Beim Head-up-Display werden fahrzeug relevante Fahrdaten und Warnmeldungen auf eine ausfahrbare hochwertige Scheibe direkt in das Sichtfeld des Fahrers projiziert. Es ermöglicht dem Fahrzeugführer die Darstellung fahrzeugtechnisch relevanter Informationen.
Mithilfe einer speziellen Technik werden diese Informationen störungsfrei und direkt in das Blickfeld des Fahrers projiziert. Welche Informationen gezeigt werden (aktuelle Geschwindigkeit, Tempolimits, Navigationshinweise, etc.), entscheidet der Fahrer über das Menü des Infotainmentsystems selbst. Geschwindigkeit, Verkehrszeichen, die Aktivität der Assistenzsysteme und andere Funktionen werden auf einer ca. 10-15 zentimeter großen Fläche angezeigt.
Die Funktionsweise eines Head-up-Displays
Ein gewöhnliches Head-up-Display setzt sich aus drei Komponenten zusammen:
- Das Modul für die Optik
- Projektionsfläche
- Bildgebende Einheit
Das Bild wird durch die bildgebende Einheit erzeugt, während das Modul für die Optik das Bild auf die Projektionsfläche umleitet. Bei dieser Fläche handelt es sich in der Regel um ein lichtdurchlässiges und spiegelndes Scheibenglas. Durch die Eigenschaften und die Zusammenarbeit dieser drei Komponenten sieht der Nutzer des Head-up-Displays nun die gespiegelte Informationen, welche auf die Oberfläche projiziert wird und kann gleichzeitig alles Dahinterliegende sehen. Damit wird erreicht, dass Fahrzeugführer beispielsweise die Informationen eines Navigationssystems beobachten können, ohne dafür die Straße aus den Augen zu lassen.
Die Besonderheit bei dieser Form der Projektion ist, dass die dargestellten Informationen zum einen binokular (mit beiden Augen) sowie monokular (mit einem Auge) vom Nutzer erfasst werden können. Die binokulare Darstellungsform hat dabei einen deutlich besseren Sichtbarkeitsbereich. Hinsichtlich der Darstellungsformen gibt es ebenfalls je nach Anwendungszweck verschiedene Formen. Denn ein Head-up-Display findet in den unterschiedlichen Fahrzeugtypen Anwendung. Dementsprechend muss die Art der Projektion an die entsprechenden Bedürfnisse angepasst werden. Aus diesem Grund werden in Luftfahrzeugen die Informationen immer ins Unendliche und bei Pkws wenige Meter vor die Motorhaube projiziert. Denn bei normalen Fahrzeugen ist es wichtig, dass der Fahrer bei Kurvenfahrten nicht abgelenkt wird.
Auch Navigationsdaten oder Warnmeldungen lassen sich auf dem Head-up-Display darstellen. Der Blick bleibt auf der Straße, während sich die eingeblendeten Informationen für das Auge des Fahrers scheinbar zwei Meter vor dem Fahrzeug befinden. Der Vorteil: Das Projizieren von Warnmeldungen in das direkte Fahrersichtfeld verkürzt die Reaktionszeit. Außerdem müssen die Augen nicht so häufig vom Fern- auf den Nahbereich fokussieren.
In der Luftfahrt muss der Pilot des jeweiligen Flugzeugs die Höhenverstellung seines Sitzes vor dem Start entsprechend anpassen, um den richtigen Blick durch das HUD zu erhalten.
Welche Informationen auf Head-up-Displays zu sehen sind
Grundlegend lassen sich die Informationen auf den Head-up-Displays in zwei Kategorien einteilen. Es gibt zum einen die statischen und zu anderen die kontaktanalogen Informationen.
Bei den statischen Informationen sind immer an derselben Stelle. Zu dieser Kategorie zählt man beispielsweise die gefahrene Geschwindigkeit oder die Drehzahl des Motors. Die kontaktanalogen Informationen hingegen stellen das genaue Gegenteil dar. Hier soll dem Fahrer der Eindruck vermittelt werden, dass diese Informationen fester Bestandteil seiner Umwelt sind. So fällt zum Beispiel der Navigationspfeil unter diese Kategorie. Dieser sieht auf den meisten HUDs so aus, als würde sich dieser auf der Straße befinden, welche durch das HUD sichtbar zu sehen ist.
Die Geschichte und Einführung des Head-up-Displays
Die ersten HUDs wurden bereits in den 1940er-Jahren entwickelt. Sie wurden primär in Kampfflugzeugen während des 2. Weltkriegs eingesetzt und dienten als sogenanntes Zielgerät. Das moderne Head-up-Display entstand jedoch erst dreißig Jahre später in den 1970er-Jahren. Erst hier kam die sogenannte Scheibenprojektion zum Einsatz, wie man sie heute kennt. Auch hier wurde diese Technologie primär zunächst in der militärischen Luftfahrt eingesetzt. Eine zweite kleinere Scheibe wurde ungefähr auf Sichthöhe des Piloten befestigt, auf welcher nun die Informationen entsprechend projiziert wurden.
Diese HUDS sind bis heut ein äußerst wichtiges Instrument in der militärischen Luftfahrt. Die dort dargestellten Informationen sind von großer Wichtigkeit für einen reibungslosen und sicheren Flug. Es werden beispielsweise Informationen zur Elektronik des Flugzeugs, das Radar aber auch zu potenziellen Waffensystemen angezeigt. Das alles passiert in einer äußerst kompakten Form, was den Piloten bei der Steuerung des Flugzeuges enorm dienlich ist. Die Piloten können dabei aus verschiedenen Modi auswählen, je nachdem welche Informationen sie gerade benötigen.
Mittlerweile werden Head-up-Displays auch in der zivilen Luftfahrt genutzt. Flugzeuge vom Airbus A350 und Boeing 787 sind bereits mit der Technologie ausgestattet worden. Bei Bedarf ist es auch möglich, ältere Bauarten mit einem Head-up-Display nachzurüsten.
Das erste Head-up-Display in einem Automobil
In den 1980er sowie in den 1990er-Jahren wurden die ersten HUDs in Pkws verbaut. Dabei handelte es sich jedoch noch um einfache Schwarz-weiß-Displays, welche über feste Anzeigen verfügte, die sich nicht weiter konfigurieren ließen. Das damalige Hauptziel dieser Displays lag darin, dem Fahrer beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit anzuzeigen, ohne dass dieser dafür den Blick von der Straße abwenden muss. Die damaligen Displays wurden vom US-amerikanischen Konzern General-Motors entwickelt. Weitere Modelle dieser HUDs gab es zur damaligen Zeit auch bei Nissan. Der Nissan 240SX war beispielsweise eines der ersten Automodelle mit einem solchen Head-up-Display. Das erste farbige HUD wurde 2001 in einer Corvette verbaut.
Der erste europäische Automobilhersteller, welcher auf die neuartige Technologie setzte, war der bayerische Konzern BMW. Das erste Head-up-Display, was als Großserie produziert wurde, stammte damals vom Unternehmen Siemens VDO Automotive AG. Verbaut wurde es in den 5er und 6er Modellreihen von BMW, welche 2003 vorgestellt wurden. In den darauffolgenden Jahren folgten weitere Automobilhersteller, welche in manchen ihrer Modelle HUDs verbauten. Der technologische Fortschritt sorgt zudem dafür, dass es zeitnah auch Modelle mit 3D- und Augmented-Reality-Funktion geben wird.
Können Head-up-Displays nachgerüstet werden?
Mittlerweile werden HUDs von den unterschiedlichsten Herstellern angeboten. Selbst das Nachrüsten solcher Geräte ist für den normalen Verbraucher problemlos möglich. Der Hersteller Garmin bietet beispielsweise ein Produkt an, welches über Bluetooth mit dem Smartphone verbunden werden kann. Über eine Navigationsapp werden die entsprechenden Informationen dann auf die Windschutzscheibe projiziert.
Doch auch generell lassen sich HUD-Systeme problemlos nachrüsten. Dieses wird dann so verbaut, dass es anhand der OBD-II-Diagnose alle wichtigen Informationen über das Fahrzeug auslesen kann. Diese werden dann wie gehabt auf dem HUD dargestellt.
