Holografisches Head-Up-Display

In den letzten paar Jahren werden in immer mehr Autos so genannte Head-Up-Displays (HUDs) verbaut, die wichtige Informationen direkt ins Sichtfeld des Fahrers bringen. Britische Forscher haben nun eine verbesserte Variante der dafür notwendigen Anzeigetechnik entwickelt, die klein genug zum Einbau in einen Außenspiegel ist.

Ein HUD projiziert Bilder dorthin, wo sich für den Fahrer die Straße befindet und wird normalerweise in der Windschutzscheibe platziert. Zu den angezeigten Informationen gehört beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit oder der Abstand zum Vordermann. Vorteil: Der Fahrer muss seinen Blick nie von der Straße abwenden und auf das Armaturenbrett schauen.

Die neue Projektionstechnik wurde von Light Blue Optics aus dem britischen Cambridge entwickelt und verwendet die so genannte holografische Projektion. Sie erlaubt es, HUDs deutlich kompakter zu bauen. "Wir können sie so klein machen, dass sie in den Rück- oder Außenspiegel passt", sagt Geschäftsentwicklungsleiter Edward Buckley.

Das Prototyp-Modell, das kürzlich auf der "Vehicles and Photons 2009"-Konferenz der Society for Information Display in Michigan vorgestellt wurde, projiziert ein Bild auf einen Zwei-Wege-Außenspiegel. Für den Fahrer wirkt es so, als sei es rund 2,5 Meter von ihm entfernt – überlagert mit dem normalen Straßenbild. Das Bild scheint von einem Punkt vor dem Spiegel auszugehen, nur eben aus einer engeren Perspektive.

Bestehende HUD-Systeme benötigen bislang recht große Flüssigkristall-Arrays und eine passende Optik, wie Buckley erklärt. "Bei einem BMW der 5er-Reihe liegt das Volumen der notwendigen Technik bei ungefähr fünf Litern. Wir brauchen nur ein Zehntel davon." Das bedeute, dass man virtuelle Bildschirme an Stellen platzieren könne, wo das bislang nicht möglich war.

Die holografische Projektion nutzt Lichtinterferenzen, um das Bild aufzubauen. Das benötigt deutlich weniger Platz. "Die Größe der Technik ist das Hauptproblem, wenn es um den Einbau von HUDs in Fahrzeuge geht", sagt Mark Larry, Experte für Fahrzeug-Displays bei Ford.

Holografische Projektoren verwenden die Liquid Crystal on Silicon-Technologie (LCOS), um rote, grüne und blaue Laser zu modulieren, die dann das Bild aufbauen. Ein echtes Hologramm entsteht dabei nicht, stattdessen werden nur die Prinzipien der Holografie verwendet, um ein Bild mittels optischerer Interferenzen zu projizieren. Buckley meint, dass die Technik genauso gut auch für HUDs verwendet werden könnte, die nach vorne zeigen, etwa in der Windschutzscheibe.

Das Bild scheint dabei an einem bestimmten Punkt hinter der Vorderseite des Spiegels fokussiert zu sein. "Über die Optik definiert man den Bereich im Raum, wo der Fahrer das Bild sieht. Außerhalb dieses Bereiches wird nichts dargestellt", sagt Buckley. Der große Vorteil von HUDs liegt in der Verbesserung der Fahrsicherheit. Denn: Es dauert stets eine kleine Weile, bis sich die Muskeln im Auge fokussiert haben. Dann kann es eventuell schon zu spät sein. "Wer mit 100 Kilometern pro Stunde unterwegs ist, verliert dadurch gut 22 Meter Bremsweg."

Steven Stringfellow, leitender Ingenieur für den Bereich HUDs bei General Motors, glaubt, dass die Technik künftig immer häufiger verbaut werde. "Sobald man einmal damit unterwegs war, will man kein Auto mehr ohne sie haben." Die Sicherheitsvorteile seien tagtäglich spürbar. "Und weitere Funktionen lassen sich ergänzen, je hochauflösender die Displays werden."

Light Blue Optics sei nicht die einzige Firma, die die holografische Projektion für Fahrzeug-HUDs teste, sagt Sven Krueger, Gründer von Holoeye, einem deutschen Unternehmen, das ebenfalls an der Technik arbeitet. Problematisch sei aber bislang der Fleckeffekt bei Lasern gewesen – es tauchen helle Lichtflecken im Sichtfeld des Fahrers auf, die durch Ungenauigkeiten im Spiegel entstehen. "Außerdem muss man genügend Prozessorleistung haben, um die Hologramme auch wirklich in Echtzeit zu erzeugen." Krueger sieht die Technik deshalb derzeit noch in einem frühen Stadium. "Wir müssen noch einige Hürden nehmen."

Light Blue Optics hat für seine Kerntechnologie deshalb eine verbesserte Kombination aus Soft- und Hardware geschaffen, die die Hologrammerzeugung antreibt. Die Firma redet gerade mit verschiedenen Herstellern. Es werde allerdings noch mindestens vier Jahre dauern, bis das Forschungskonzept zu einem Produkt werde, räumt Firmenmanager Buckley ein. (bsc)