Head-up-Displays (HUDs) präsentieren diese Bilder direkt im Sichtfeld des Fahrers, wodurch die Notwendigkeit verringert wird, dass der Fahrer den Blick von der Straße abwendet.
Dieses Bedürfnis trägt zu einer erhöhten Verkehrssicherheit bei, weshalb die Automobilindustrie Head-up-Displays als eine praktikable Option zur Reduzierung der Ablenkung des Fahrers betrachtet.
Der IDTechEx-Bericht „Automotive Head-up Displays 2024–2034: Technologies, Players, Opportunities“ bietet eine umfassende Analyse dieses Marktes – von etablierten 2D-Technologien bis hin zu zukunftsweisenden 3D-Bildgebungsverfahren, die das Potenzial haben, die Automobilindustrie zu revolutionieren. Der Bericht enthält außerdem wichtige Trends, Marktanalysen, Chancen und detaillierte 10-Jahres-Prognosen für Displayvolumen (Anzahl der Bildschirme) und -wert (in US-Dollar), segmentiert nach Displaytyp, Technologie und Region.
Die derzeit dominierende Technologie in diesem Bereich ist TFT-LCD. Sie bietet eine gute Bildqualität, Langlebigkeit und ist ausgereift. Darüber hinaus ist sie im Vergleich zu Marktalternativen hochskalierbar und relativ kostengünstig. Allerdings ist sie zweidimensional und bietet keine Tiefenwirkung, wenn sie als Head-up-Display (HUD) Objekte auf der Straße hervorhebt. Neben der Anzeige von DAB- und Fahrzeuginformationen sollen HUDs potenzielle Gefahren im Straßenverkehr hervorheben und den Fahrer besser unterstützen. Diese werden auch als Augmented-Reality-HUDs (AR-HUDs) bezeichnet. Aufgrund dieser intensiveren Wahrnehmung ist eine Technologie wichtig, die Bildern Tiefe verleiht und das Sichtfeld (FOV) erweitert, während sie gleichzeitig wichtige Bereiche auf der Straße hervorhebt.
Es gibt zwei Technologien, die die Erzeugung dreidimensionaler Bilder ermöglichen und in HUDs getestet werden: computergenerierte Holographie (CGH) und Lichtfeldanzeigen (LFD).
Im Gegensatz zu zweidimensionalen oder stereoskopischen Displays projizieren diese 3D-Technologien virtuelle Objekte mit echter Tiefenwahrnehmung. LCD-, OLED- und MicroLED-Displays sind Beispiele für 2D-Technologien, die Bilder direkt auf eine flache Oberfläche projizieren. Manchmal werden sie verwendet, um eine 3D-Illusion zu erzeugen, indem dem linken Auge ein 2D-Bild und dem rechten Auge ein leicht verändertes Bild angezeigt wird. Dies ist als Parallaxeneffekt bekannt. Die weitverbreitete Verwendung dieser 2D-Techniken zur Darstellung von 3D-Bildern führt jedoch zu einem Effekt, der als Vergenz-Akkommodations-Konflikt (VAC) bezeichnet wird. Der VAC beschreibt die Diskrepanz zwischen der Entfernung des virtuellen Objekts und des Auges. Beispielsweise könnte ein virtuelles Objekt 3 Meter vom Auge entfernt angezeigt werden, das Auge fokussiert jedoch natürlicherweise auf einen Bildschirm, der sich nur wenige Zentimeter entfernt befindet. Diese Entfernungsdifferenz verursacht Unbehagen und Übelkeit beim Benutzer, der diese stereoskopischen Displays nicht über längere Zeiträume verwenden kann.
Daher evaluieren mehrere Unternehmen und Forschungsgruppen den Einsatz von 3D-Visualisierungstechnologien wie Holographie und LFDs.
Insbesondere die Holographie scheint bei der Anwendung auf Head-up-Displays in Fahrzeugen immer beliebter zu werden, und es gibt einige bemerkenswerte Gründe für dieses wachsende Interesse.
Der erste, bereits erwähnte Punkt betrifft die Fähigkeit, virtuelle Bilder mit echter Tiefenwirkung und ohne Auflösungsverlust zu projizieren. Das Fahrerlebnis wird deutlich angenehmer, wenn Hindernisse auf der Straße durch Bilder mit Tiefenwirkung dargestellt werden. Ähnlich wie beim Sehen im Alltag können wir virtuelle Objekte nahtlos fokussieren und unscharf stellen – etwas, das mit 2D-Technologien nur schwer zu erreichen ist. Die verschiedenen Tiefeninformationen sorgen für ein komfortableres Fahrgefühl und sind besonders hilfreich, um Hindernisse mit unterschiedlichen Tiefen hervorzuheben.
Zweitens ist die Helligkeit bei Head-up-Displays (HUDs) von grundlegender Bedeutung. Eine Displaytechnologie, die unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zuverlässig funktioniert, ist unerlässlich, da wichtige Informationen sowohl bei hellem Licht als auch bei Dunkelheit gut sichtbar sein müssen. CGH verwendet eine kohärente Lichtquelle, typischerweise einen Laser. Laser sind von Natur aus sehr hell und funktionieren in einem breiten Spektrum von Umgebungslichtverhältnissen einwandfrei.
Unternehmen, die sich auf holografische Head-up-Displays (HUDs) spezialisiert haben, konzentrieren sich auf zwei Schlüsselaspekte, um mit der dominanten TFT-LCD-Technologie konkurrieren zu können: die Senkung der Kosten und die Miniaturisierung der Geräte. Aktuell eignen sich diese Geräte aufgrund ihrer Größe und ihres höheren Preises nur für die größten und teuersten Fahrzeuge, sogenannte Premiumfahrzeuge. Um in diesem Markt wettbewerbsfähiger zu werden und sein großes Potenzial auszuschöpfen, müssen sowohl die Kosten als auch die Baugröße reduziert werden.
Obwohl die Holographie-Technologie für Head-up-Displays in Fahrzeugen als geeignet gilt, ist ihre Bildqualität im Vergleich zu LCD- und OLED-Displays deutlich schlechter, hauptsächlich aufgrund eines Effekts namens Mottling. Daher benötigt sie noch eine größere Reife, um in anderen Langzeitanwendungen eingesetzt werden zu können.
Autorin: Dr. Xiaoxi He, Forschungsdirektorin bei IDTechEx
