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Augmented Reality Head-up-Display – Flache Wellenleiter statt Spiegeltechnologie

| Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Mit der Wellenleiter-Technologie werden ultrakompakte Geräteabmessungen mit einem Volumen von 10 Litern erreicht, während die herkömmliche Spiegeltechnik oft noch ein Volumen von rund 30 Litern erzwingt.
Mit der Wellenleiter-Technologie werden ultrakompakte Geräteabmessungen mit einem Volumen von 10 Litern erreicht, während die herkömmliche Spiegeltechnik oft noch ein Volumen von rund 30 Litern erzwingt. (Bild: Continental)

Continental hat ein automobiltaugliches, auf Wellenleitertechnologie basiertes Head-up-Display (HUD) als vollfarbigen Demonstrator vorgestellt. Entwickelt wurde der Demonstrator gemeinsam mit DigiLens, einem der führenden Unternehmen in der Projektionstechnologie basierend auf holografischen Gitterstrukturen.

„Head-up-Displays und insbesondere solche mit großflächiger Augmentierung leisten eine ideale Unterstützung für den Fahrer. Durch unsere frühzeitige Investition in Wellenleitertechnologie gehen wir einen großen Schritt in Richtung ultrakompaktes AR-HUD, weil wir die höchste Hürde, nämlich das Volumen des Instruments, erfolgreich überwunden haben. Damit rückt eine Industrialisierung des AR-HUD im Fahrzeug in greifbare Nähe“, sagt Dr. Frank Rabe, Leiter der Continental-Geschäftseinheit Instrumentation & Driver HMI.

HUDs mit grafischer Einbettung in der realen Verkehrsansicht

HUDs mit grafischen Einfügungen in der realen Verkehrsansicht (= Augmented Reality, AR) unterstützen den Fahrer intuitiv: Die Einbettung der Augmentierungen in die reale Ansicht lässt den Fahrer sofort erfassen, wo und warum seine Aufmerksamkeit gefordert ist. Virtuelle Navigationshinweise auf der Fahrbahn beispielsweise erleichtern das Fahren und erhöhen die Sicherheit. Beim automatisierten Fahren macht ein AR-HUD auf Wunsch transparent, was das Auto „sieht“ und „plant“. Weil es beim AR-HUD möglich sein muss, im gesamten Sichtbereich des Fahrers Augmentierungen zu erzeugen, führt die bisher übliche Verwendung von Spiegeln im Inneren des Gerätes zu einem AR-HUD-Gerätevolumen von rund 30 Litern – zu viel für die meisten Armaturentafeln.

Flache Wellenleiter ersetzen Spiegeltechnologie, um grafische Einfügungen in die reale Verkehrsansicht zu bringen.
Flache Wellenleiter ersetzen Spiegeltechnologie, um grafische Einfügungen in die reale Verkehrsansicht zu bringen. (Bild: Continental)

Anders beim neuen AR-HUD auf Basis eines flachen Wellenleiters: Hier erreicht Continental bei einem Anzeigebereich von 15° x 5° (entspricht 2,60m x 0,87m bei einer Projektionsdistanz von 10m) ultrakompakte Geräteabmessungen mit einem Volumen von nur noch 10 Litern. Dies ermöglicht den Einsatz in vielen Fahrzeugen.

Wellenleiter statt Spiegeltechnologie

Bisher basierte auch die AR-HUD-Entwicklung noch auf der Spiegeltechnik, wie sie im Windschutzscheiben-HUD gute Dienste leistet. Was beim HUD gut funktioniert, ist jedoch keine Lösung für das AR-HUD, denn die Anzeige bei der konventionellen Lösung ist begrenzt.

Während ein konventionelles Windschutzscheiben-HUD heute nur noch ein Volumen von 3 bis 4 l hat, erzwingt die Spiegeltechnik im AR-HUD oft noch ein Volumen von rund 30 l, also nahezu das Zehnfache. „In den meisten Fahrzeugen steht dieser Raum einfach nicht zur Verfügung. Das war uns von Anfang an klar und deshalb wollten wir eine andere Lösung, um die Vorteile des AR-HUD für möglichst viele Fahrer zu erschließen“, sagt Dr. Pablo Richter, Principal Expert Optical Technologies bei Continental.

Technische Komponenten des Waveguide HUDs.
Technische Komponenten des Waveguide HUDs. (Bild: Continental)

„Die Lichtstrahlen des Beamers werden dabei von unten in den mehrschichtigen Wellenleiter eingekoppelt, innerhalb des Wellenleiters umgelenkt und schließlich nach oben hin ausgekoppelt, um über die Windschutzscheibe reflektiert das virtuelle Bild zu bilden“, erklärt Richter. „Eine der zahlreichen Herausforderungen lag darin, dass unser Entwicklungspartner bisher Lösungen beispielsweise für Helmvisiere von Piloten oder Motorradfahrern umgesetzt hat. Die vollflächige Anwendung für eine Windschutzscheibe hat aber eine ganz andere Dimension.“

Der aktuelle Demonstrator ermöglicht Anzeigen in einem Bereich von 2,60m x 0,87m bei einer Projektionsdistanz von 10m und löst das bisherige Größenproblem von AR-HUD. Im Zuge der fortlaufenden Entwicklung werden sukzessive die verbleibenden weiteren Anforderungen für den Fahrzeugeinsatz umgesetzt.

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