendliche. Die in der Be trachtungsebene 63 zu einem Punkt ankommenden Strahlen verlaufen jeweils parallel zueinander. Dies ermöglicht es, anstatt mehrere aufeinander abgestimmte Bildgeber 12 anzuordnen, wie in Fig.5 gezeigt, den einen Bildgeber 12 virtuell zu verdoppeln. Dies ist in den folgenden Figuren gezeigt.

Fig.7 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig.6, hier allerdings mit virtueller Verdopplung des Bildgebers 12. Dazu ist ein Strahlteiler im Strahlengang des Bildgebers 12 angeordnet, der einen Teil der Strahlung auf einen Spiegel 122 reflektiert. Die Spiegelebene 123 des Strahlteilers 121 ist parallel zum Spiegel 122 ausgerichtet. Die Anzahl der vom Bildgeber 12 ausgehenden parallelen Strahlenbündel, von denen hier zwei gezeigt sind, wird verdoppelt, ihre Intensität jeweils halbiert. Somit treffen beide dargestellten Strahlenbündel in die Eyebox 62. Der virtuelle Bildgeber 12 'ist gestrichelt angedeutet. Durch ge eignete Anordnung von weiteren Strahlteilern und geeigneter Anpassung von deren Größe läßt sich erreichen, daß Strahlenbündel zu einem großen Winkelbereich von jedem Punkt der Eyebox 62 aus betrachtet werden können, wenn sich das Auge 61 dort befindet.

Fig.8 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig.7. Allerdings sind hier der Strahlteiler 121 und der Spiegel 122 durch einen Lichtwellenleiter 5 ersetzt. Der Lichtwellenleiter 5 weist eine Spiegelebene 523 auf, mit der vom Bildgeber 12 kommendes Licht in den Lichtwellenleiter 5 eingekoppelt wird. Die Verlängerung der ursprünglichen Strahlrichtung ist gestrichelt angedeutet. Das in dem Lichtwellenleiter 5 eingekoppelte Licht wird an dessen Grenzflächen totalreflektiert und wird somit innerhalb des Lichtwellenleiters 5 geleitet. Der Lichtwellenleiter 5 weist weiterhin Spiegelebenen 522 auf, die teildurchlässig sind und jeweils einen Teil des auf sie auftreffenden Lichts aus dem Lichtwellenleiter 5 auskoppeln. Dies ist der Übersichtlichkeit halber mit dem parallelen Strahlenbündel zu nur einem Winkel gezeigt. Man erkennt das Prinzip der Vervielfachung der pa rallelen Strahlenbündel. Durch geeignete Anordnung läßt sich eine hinreichend gleichmäßige Ausleuchtung der Eyebox 62 er zielen. Das Einkoppeln und das Auskoppeln können anstatt mittels Spiegelebenen 522,523 auch mittels an der Oberfläche des Lichtwellenleiters 5 angeordneter Beugungsgitter (hier nicht dargestellt) oder auf andere, dem Fachmann geläufige Art und Weise, erfolgen.

Fig.9 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig.8, allerdings weist hier der Lichtwellenleiter 5 ein Einkoppelhologramm 53 und ein Auskoppelhologramm 52 auf, die als Volumenhologramme in der Mitte des Lichtwellenleiters 5 angeordnet sind. Auch hier wird nur das Prinzip angedeutet. Es versteht sich, daß durch geeignete Wahl der Hologramme erreicht werden kann, daß die gesamte Eyebox 62 gleichmäßig mit parallelen Strahlenbündeln zu allen gewünschten Winkeln ausgeleuchtet wird.

Fig.10 zeigt ein Head-Up-Display ähnlich zu Fig.l, hier al lerdings in räumlicher Darstellung und mit einem Lichtwel lenleiter 5. Man erkennt den schematisch angedeuteten Bildgeber 12, der ein paralleles Strahlenbündel SB1 erzeugt, welches mittels der Spiegelebene 523 in den Lichtwellenleiter 5 ein gekoppelt wird. Mehrere Spiegelebenen 522 reflektieren jeweils einen Teil des auf sie auftreffenden Lichts Richtung Wind schutzscheibe 31, der Spiegeleinheit 3. Von dieser wird das Licht Richtung Auge 61 reflektiert, welches ein virtuelles Bild VB über der Motorhaube bzw. in noch weiterer Entfernung vor dem Fahrzeug sieht .

Fig.ll zeigt in schematischer räumlicher Darstellung einen Lichtwellenleiter 5 mit zweidimensionaler Vergrößerung. Im unteren linken Bereich erkennt man ein Einkoppelhologramm 53 mittels dessen von einem nicht dargestellten Bildgeber 12 kommendes Licht LI in den Lichtwellenleiter 5 eingekoppelt wird. In diesem breitet es sich in der Zeichnung nach rechts oben aus, entsprechend dem Pfeil L2. In diesem Bereich des Lichtwel- lenleiters 5 befindet sich ein Falthologramm 51, das ähnlich wie viele hintereinander angeordnete teildurchlässige Spiegel wirkt, und ein in Y-Richtung verbreitertes, sich in X-Richtung ausbreitendes Lichtbündel erzeugt. Dies ist durch drei Pfeile L3 angedeutet. In dem sich in der Abbildung nach rechts erstre ckenden Teil des Lichtwellenleiters 5 befindet sich ein Aus koppelhologramm 52, welches ebenfalls ähnlich wie viele hin tereinander angeordnete teildurchlässige Spiegel wirkt, und durch Pfeile L4 angedeutet Licht in Z-Richtung nach oben aus dem Lichtwellenleiter 5 auskoppelt. Hierbei erfolgt eine Ver breiterung in X Richtung, sodaß das ursprüngliche einfallende Lichtbündel LI als in zwei Dimensionen vergrößertes Lichtbündel L4 den Lichtwellenleiter 5 verläßt. Der Lichtwellenleiter 5 weist einen in y-Richtung aufweitenden ersten Lichtwellenleiter 510 auf, der das Falthologramm 51 aufweist, einen in x-Richtung aufweitenden zweiten Lichtwellenleiter 520, der das Auskop pelhologramm 52 aufweist, und einen dritten Lichtwellenleiter 530, der das Einkoppelhologramm 53 aufweist.

Fig.12 zeigt in räumlicher Darstellung ein Head-Up-Display mit drei Lichtwellenleitern 5R, 5G, 5B, die übereinanderliegend angeordnet sind, und für je eine Elementarfarbe Rot, Grün und Blau stehen. Sie bilden gemeinsam den Lichtwellenleiter 5. Die in den Lichtwellenleitern 5 vorhandenen Hologramme 51,52, 53 sind wellenlängenabhängig, sodaß jeweils ein Lichtwellenleiter 5R, 5G, 5B für eine der Elementarfarben verwendet wird. Oberhalb des Lichtwellenleiters 5 ist ein Bildgenerator 1 und eine Op tikeinheit 2 dargestellt. Beide zusammen werden oft auch als bildgebende Einheit oder PGU 100 bezeichnet. Die Optikeinheit 2 weist einen Spiegel 20 auf, mittels dessen das vom Bildgenerator 1 erzeugte und von der Optikeinheit 2 geformte Licht in Richtung des jeweiligen Einkoppelhologramms 53 umgelenkt wird. Der Bildgenerator 1 weist drei Lichtquellen 14R, 14G, 14B für die drei Elementarfarben auf. Man erkennt, daß die gesamte dargestellte Einheit eine im Vergleich zu ihrer lichtabstrahlenden Fläche geringe Gesamtbauhöhe aufweist. Fig 13 zeigt drei Lichtwellenleiter 5 im Längsschnitt. Der obere Lichtwellenleiter 5 weist eine ideal ebene obere Begren zungsflächen 501 auf und eine ideal ebene untere Begren zungsfläche 502, welche beide parallel zueinander angeordnet sind. Man erkennt, daß ein paralleles Lichtbündel LI, welches sich von links nach rechts im Lichtwellenleiter 5 ausbreitet, aufgrund der Parallelität und Ebenheit der oberen und unteren Begrenzungsflächen 501,502 im Querschnitt unverändert und parallel verbleibt. Der mittlere Lichtwellenleiter 5' weist obere und untere Begrenzungsflächen 501 ', 502' auf, die nicht vollkommen eben und auch nicht zumindest abschnittsweise pa rallel zueinander sind. Der Lichtwellenleiter 5' hat somit eine in Lichtausbreitungsrichtung variierende Dicke. Man erkennt, daß das Lichtbündel LI ' schon nach wenigen Reflexionen nicht mehr parallel ist und auch keinen homogenen Querschnitt aufweist. Der untere Lichtwellenleiter 5" hat obere und untere Begren zungsflächen 501", 502", die noch stärker von der Idealform abweichen als die oberen beiden. Das Lichtbündel LI" weicht somit ebenfalls noch stärker von der Idealform ab.

Fig. 14 zeigt im rechten unteren Teil einen Lichtwellenleiter 5G, an dessen Beispiel eine erfindungsgemäße Lösung erläutert wird. Der Lichtwellenleiter 5G besteht aus einem Substrat 54, hier einem Glassubstrat, einer dünner holographischen Schicht, der Hologrammschicht 56, und einem weiteren Glassubstrat als Deckschicht 55. Dies ist links unten in einer Schnittdarstellung vergrößert dargestellt.

Während der Herstellung des Lichtwellenleiters 5G befindet sich zunächst zwischen der Deckschicht 55 mit der Dicke D_D und dem Substrat 54 mit der Dicke D_s, die im Abstand D zueinander fixiert werden, ein Zwischenraum 560. Dieser ist hier im Vergleich zur Dicke DD der Deckschicht und der Dicke DS des Substrats übertrieben dargestellt . In den Zwischenraum 560 wird während der Herstellung ein aushärtbares flüssiges Material eingefüllt. Dieses Material wird zum Schreiben eines Hologramms 51,52,53 belichtet und gegebenenfalls in einem weiteren oder gleichzeitig erfolgenden Schritt ausgehärtet.

Im oberen Teil der Abbildung erkennt man den Lichtwellenleiter 5G mit erfindungsgemäßen Abmessungen. Das Substrat 54 weist eine wesentlich größere Dicke D_s auf als die Dicke D_D der Deckschicht 55. Auch hier ist die Dicke D der Hologramm Schicht 56 übertrieben dargestellt .

Mit anderen Worten betrifft die Erfindung den Aufbau von Lichtwellenleitern 5,5R,5G,5B aus Substraten verschiedener Stärke. Ein herkömmliches Vollfar- ben-Lichtwellenleiter-Head-Up-Display, auch als

"Full-Color-Waveguide-Head-up-Display" bezeichnet, besteht aus drei übereinander liegenden monochromen Lichtwellenleitern 5R, 5G, 5B, jeweils einer für die Farbkomponente Rot, Grün, und Blau und jeweils bestehend aus Substrat 54, vorzugsweise aus Glas, dünner Hologrammschicht 56 mit Distanzelementen und einer Deckschicht 55, die üblicherweise ebenfalls aus Glas besteht. Durch die Auskoppelung und Überlagerung der drei Farben ergibt sich ein Mischfarbbild. Üblicherweise weisen dabei das Substrat 55 sowie die Deckschicht 55 eines monochromen Lichtwellenleiters 5,5R,5G,5B die gleiche Materialstärke auf.

Dabei werden Glassubstrate einer Stärke größer als 1 mm ver wendet. Diese sind steif, was insbesondere ein blasenfreies Zusammenfügen der beiden Gläser zueinander sehr schwierig gestaltet. Ein kontrolliertes Abrollen des Glassubstrats der Deckschicht 55 auf dem mit flüssigem Material beschichteten Substrat 54 ist damit nicht möglich. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird die Steifigkeit eines der Gläser, hier der Deck schicht 55, abgesenkt. Damit wird ein kontrolliertes Abrollen des Glases der Deckschicht 55 auf dem mit Material der hologra phischen Schicht beschichtetem Substrat 54 blasenfrei ermög licht . Die erfindungsgemäße Lösung beschreibt einen monochromen Lichtwellenleiter 5G aus zwei Gläsern, dem Substrat 54 und der Deckschicht 55, zwischen denen eine dünne holographische Schicht, die Hologrammschicht 56, angeordnet ist. Es kommen dabei zwei Gläser mit einem beträchtlichen Dickenunterschied zum Einsatz. Eines der Gläser weist eine Stärke von weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0,5 mm, insbesondere weniger als 0,1 mm, und somit eine verminderte Steifigkeit auf. Die Ge samtdicke des monochromen Lichtwellenleiters 5G bleibt im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik konstant, sodaß das zweite Glas, das Substrat 54, entsprechend der Verringerung der Stärke des ersten Glases, der Deckschicht 55, stärker ausgeführt wird. Darüber hinaus ergeben sich durch Verwendung eines flexiblen Glases zur Herstellung monochromer Lichtwellenleiter 5G erhebliche Vorteile und Vereinfachungen im Rahmen der Herstellung .

Im oberen Teil der Fig.14 ist eine Seitenansicht eines mono chromen Lichtwellenleiters 5G gemäß der Erfindung dargestellt. Das Substrat 54 weist eine Stärke größer als 1 mm auf. Durch eine dünne Hologrammschicht 56 getrennt wird eine dünne Deckschicht 56 aus Glas mit einer Stärke von wesentlich weniger als 1 mm dem Aufbau hinzugefügt. Üblicherweise weisen beide Gläser die gleiche Stärke auf. Durch die erfindungsgemäße Lösung unter schiedlicher Stärke verändert sich die Gesamtdicke des Aufbaus des monochromen Lichtwellenleiters 5G nicht. Die Stärke des einen Glases, hier des Substrats 54, wird um den Betrag erhöht, um den die Stärke des anderen Glases, hier der Deckschicht 55 verringert wird .

Im Extremfall wird die Deckschicht 55 extrem dünn ausgeführt, sodaß sie nicht mehr zwangsläufig als Scheibenmaterial aus geführt werden braucht, sondern beispielsweise auch als

Dünnschicht abgeschieden, aufgedampft oder auf andere Art und Weise aufgebracht wird. Sie wird im Extremfall auch ganz weggelassen. Dann bildet die Hologrammschicht 56 die Oberfläche des Lichtwellenleiters. Die Anordnung der Schicht muß nicht so erfolgen, daß die Dünnschicht beziehungsweise die Deckschicht 55 zum Fahrer hin zeigt. Gemäß einer Variante ist vorgesehen, daß diese ins Geräteinnere zeigt. Zudem ist es vorteilhaft, die Funktion der Deckschicht 55 oder der aufgebrachten Dünnschicht mit anderen Funktionen zu kombinieren, zum Beispiel mit An- tireflexeigenschaften für Nutz- oder Störlicht, Polarisati onsanpassungen und ähnlichem mehr.

Weitere Details sind den Ansprüchen oder der Beschreibungs- einleitung zu entnehmen. Es versteht sich, daß die angegebenen Maßnahmen auch in Abwandlung oder in anderer Kombination als den hier beschriebenen erfindungsgemäß Verwendung finden können.

Bezugs zeichenliste

1 Bildgenerator

100 PGU (Bildgebende Einheit)

10 Bildebene

101 Bereich (der Bildebene)

11 Anzeigeelement

12 Bildgeber

121 Strahlteiler

122 Spiegel

123 Spiegelebene

13, 131 Diffusor

14, 14R, 14G, 14B Lichtquelle

2 Optikeinheit

20 Spiegel

21 Faltspiegel

22 gekrümmter Spiegel

221 Lagerung

23 transparente Abdeckung

24 optische Folie

25 Blendschutz

3 Spiegeleinheit

31 Windschutzscheibe

4 Steuereinheit

5 Lichtwellenleiter

500 Stapel (von Lichtwellenleitern)

501 obere Begrenzungsfläche

502 untere Begrenzungsfläche

503 linke Begrenzungsfläche

504 rechte Begrenzungsfläche

505 vordere Begrenzungsfläche

506 hintere Begrenzungsfläche 51 Falthologramm

510 erster Lichtwellenleiter (in y-Richtung aufweitend)

52 Auskoppelhologramm

520 zweiter Lichtwellenleiter (in x-Richtung aufwei tend)

522 Spiegelebene

523 Spiegelebene

53 Einkoppelhologramm

530 dritter Lichtwellenleiter (einkoppelnd)

54 Substrat

55 Deckschicht

551 Dünnschicht

56 Hologrammschicht

560 Zwischenraum

61 Auge

62 Eyebox

63 Betrachtungsebene

64 Störlichtquelle

A Apertur

D Abstand

D_D Dicke Deckschicht

D_s Dicke Substrat

DS1 DS5 diffus gestreute Strahlen

LI L4 Licht

LSI, LS2 Lichtstrahlen

PI ... P4 Punkt (auf der Bildebene)

SB1 , SB2 Strahlenbündel

SL Sonnenlicht

VB virtuelles Bild

Claims

Patentansprüche

1) Lichtwellenleiter für ein Head-Up-Display, aufweisend

- ein Substrat (54),

- eine Deckschicht (55) ,

- eine zwischen diesen befindliche optisch aktive Schicht (56) ,

wobei die Dicke (D_d) der Deckschicht (55) wesentlich geringer ist als die Dicke (D_s) des Substrats (54) .

2) Lichtwellenleiter gemäß Anspruch 1, wobei die Deckschicht (55) eine Glasplatte mit einer Dicke (D_d) kleiner als 1 mm ist, vorzugsweise kleiner als 0,5 mm.

3) Lichtwellenleiter gemäß Anspruch 1, wobei die Deckschicht (55) eine auf die optisch aktive Schicht (56) aufgedampfte oder aus einer Flüssigkeit abgeschiedene Dünnschicht () ist.

4) Lichtwellenleiter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Deckschicht (55) eine weitere optische Funkti onsschicht aufweist.

5) Head-Up-Display mit zumindest zwei Lichtwellenleitern

(5R,5G,5B) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Deckschicht ( 55R, 55G, 55B) zumindest eines der Licht wellenleiter (5R,5G,5B) auf der zumindest einem anderen Lichtwellenleiter (5R,5G,5B) zugewandten Seite des

Lichtwellenleiters (5R,5G,5B) angeordnet ist.