Durchbruch bei Augmented Reality Head-up-Display

Continental demonstriert erstmals ein automobiltaugliches, auf Wellenleitertechnologie basiertes Head-up-Display (HUD) als vollfarbigen Demonstrator. Entwickelt wurde der Demonstrator gemeinsam mit DigiLens Inc., 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 Investition in Wellenleitertechnologie gehen wir einen 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“, ist Dr. Frank Rabe, Leiter der Continental-Geschäftseinheit Instrumentation & Driver HMI, überzeugt.

Virtuelle Navigationshinweise

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.

Anders beim neuen Continental 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 zehn Litern. Dies ermöglicht den Einsatz in vielen Fahrzeugen.

Flache 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 drei bis vier Liter hat, erzwingt die Spiegeltechnik im AR-HUD oft noch ein Volumen von rund 30 Liter, also nahezu das Zehnfache. „In den meisten Fahrzeugen steht dieser Raum einfach nicht zur Verfügung. Deshalb wollten wir eine andere Lösung, um die Vorteile des AR-HUD für möglichst viele Fahrer zu erschließen“, erläutert Dr. Pablo Richter, Principal Expert Optical Technologies bei Continental.

Aus dieser Motivation heraus hat Continental 2016 eine strategische Partnerschaft mit dem Wellenleiter-HUD Spezialisten DigiLens (Silicon Valley, USA) geschlossen und diese Beteiligung 2018 erhöht. Aus der gemeinsamen Entwicklung geht nun ein erster vollfarbiger Demonstrator hervor, der anstelle von Spiegeln drei übereinander gestapelte flache Wellenleiter für den RGB-Farbraum nutzt.

Helmvisiere von Piloten

„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. (ig)