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Title:
DISPLAY DEVICE WITH DIFFUSER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/067926
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a display device (1) comprising an illumination unit (2), a diffuser (3) and a display panel (4). The diffuser (3) has a microlens array (30) with a plurality of microlenses (31). The geometry of the microlenses (31) varies over the area of the microlens array (30) in such a way that the microlens array (30) has a diffuser function and a higher-level lens function.

Inventors:
JUNGE CHRISTIAN (DE)
KOLLOCH ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2023/200197
Publication Date:
April 04, 2024
Filing Date:
September 22, 2023
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECH GMBH (DE)
International Classes:
G02B3/00; G02B5/02; G02B27/01
Domestic Patent References:
WO2019238842A12019-12-19
WO2019238842A12019-12-19
Foreign References:
EP4027177A12022-07-13
DE102018207516B32019-11-14
US10203431B22019-02-12
US20120262646A12012-10-18
DE19630736B42006-09-21
US20180149860A12018-05-31
US20120262646A12012-10-18
JP2021135472A2021-09-13
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Claims:
Patentansprüche

1. Anzeigeeinrichtung (1 ) mit einer Beleuchtungseinheit (2), einem Diffusor (3) und einem Anzeigepaneel (4), wobei der Diffusor (3) ein Mikrolinsenarray (30) mit einer Vielzahl von Mikrolinsen (31 ) aufweist, und wobei die Mikrolinsen (31 ) Ausschnitte (50) einer Linse (5) sind und die Geometrie der Mikrolinsen (31 ) über die Fläche des Mikrolinsenarrays (30) derart variiert, dass das Mikrolinsenarray

(30) eine Diffusorfunktion und eine übergeordnete Linsenfunktion aufweist, indem die jeweilige Lage des Ausschnitts (50) in Bezug auf ein Zentrum (51 ) der Linse (5) über die Fläche des Mikrolinsenarrays (30) variiert.

2. Anzeigeeinrichtung (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei die Linse (5) eine Kugellinse ist.

3. Anzeigeeinrichtung (1 ) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Mikrolinsen

(31 ) in einem regelmäßigen Raster angeordnet sind.

4. Anzeigeeinrichtung (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Mikrolinsen (31 ) eine rechteckige Apertur (33) aufweisen.

5. Anzeigeeinrichtung (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Mikrolinsenarray (30) die Funktion einer Zylinderlinse hat.

6. Anzeigeeinrichtung (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Anzeigeeinrichtung (1 ) Bestandteil eines Head-up-Displays ist.

7. Anzeigeeinrichtung (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Beleuchtungseinheit (2) kollimiertes Licht bereitstellt.

8. Anzeigeeinrichtung (1 ) gemäß Anspruch 7, wobei die Beleuchtungseinheit (2) ein Lichtquellenarray (20) und ein Kollimatorarray (23) aufweist.

9. Fortbewegungsmittel (100) mit einer Anzeigevorrichtung (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche.

Description:
Beschreibung

Anzeigeeinrichtung mit Diffusor

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung mit einer Beleuchtungseinheit, einem Diffusor und einem Anzeigepaneel.

Mikrolinsenarrays kommen in vielfältigen Anwendungsfällen als optische Elemente zum Einsatz. Die Mikrolinsen sind hierbei meistens in einem regelmäßigen Raster angeordnet und folgen an jeder Position des Rasters der gleichen Linsengeometrie. Passiert ein geordnetes Lichtbündel ein solches Mikrolinsenarray, lässt sich über die Geometrie der Mikrolinsenoberfläche eine maßgeschneiderte Lichtverteilung erzeugen, die der eines Diffusorfilms ähnelt.

Beispielsweise beschreibt DE 196 30 736 B4 einen Projektionsschirm für ein Rückwärtsprojektions-Fernsehgerät, umfassend eine Fresnel-Linse mit kreisförmigen Unterteilungen zum Fokussieren einfallenden Bildlichts in das Zentrum der optischen Achse des Projektionsschirms, und ein optisches Diffusorteil mit einem Linsenrasterabschnitt, um das von der Fresnel-Linse empfangene Bildlicht diffus zu machen.

US 2018 / 0 149 860 A1 beschreibt eine optische Abtastkontrollvorrichtung. Die optische Abtastkontrollvorrichtung umfasst eine Abtasteinheit, die so konfiguriert ist, dass sie von einem Laser emittiertes Licht abtastet, und einen Bildschirm, auf dem das von der Abtasteinheit abgetastete Licht ein Bild bildet. Eine Vielzahl von Mikrolinsen ist in einem Array auf einer Oberfläche von mindestens einer Lichteintrittsseite und einer Lichtaustrittsseite des Bildschirms angeordnet. Die Mikrolinsen sind dabei so angeordnet, dass die Mittenabstände in mindestens einer von einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung zufällig sind. In Head-up-Displays wird neben der Diffusoreigenschaft oft auch eine globale Linsenfunktion benötigt. Diese wird üblicherweise über eine Linse auf einer zusätzlichen Fläche realisiert. Die Linse kann dabei als dicke Linse oder auch als Fresnellinse ausgeführt sein. Bei diesem Ansatz besteht allerdings eine Herausforderung darin, dass nicht in jedem System entsprechend viele Flächen zur Verfügung stehen und dann zusätzliche Bauteile mit entsprechenden Mehrkosten und Effizienzverlusten eingeführt werden müssen.

Ein weiterer Ansatz besteht darin, ein Mikrolinsenarray mit einer dicken Linse zu kombinieren, indem die Struktur des Mikrolinsenarrays auf einer dicken Linse angeordnet ist und der Oberflächenkrümmung der Linse folgt. Allerdings ist eine dicke Linse komplex in der Herstellung, was mit erhöhten Kosten einhergeht.

US 2012 / 0 262 646 A1 beschreibt einen Film, der neben einer Polarisationsselektivität auch Diffusionseigenschaften aufweist. Der Film kann eine Vielzahl von Mikrolinsen umfassen. Der Film kann in einer Anzeigevorrichtung Verwendung finden.

WO 2019 / 238 842 A1 beschreibt ein Gerät zum Generieren eines virtuellen Bildes mit scannender Bilderzeugung. Das Gerät weist zumindest eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahls, eine bildgebende Einheit zum Erzeugen eines Bildes und einen Lichtwellenleiter zum Aufweiten einer Austrittspupille auf. Vor einem Einkoppelbereich des Lichtwellenleiters ist eine optische Komponente zum Realisieren einer feldpunktabhängigen Apertur angeordnet. Die optische Komponente kann eine lokal aufgelöste Diffusor- und Linsenfunktion aufweisen.

JP 2021-135 472 A beschreibt eine Anzeigevorrichtung mit einer Lichtquelle, einem Scanner, der das von der Lichtquelle emittierte Licht ablenkt, und einem optischen Element mit einer Vielzahl von in einem Array angeordneten mikrooptischen Elementen. Das optische Element streut das auftreffende Licht mittels der mikrooptischen Elemente. Die Ausbreitungsrichtung des gestreuten Lichts variiert entsprechend dem Einfallswinkel des vom Scanner auf das optische Element auftreffenden Lichts.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative Lösung für eine Anzeigeeinrichtung mit einem Diffusor bereitzustellen, bei der der Diffusor neben der Diffusoreigenschaft auch eine Linsenfunktion aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Anzeigeeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Anzeigeeinrichtung eine Beleuchtungseinheit, einen Diffusor und ein Anzeigepaneel auf. Der Diffusor weist ein Mikrolinsenarray mit einer Vielzahl von Mikrolinsen auf. Dabei sind die Mikrolinsen Ausschnitte einer Linse und die Geometrie der Mikrolinsen variiert über die Fläche des Mikrolinsenarrays derart, dass das Mikrolinsenarray eine Diffusorfunktion und eine übergeordnete Linsenfunktion aufweist, indem die jeweilige Lage des Ausschnitts in Bezug auf ein Zentrum der Linse über die Fläche des Mikrolinsenarrays variiert.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Diffusor verwendet, der eine Diffusorfunktion und eine globale Linsenfunktion in einer vorzugsweise planen Oberfläche vereint. Basis dieses Diffusors ist ein Mikrolinsenarray mit einer Vielzahl von Mikrolinsen. Durch die Auswahl der Geometrie der Mikrolinsen wird für einfallendes Licht die gewünschte Aufweitung der Lichtverteilung erzeugt. Die globale Linsenfunktion wird dadurch erreicht, dass die Geometrie der Mikrolinsen lokal variiert, d.h. von der Lage der jeweiligen Mikrolinse im Mikrolinsenarray abhängig ist. Da zwei Funktionen in einer Komponente vereinigt sind, wird eine Optimierung der Anzeigeeinrichtung hinsichtlich Komplexität und Kosten erreicht. Durch eine geeignete Auswahl der Geometrie der einzelnen Mikrolinsen lässt sich eine fast beliebige globale Linse erzeugen. Der Gedanke dabei ist, dass man für eine beliebige Geometrie der Oberfläche der globalen Linsen jeweils die lokale, zweidimensionale Steigung im Mittelpunkt der Apertur ermittelt, die durch die zugehörige Mikrolinse definiert ist, und die Geometrie der jeweiligen Mikrolinse entsprechend der ermittelten Steigung wählt. Auf diese Weise wird die globale Linse der Lichtverteilung des Mikrolinsenarray sozusagen aufgeprägt.

Erfindungsgemäß sind die Mikrolinsen Ausschnitte einer Linse und die globale Linsenfunktion wird erzielt, indem die jeweilige Lage des Ausschnitts in Bezug auf ein Zentrum der Linse über die Fläche des Mikrolinsenarrays variiert.

Beispielsweise kann die Linse die Form einer Kugellinse aufweisen. Die Mikrolinsen können Ausschnitte einer Linse bilden. Dabei variiert die jeweilige Lage des Ausschnitts in Bezug auf ein Zentrum der Linse über die Fläche des Mikrolinsenarrays. Im Zentrum des Mikrolinsenarrays kann z.B. bei einer Mikrolinse der Ausschnitt symmetrisch um das Zentrum der Linse liegen, z.B. den Scheitelpunkt, während am Rand des Mikrolinsenarrays der jeweilige Ausschnitt bei den Mikrolinsen relativ zum Zentrum der Linse verschoben ist. Dadurch wird Licht, das durch diese Mikrolinsen fällt, neben der Aufweitung entsprechend der Diffusorfunktion auch eine Ablenkung erfahren, die einer globalen Linse entspricht. Durch eine entsprechende Anpassung der Verschiebung der Ausschnitte der einzelnen Mikrolinsen lässt sich eine fast beliebige globale Linse erzeugen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Mikrolinsen in einem regelmäßigen Raster angeordnet. Die Anordnung der Mikrolinsen in einem regelmäßigen Raster hat den Vorteil, dass sich die resultierende Lichtverteilung sehr präzise kontrollieren lässt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weisen die Mikrolinsen eine rechteckige Apertur auf. Dies ist so zu verstehen, dass die Mikrolinsen in Draufsicht jeweils eine rechteckige Grundfläche haben. Dies führt dazu, dass die Verteilung der Ausgangslichtstrahlen einen näherungsweise rechteckigen Querschnitt aufweist. Ein solcher Querschnitt ist oftmals erwünscht, beispielsweise für die Ausleuchtung der Eyebox in einem Head-up-Display. Grundsätzlich können die Grundflächen der Mikrolinsen aber auch andere Formen aufweisen, beispielsweise rund, sechseckig etc.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung hat das Mikrolinsenarray die Funktion einer Zylinderlinse. Eine solche Zylinderlinse kann beispielsweise zur Korrektur von Aberrationen oder zur Anpassung des von der Beleuchtungseinheit bereitgestellten Lichts an das Anzeigepaneel genutzt werden. Grundsätzlich können aber auch andere globale Linsenfunktionen realisiert werden, z.B. sphärische oder asphärische Sammellinsen oder Streulinsen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung Bestandteil eines Head-up-Displays. Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung für Head-up Displays ist besonders vorteilhaft, da in diesen neben der Diffusoreigenschaft oft auch eine globale Linsenfunktion benötigt wird.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung stellt die Beleuchtungseinheit kollimiertes Licht bereit. Die erfindungsgemäße Lösung ist besonders für kollimiertes Licht geeignet, da in diesem Fall eine sehr exakt definierte Winkelverteilung des Eingangslichts vorliegt. Somit ist auch die Winkelverteilung des Ausgangslichts sehr genau bestimmt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Beleuchtungseinheit ein Lichtquellenarray und ein Kollimatorarray auf. Das Lichtquellenarray wird durch eine Anordnung einer Vielzahl von Lichtquellen gebildet, deren Licht von einer Vielzahl von Kollimatoren kollim iert wird, die das Kollimatorarray bilden. Auf diese Weise kann eine großflächige Beleuchtungseinheit realisiert werden, die eine homogene Ausleuchtung des Anzeigepaneels gewährleistet. Grundsätzlich kann die beschriebene Lösung aber in Anzeigeeinrichtungen mit Beleuchtungsoptiken aller Art implementiert werden. Vorzugsweise wird eine erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung in einem Fortbewegungsmittel eingesetzt. Bei dem Fortbewegungsmittel kann es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug handeln, alternativ aber auch um ein Luftfahrzeug, ein Schienenfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.

Figurenübersicht

Fig. 1 zeigt schematisch ein Head-up-Display gemäß dem Stand der Technik für ein Kraftfahrzeug;

Fig. 2 zeigt schematisch eine Anzeigeeinrichtung eines Head-up-Displays;

Fig. 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung eines

Head-up-Displays;

Fig. 4 veranschaulicht das Funktionsprinzip eines Diffusors mit einer rauen Oberfläche;

Fig. 5 veranschaulicht das Funktionsprinzip eines Mikrolinsenarrays als Diffusor;

Fig. 6 zeigt schematisch einen ersten Bereich eines Diffusors einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung;

Fig. 7 zeigt schematisch einen zweiten Bereich eines Diffusors einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung; Fig. 8 veranschaulicht die Umsetzung von Mikrolinsen eines Mikrolinsenarrays als Ausschnitte einer Linse; und

Fig. 9 zeigt schematisch ein Fortbewegungsmittel, das eine erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung nutzt.

Figurenbeschreibung

Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Head-up-Displays für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Stand der Technik. Das Head-up-Display weist eine Anzeigeeinrichtung 1 , eine Optikeinheit 6 und eine Spiegeleinheit 7 auf. Von einem Anzeigepanel 4 der Anzeigeeinrichtung 1 geht ein Strahlenbündel SB1 aus, welches von einem ersten Spiegel 60 auf einen gekrümmten Spiegel 61 reflektiert wird, der es Richtung Spiegeleinheit 7 reflektiert. Die Spiegeleinheit 7 ist hier als Windschutzscheibe 70 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Von dort gelangt das Strahlenbündel SB2 in Richtung eines Auges 8 eines Betrachters.

Der Betrachter sieht ein virtuelles Bild VB, welches sich außerhalb des Kraftfahrzeugs oberhalb der Motorhaube oder sogar vor dem Kraftfahrzeug befindet. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit 6 und Spiegeleinheit 7 ist das virtuelle Bild VB eine vergrößerte Darstellung des vom Anzeigepanel 4 angezeigten Bildes. Hier sind symbolisch eine Geschwindigkeitsbegrenzung, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Navigationsanweisungen dargestellt. So lange sich das Auge 8 innerhalb der durch ein Rechteck angedeuteten Eyebox 9 befindet, sind alle Elemente des virtuellen Bildes VB für das Auge 8 sichtbar. Befindet sich das Auge 8 außerhalb der Eyebox 9, so ist das virtuelle Bild VB für den Betrachter nur noch teilweise oder gar nicht sichtbar. Je größer die Eyebox 9 ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter bei der Wahl seiner Sitzposition.

Die Krümmung des gekrümmten Spiegels 61 ist an die Krümmung der Windschutzscheibe 70 angepasst und sorgt dafür, dass die Bildverzeichnung über die gesamte Eyebox 9 stabil ist. Der gekrümmte Spiegel 61 ist mittels einer Lagerung 610 drehbar gelagert. Die dadurch ermöglichte Drehung des gekrümmten Spiegels 61 ermöglicht ein Verschieben der Eyebox 9 und somit eine Anpassung der Position der Eyebox 9 an die Position des Auges 8. Der erste Spiegel 60 dient dazu, dass der vom Strahlenbündel SB1 zurückgelegte Weg zwischen Anzeigepanel 4 und gekrümmtem Spiegel 60 lang ist und gleichzeitig die Optikeinheit 6 dennoch kompakt ausfällt. Die Optikeinheit 6 wird durch eine transparente Abdeckung 10 gegen die Umgebung abgegrenzt. Die optischen Elemente der Optikeinheit 6 sind somit beispielsweise gegen im Innenraum des Fahrzeugs befindlichen Staub geschützt. Ein Blendschutz 11 dient dazu, das über die Grenzfläche der Abdeckung 10 reflektierte Licht sicher zu absorbieren, sodass keine Blendung des Betrachters hervorgerufen wird. Außer dem Sonnenlicht SL kann auch das Licht einer anderen Störlichtquelle 12 auf das Anzeigepanel 4 gelangen.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Anzeigeeinrichtung 1 eines Head-up-Displays. Die Anzeigeeinrichtung 1 umfasst eine Beleuchtungseinheit 2 mit einem Lichtquellenarray 20, d.h. einer Anordnung einer Vielzahl von Lichtquellen 21 , deren Licht von einer Vielzahl von Kollimatoren 22 kollimiert wird, die ein Kollimatorarray 23 bilden. Auf dem Weg zum Anzeigepaneel 4 durchläuft das vom Kollimatorarray 23 ausgehende kollimierte Lichtbündel KLB eine Linse 13 sowie einen Diffusor 3. Bei der Linse kann es sich beispielsweise um eine zylindrische Fresnellinse handeln. Der Diffusor 3 kann z.B. als Diffusorfolie ausgestaltet sein. Nach dem Durchlaufen des Anzeigepaneels 4 tritt das Lichtbündel als Strahlenbündel SB1 in die in Fig. 2 nicht dargestellte Optikeinheit ein.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung 1 eines Head-up-Displays. Die Anzeigeeinrichtung 1 umfasst auch in diesem Fall eine Beleuchtungseinheit 2 mit einem Lichtquellenarray 20 und einem Kollimatorarray 23. Selbstverständlich können anstelle eines Lichtquellenarrays 20 auch andere Arten von Lichtquellen genutzt werden. Auch ist es ausreichend, wenn das resultierende kollimierte Lichtbündel KLB nur näherungsweise kollim iert ist. Auf dem Weg zum Anzeigepaneel 4 durchläuft das kollimierte Lichtbündel KLB wiederum einen Diffusor 3. Der Diffusor 3 wird durch ein Mikrolinsenarray 30 mit einer Vielzahl von Mikrolinsen 31 gebildet. Die Geometrie der Mikrolinsen 31 variiert dabei über die Fläche des Mikrolinsenarrays 30 derart, dass das Mikrolinsenarray 30 zusätzlich zur Diffusorfunktion auch eine übergeordnete Linsenfunktion aufweist. Eine zusätzliche Linse, wie sie in der in Fig. 2 gezeigten Anzeigeeinrichtung 1 benötigt wird, kann daher entfallen. Nach dem Durchlaufen des Anzeigepaneels 4 tritt das Lichtbündel als Strahlenbündel SB1 wie gehabt in die hier nicht dargestellte Optikeinheit ein.

Fig. 4 veranschaulicht das Funktionsprinzip eines Diffusors 3 mit einer rauen Oberfläche 32. Dabei zeigt Fig. 4a) den prinzipiellen Verlauf der Lichtstrahlen, Fig. 4b) die Winkelverteilung der Lichtstrahlen vor der Streuung und Fig. 4c) die Winkelverteilung der Lichtstrahlen nach der Streuung. Das einfallende Licht PL ist näherungsweise parallel. Seine Winkelverteilung ist daher sehr eng. Durch die Brechung der Lichtstrahlen an der rauen Oberfläche 32 beim Übergang vom Diffusor 3 mit dem Brechungsindex n n das umgebende Medium, typischerweise Luft, mit einem Brechungsindex n 2 , mit n 2 < n 1 , wird die Winkelverteilung deutlich verbreitert. Aufgrund der unregelmäßigen Geometrie der rauen Oberfläche 32 und der damit verbundenen zufälligen Streuung kann die Winkelverteilung des gestreuten Lichts GL beispielsweise die Form einer Gaußkurve aufweisen.

Fig. 5 veranschaulicht das Funktionsprinzip eines Mikrolinsenarrays 30 als Diffusor 3. Dabei zeigt Fig. 5a) den prinzipiellen Verlauf der Lichtstrahlen, Fig. 5b) die Winkelverteilung der Lichtstrahlen vor der Streuung und Fig. 5c) die Winkelverteilung der Lichtstrahlen nach der Streuung. Das einfallende Licht PL ist wiederum näherungsweise parallel. Seine Winkelverteilung ist daher sehr eng. Durch die Brechung der Lichtstrahlen durch die Mikrolinsen 31 des Mikrolinsenarrays 30 beim Übergang vom Diffusor 3 mit dem Brechungsindex n n das umgebende Medium, typischerweise Luft, mit einem Brechungsindex n 2 , mit n 2 < n 1 , wird die Winkelverteilung auch in diesem Fall deutlich verbreitert. Aufgrund der regelmäßigen Geometrie der Mikrolinsen 31 erfolgt die Streuung aber nicht zufällig, so dass die Winkelverteilung des gestreuten Lichts GL beispielsweise ein Flat-Top Profil aufweisen kann.

Fig. 6 zeigt schematisch einen ersten Bereich eines Diffusors 3 einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung. Zu sehen sind die Mikrolinsen 31 des Mikrolinsenarrays 30 im Zentrum des Diffusors 3. Fig. 7 zeigt schematisch einen zweiten, in Randnähe liegenden Bereich des Diffusors 3. Die Mikrolinsen 31 sind in diesem Beispiel in einem regelmäßigen Raster angeordnet und weisen jeweils eine rechteckige Apertur 33 auf, d.h. die Mikrolinsen 31 haben in Draufsicht jeweils die Form eines Rechtecks. Die globale Linsenfunktion wird dadurch erreicht, dass die Geometrie der Mikrolinsen 31 über die Fläche des Mikrolinsenarrays 30 variiert. Die Mikrolinsen 31 bilden Ausschnitte einer Linse. Dabei variiert die jeweilige Lage des Ausschnitts in Bezug auf ein Zentrum der Linse über die Fläche des Mikrolinsenarrays 30. Im Zentrum des Mikrolinsenarrays 30 kann z.B. bei einer Mikrolinse 31 der Ausschnitt symmetrisch um das Zentrum der Linse liegen, z.B. den Scheitelpunkt, während am Rand des Mikrolinsenarrays 30 der jeweilige Ausschnitt bei den Mikrolinsen 31 relativ zum Zentrum der Linse verschoben ist. Dadurch wird Licht, das durch diese Mikrolinsen 31 fällt, neben der Aufweitung entsprechend der Diffusorfunktion auch eine Ablenkung erfahren, die einer globalen Linse entspricht. Durch eine entsprechende Anpassung der Verschiebung der Ausschnitte der einzelnen Mikrolinsen lässt sich eine fast beliebige globale Linse erzeugen.

Fig. 8 veranschaulicht die Umsetzung von Mikrolinsen 31 eines Mikrolinsenarrays als Ausschnitte 50 einer Linse 5. Bei der Linse 5 handelt es sich im gezeigten Beispiel um eine Kugellinse. Der Einfachheit halber ist lediglich eine zweidimensionale Betrachtung dargestellt. Die Linse 5 weist ein Zentrum 51 auf, z.B. den Scheitelpunkt der Linse 5. Der Ausschnitt 50 der Linse 5, der die Mikrolinse 31 bildet, wird durch einen Aperturquader 52 bestimmt, der die Apertur der Mikrolinse 31 widerspiegelt. Anders ausgedrückt, die Geometrie der Mikrolinse 31 ist bestimmt durch die Überschneidung zwischen der Linse 5 und dem Aperturquader 52. Die Lage des Aperturquaders 52 relativ zum Zentrum 51 der Linse 5 ist abhängig von der Lage der jeweiligen Mikrolinse 31 im Mikrolinsenarray.

Fig. 9 zeigt schematisch ein Fortbewegungsmittel 100, das eine erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung 1 nutzt. Bei dem Fortbewegungsmittel 100 handelt es sich in diesem Beispiel um ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist eine erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung 1 auf, die in diesem Beispiel Bestandteil eines Head-up-Displays ist. Mit einer Sensorik 101 können Daten zur Fahrzeugumgebung erfasst werden. Die Sensorik 101 kann insbesondere Sensoren zur Umfelderkennung umfassen, z.B. Ultraschallsensoren, Laserscanner, Radarsensoren, Lidarsensoren oder Kameras. Die von der Sensorik 101 erfassten Informationen können genutzt werden, um anzuzeigende Inhalte für die Anzeigeeinrichtung 1 zu generieren. Weitere Bestandteile des Kraftfahrzeugs sind in diesem Beispiel ein Navigationssystem 102, durch das Positionsinformationen bereitgestellt werden können, sowie eine Datenübertragungseinheit 103. Mittels der Datenübertragungseinheit 103 kann z.B. eine Verbindung zu einem Backend aufgebaut werden, beispielsweise um aktualisierte Software für Komponenten des Kraftfahrzeugs zu beziehen. Zur Speicherung von Daten ist ein Speicher 104 vorhanden. Der Datenaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten des Kraftfahrzeugs erfolgt über ein Netzwerk 105.

Bezugszeichenliste

1 Anzeigeeinrichtung

2 Beleuchtungseinheit

20 Lichtquellenarray

21 Lichtquelle

22 Kollimator

23 Kollimatorarray

3 Diffusor

30 Mikrolinsenarray

31 Mikrolinse

32 Oberfläche

33 Apertur

4 Anzeigepaneel

5 Linse

50 Ausschnitt

51 Zentrum

52 Aperturquader

6 Optikeinheit

60 Erster Spiegel

61 Gekrümmter Spiegel

610 Lagerung

7 Spiegeleinheit

70 Windschutzscheibe

8 Auge

9 Eyebox

10 Abdeckung

11 Blendschutz

12 Störlichtquelle

13 Linse

100 Fortbewegungsmittel 101 Sensorik

102 Navigationssystem

103 Datenübertragungseinheit

104 Speicher 105 Netzwerk

GL Gestreutes Licht

KLB Kollimiertes Lichtbündel

PL Paralleles Licht

SB1 Strahlenbündel SB2 Strahlenbündel

SL Sonnenlicht

VB Virtuelles Bild