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Head-up Display im Straßenverkehr

Höhere Verkehrssicherheit durch neuartige Technologie

Das Leben eines Fahrers im Straßenverkehr wird in modernen Autos durch zahlreiche Informationen erleichtert. Visualisiert werden diese etwa am Bildschirm des Bordcomputers oder auf dem Display des Navigationssystems. Allerdings benötigen diese auch ein hohes Maß an Aufmerksamkeit. Abhilfe schafft dabei das so genannte Head-up Display, bei dem wichtige Daten und Hinweise direkt auf die Frontscheibe projiziert werden. Der Fahrer hat somit immer den Blick auf die Straße. Zukünftig wird sich die Informationsverarbeitung in Fahrzeugen noch stark verändern.

Head-up Display

Head-up Display

Mit Hilfe des Head-up Displays muss der Fahrer den Blick nicht mehr abwenden und ist dadurch nicht abgelenkt. Diese Systeme beziehen ihre Daten üblicherweise aus dem Navigationssystem und von einer Kamera mit Verkehrszeichenerkennung.

© audi

Das Head-Up-Display HUD ist ein Anzeigesystem, bei dem die Informationen für den Betrachter (Autofahrer, Pilot,...) in das 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. In den 80er und 90er Jahren gab es bei General Motors in den USA in verschiedenen Automodellen ein Schwarz-Weiß-Head-up-Display mit festen nicht konfigurierbaren Anzeigen, bei dem der Fahrer z. B. die aktuelle Geschwindigkeit immer im Blick hatte, ohne den Sichtkontakt zur Straße zu verlieren. 1

Head-up Display als Sicherheitsaspekt

Als Head-up Display wird ein System bezeichnet, das Informationen direkt ins Sichtfeld des Fahrers einblendet. Im Gegensatz dazu muss der Fahrer bei einem Head Down-Display oder bei den Kombiinstrumenten im Fahrzeug seinen Blick senken, um wichtige Anzeigen wie etwa Geschwindigkeit oder Richtungsanweisungen zu sehen. Trotz dass die Daten bei einem Head-up Display direkt auf die Windschutzscheibe projiziert werden, entsteht für den Fahrer der Eindruck, als schwebe das Bild ca. zweieinhalb Meter von ihm entfernt über der Motorhaube. Dies hat den Vorteil, dass der Fahrer den Blick nicht mehr vom Verkehrsgeschehen abwenden muss und der Umfang der Akommodation geringer ausfällt, da sich die Anzeige nicht wie die Tachonadel 25 Zentimeter, sondern 2,5 Meter vom Fahrer entfernt befindet. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich so die Ablenkung durch das Ablesen des Tachos von mindestens einer Sekunde auf eine halbe Sekunde reduziert.

Entstehung des Bildes bei einem Head-up Display

Das auf der Windschutzscheibe angezeigte Bild entsteht mittels eines TFT-Displays mit einer Auflösung in der Größenordnung von ca. 60.000 Pixel. Dieses befindet sich hinter dem Kombiinstrument, welches auch Anzeigen wie etwa Tacho und Drehzahlmesser beinhaltet. Vergleichbar mit einem Dia wird auch das TFT-Display von hinten mit einer starken Lichtquelle durchleuchtet, die ausfallenden Lichtstrahlen über verschiedene Spiegel umgelenkt und letztendlich auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs projiziert. Die verwendeten Spiegel erfüllen dabei verschiedene Aufgaben. Zum einen wird die Wegstrecke des Lichts verlängert und zum anderen werden die durch die Krümmung der Windschutzscheibe hervorgerufenen optischen Fehler weitesgehend korrigiert. Der vom Fahrer wahrgenommene Abstand wird durch die Wegstrecke des Lichts von der Lichtquelle bis zur Reflexionsfläche bestimmt. Das Prinzip entspricht dabei einem Spiegel, bei dem die eigentliche Spiegelfläche näher ist, als die optische Wahrnehmung suggeriert. Die Leuchtdichte bzw. Helligkeit des dargestellten Bildes wird, abhängig vom Umgebungslicht, über einen lichtsensitiven Sensor gesteuert und beträgt in etwa 5000 Candela/Quadratmeter. Somit bleibt das Bild auch bei direkter Sonneneinstrahlung gut lesbar.

Was erwartet uns in Zukunft?

Die Forscher bereiten schon den nächsten Technologiesprung vor. Während die aktuelle Generation zwar die eingegebenen Wünsche des Fahrers, aber ohne Sinn für die aktuelle Verkehrssituation Pfeile und Hinweise einblendet, sollen die künftigen Anzeigen sich passgenau in das reale Bild integrieren, das der Fahrer gerade wahrnimmt. "Kontaktanalog", lautet der Fachbegriff für diese Art von Displays. Daraus ergeben sich völlig neue Anwendungsszenarien, die den Bereich der Verkehrssicherheit revolutionieren werden. Es könnten dem Fahrer abhängig von der jeweiligen Situation Informationen zum Umfeld eingeblendet werden, die ihn vor direkten Gefahren, wie Fußgänger die im Begriff sind die Straße zu überqueren oder zu dichtes Auffahren warnen. Noch interessantere Anwendungen ergeben sich, wenn die Wahrnehmung des Menschen beeinträchtigt ist, wie etwa in der Nacht. In Kombination mit Nachtsichtgeräten können potenzielle Gefahrensituationen im Vorhinein angezeigt werden, die das menschliche Auge erst wahrnehmen würde, wenn es schon zu spät ist. Die verschiedenen Gefahrensituationen können visuell mit farblichen Linien vom Rest der Umgebung hervorgehoben werden. Das Head-up Display und die damit möglichen Entwicklungen stehen noch ganz am Anfang und es wird noch einige Jahre dauern, bis der Großteil der Möglichkeiten ausgeschöpft ist. Bis dorthin werden wohl zuerst die kleineren Fahrzeuge mit der schon bestehenden Technologie ausgerüstet.

Begriffserklärung

Head-up Display

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