Head-Up-Display
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Das Head-Up-Display (HUD) ist ein Anzeigesystem, bei dem die für den Nutzer (Autofahrer, Pilot etc.) wichtigen Informationen in sein Sichtfeld projiziert werden. Für Piloten von Kampfflugzeugen existieren solche Systeme, die in Deutschland als Reflexvisier bezeichnet wurden, schon seit den 40er Jahren des 20. Jahrhunderts. Damit konnten und können die Piloten mit dem Blick nach vorne (Head-up) den Luftraum vor ihnen beobachten und gleichzeitig Informationen zu den dort gesichteten Flugobjekten erhalten. Dafür wird eine zweite Scheibe in die Pilotenkanzel installiert, auf der dann die verschiedenen Informationen eingeblendet werden.
In den 80er und 90er Jahren gab es bei General Motors in den USA in verschiedenen Modellen ein Schwarz-Weiß-Head-up-Display mit festen nicht konfigurierbaren Anzeigen, bei dem der Autofahrer z. B. die aktuelle Geschwindigkeit immer im Blick hatte, ohne den Blick von der Straße wenden zu müssen.
Ab 2001 kam in der Corvette erstmals ein farbiges Display zum Einsatz.
Das erste farbige Head-up-Display im Automobilbereich haben die im Jahr 2003 vorgestellten 5er- und 6er-Modellreihen von BMW. Entwickelt wurde es von der Siemens VDO Automotive AG. Auf der Internationalen Automobilausstellung in Frankfurt stellte Citroën ein weiteres Fahrzeug mit Head-up-Display vor: den C6.
Im Gegensatz zu einem Head-Up-Display muss z. B. der Fahrer eines Fahrzeugs bei einem Head-Down-Display seinen Blick von der Fahrbahn abwenden, um eine wichtige Fahrzeuginformation erfassen zu können.
In Computerspielen werden mit Head-Up-Display allgemein Statusanzeigen bezeichnet, die nicht zur virtuellen Umgebung gehören, sondern dauerhaft an den Rändern des Blickfelds sichtbar sind. Auch andere Computerprogramme werden zunehmend mit Head-Up-Displays ausgestattet.
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[Bearbeiten] Funktionsweise eines Head-Up-Displays
Head-Up-Displays bestehen im Allgemeinen aus einem Display, einem Optikmodul und einem Combiner.
Ein Display produziert ein Bild (=Gegenstand), woraus mit Hilfe der Optik, d. h. einer Linse, eines Hohlspiegels oder dem Einsatz der Holografietechnik ein virtuelles Bild (siehe optische Abbildung) erzeugt wird. Dieses kann dann der Fahrer in einer spiegelnden, lichtdurchlässigen Scheibe, dem Combiner, sehen. Der Combiner überlagert also die Informationen der Umwelt mit denen des HUD. Er wird im Automobil oft einfach durch die Windschutzscheibe dargestellt. Selten werden (vor der Windschutzscheibe) separate Combiner eingesetzt, da der Autofahrer diese ungern akzeptiert.
Da die Windschutzscheibe aus zwei durch eine Kunststoffschicht getrennten Gläsern besteht, kommt es bei einer Projektion normalerweise zu störenden Doppelbildern. Verhindert wird dieser negative Effekt dadurch, dass die Trennschicht keilförmig (wenige Bogenminuten) ausgeführt ist und somit beide Bilder übereinander liegen.
Das erzeugte virtuelle Bild kann so projiziert werden, dass es mit einem Auge (monokular) oder mit beiden Augen (binokular) erfasst werden kann. Binokulare HUDs haben einen höheren Sichtbarkeitsbereich als monokulare.
Bevor das Bild auf die Windschutzscheibe projiziert wird, werden die Lichtstrahlen über mehrere Spiegel innerhalb eines Gehäuses gefaltet (umgelenkt). Dadurch erscheint das Bild ca. 2 m vor dem Fahrer über der Motorhaube. Die Spiegel haben außerdem die Aufgabe, die durch die Krümmung der Windschutzscheibe hervorgerufenen Verzerrungen zu korrigieren.
Als Lichtquelle werden heute LEDs eingesetzt. Die Helligkeit des Bildes wird abhängig vom Umgebungslicht über einen Fotosensor gesteuert. Das Bild wird durch ein farbiges hochauflösendes TFT-Display erzeugt.
[Bearbeiten] Informationsinhalte eines Head-Up-Displays
Die wichtigen Informationen eines HUDs kann man unterteilen in:
- statische Informationen und
- kontaktanaloge Informationen.
[Bearbeiten] Statische Informationen
Statische Informationen sind solche, die sich im Blickfeld des Fahrers immer an der selben Stelle befinden. Beispiele hierfür sind die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motordrehzahl. Der Fahrer hat das Gefühl, dass die Informationen auf einer senkrechten Ebene in etwa über der Motorhaube zu sehen sind.
[Bearbeiten] Kontaktanaloge Informationen
Kontaktanaloge Informationen sind Anzeigeelemente, die dem Fahrer in seine aktuelle Sicht so eingeblendet werden, dass er das Gefühl hat, als seien sie fester Bestandteil der Umwelt. Dadurch erscheint ein Navigationspfeil so, als läge er direkt auf der Straße. Im Falle des Sicherheitsabstandsbalkens bedeutet dies, dass dem Fahrer geschwindigkeitsabhängig ein Balken in den Windschutzscheibenbereich eingeblendet wird, der ihm angibt, wie viel Abstand er zum vorausfahrenden Fahrzeug halten soll.
[Bearbeiten] Literatur
- Rolf Gengenbach: Fahrerverhalten im Pkw mit Head-Up-Display. Gewöhnung und visuelle Aufmerksamkeit. Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12: Verkehrstechnik/Fahrzeugtechnik, Nr. 330. Düsseldorf: VDI-Verlag, 1997, ISBN 3-18-333012-1
- S. Okabayashi et. al: Visual Perception of HUD Images in Practical Automobiles (S. 169-176) und Philip Barham et. al: Jaguar Cars' Near Infrared Night Vision System – Overview of Human Factors Research to Date (S. 177-185). Beide in A.G. Gale (Hrsg.): Vision in Vehicles – VIII. Amsterdam: Elsevier, 1999, ISBN 0-08-043671-4
