用于平视显示器（HUD）的检测装置的制作方法

本发明涉及用于平视显示器（hud），特别是用于模拟接触hud的检测装置、检测这类hud的方法以及光学元件在这类检测中的用途。

现代汽车越来越多地配备有所谓的平视显示器（hud）。通过例如在仪表板区域或顶部区域中的投影器，图像被投影到挡风玻璃板上、在那里反射并被驾驶员感知为（从他的角度看）在挡风玻璃板后面的虚拟图像。因此，重要的信息可以投影到驾驶员的视野中，例如当前行驶速度、导航提示或警告提示，它们可以被驾驶员感知而无需其视线离开车道。因此，平视显示器可以明显有助于提高交通安全性。用于显示静态信息的传统hud的投影距离（虚拟图像和驾驶员之间的距离）通常为约2m。

hud的较新变体被称为模拟接触hud或增强现实hud。这些hud的特征在于较大的hud区域（玻璃板上的投影面）和至少5m，通常甚至超过7m的明显更大的投影距离。模拟接触hud开辟了如下可能性，即不再仅仅将要读取的信息静态投影到玻璃板上，而是使用光学信息来识别现实车辆环境的元素——示例性应用是在视觉上标记车道边界、在视觉上突显路边行人、直接在车道上的导航提示或标记被行车辅助系统识别的车辆。较大的投影距离通过投影器内光束的较大光程长度产生（例如通过附加的反射镜和较大的体积）。模拟接触hud例如由de102014001710a1、wo2014079567a1、us2013249942a1、us2014354692a1、us2014375816a1和wo2013136374a1已知。

对于hud的构想而言常规的是，在检测装置中检验图像的光学质量。在此，用成像单元照射挡风玻璃板，其中产生与hud图像对应的虚拟图像，其通常为点和线的特征图案的形式。穿过挡风玻璃板通过摄像机单元从驾驶员的多个可能眼睛位置拍摄该图像。借助这些图像，然后可以详细评估对于不同眼睛位置而言由于多重反射和其它光学效应所造成的失真、畸变、幻像的发生。

由于常规挡风玻璃板的弯曲几何形状和与此相关的像场弯曲，虚拟hud图像不是布置在一个平面中，而是也在空间中弯曲。在检测传统hud时这不造成问题，因为图像仅具有相对小的尺寸，并且因此虽然存在弯曲，但也可以通过摄像机单元总体上清晰地拍摄。但是，在具有其明显扩大的图像尺寸的模拟接触hud的情况下，图像弯曲可导致图像的一些部分总是由于摄像机单元的受限的景深而显得不清晰，这使评估变得困难或不可能。由于辐射以相对于光轴的一定角度射到挡风玻璃板上，由像散产生其它像差。

本发明的目的是提供用于平视显示器（hud）的改进的检测装置，其特别是也可用于模拟接触hud。

根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的检测装置来实现。优选实施方案由从属权利要求显而易见。

符合类型（gattungsgemäß）的检测装置包括至少一个成像单元、定位装置和摄像机单元。用于平视显示器（hud）的本发明检测装置此外还包括光学元件。成像单元发射出辐射，以在要检测的挡风玻璃板上反射后产生虚拟图像，该虚拟图像的定位和尺寸对应于稍后的hud图像。但是，挡风玻璃板不直接被成像单元照射，而是间接地通过光学元件。光学元件适合于且被设置用于将成像单元的辐射朝着挡风玻璃板的方向偏转并由此照射挡风玻璃板的hud区域，以产生虚拟图像。定位装置适合于且被设置用于将挡风玻璃板以相对于光学元件和相对于成像单元的特定布置来固定。挡风玻璃板应在此以与稍后被车辆中的hud投影器同样的方式被成像单元照射，因此在检测装置中产生的图像是随后hud投影的良好模型。因此，成像单元的辐射应基本上以与稍后hud投影器的辐射相同的入射角和相同的孔径角（öffnungswinkel）射到挡风玻璃板的相同区域上。摄像机单元适用于且被设置用于从不同眼睛位置穿过挡风玻璃板拍摄虚拟图像。眼睛位置是指hud的稍后观察者/用户的眼睛的可能定位。

通过光学元件，可以减小虚拟图像在空间中的曲率（像场弯曲），从而可以清晰地拍摄摄像机单元的整个图像，这是本发明的巨大优点。该光学元件被设计成使整个虚拟图像位于摄像机单元的景深区域内。更确切地来说，这意味着图像沿光轴（在摄像机单元和图像中心之间延伸）的尺寸小于或等于摄像机单元的景深区域的尺寸，从而有可能使摄像机单元聚焦到图像上，以使整个图像位于该景深区域内并因此清晰显示。严格来说，该图像在此包括主图像和幻像的重叠，因为两者都应清晰显示。理想情况下，主图像被布置在单个平面中，摄像机单元可聚焦到该平面上。但是，与该理想平面性的轻微偏差，即图像的轻微残留曲率是可接受的。可接受的曲率的程度在此取决于所使用的摄像机单元及其景深。除了像场弯曲外，还可以通过本发明的光学元件来补偿像散。

本发明的目的是缩短图像尺寸，这才使得能够在摄像机的景深区域内拍摄整个图像。这一问题特别是在模拟接触hud方面出现。因此，在一个优选实施方式中，在不使用光学元件的情况下，虚拟图像将不会完全位于摄像机单元的景深区域内。换句话说，在不使用光学元件的情况下，图像沿光轴的尺寸大于摄像机单元的景深区域。

本发明的另一个优点是，光束路径通过光学元件似乎弯折，由此可以将检测装置设计成明显节省空间，这特别是在模拟接触hud及其大投影距离方面是有利的。

本发明同样包括测试hud的方法，该方法至少包括下列方法步骤：

(a)将具有hud区域的挡风玻璃板借助定位装置以相对于光学元件的特定布置来定位，

(b)通过成像单元照射光学元件，其中所述辐射通过光学元件朝着挡风玻璃板的方向偏转，并且照射hud区域，由此产生虚拟图像，

(c)借助摄像机单元从不同眼睛位置拍摄虚拟图像，

其中光学元件(13)被设计成使得整个虚拟图像(7)位于摄像机单元(12)的景深区域(δd)内。

下面详细描述本发明，其中优选实施方式同样涉及所述装置和方法。

所述光学元件优选是反射镜，特别是曲面反射镜。通过适当地设计反射镜的曲率，可以补偿虚拟图像的不希望的像场弯曲以及可能的像散。因此，例如反射镜的曲率半径可以从中心开始朝着边缘的方向改变，以影响由各自的反射镜区域产生的图像部分的定位。在构想反射镜时，要检测的玻璃板的几何形状是决定性的，且还必须考虑摄像机单元的位置。所述反射镜的所需设计，特别是反射镜的曲率可以通过专业常规方法来确定，例如通过使用已知的coddington方程，特别是通过使用所谓的射线追踪法。所述光学元件特别优选是高度抛光的金属发射镜，其可以高精确度制造。但是替代地，也可以想到其它光学元件，例如具有合适的曲率分布的透镜。

在一个优选的实施方式中，光学元件（特别是当其被设计为反射镜时）不是可旋转，而是静态地安置的。由此可以实现更简单且较不易出错的构造，其允许更高的测量准确度和更快的测量。然后必须设计该光学元件，以使得同时照亮整个眼动范围（eyebox）。在这一点上，本发明的光学元件特别是与hud投影器内的反射镜不同，该反光镜仅能照射有限的眼动范围窗口并且必须旋转以覆盖整个眼动范围。

本发明的检测装置特别有利地适合于检测模拟接触hud（所谓的增强现实平视显示器（ar-hud））。它们具有与传统hud相比明显更大的投影距离（图像与观察者之间的距离）以及明显更大的投影图像。由此，投影图像曲率的效应在拍摄该投影图像时可更强烈地察觉，以使得通过传统检测装置可能无法清晰地拍摄整个图像，因为图像的一些部分在摄像机单元的景深区域外延伸。通过本发明的装置减小了这种效应。传统hud具有小于3m的投影距离，而模拟接触hud具有（有时明显）超过3m的投影距离。因此，在一个特别有利的实施方式中产生虚拟图像，其投影距离大于3m，优选大于4m，特别优选大于5m。

用于平视显示器（hud）的投影组合装置至少包括（特别是机动车，例如载人轿车的）车辆挡风玻璃板以及投影器。该投影器照射挡风玻璃板的区域，在该区域中辐射朝着观察者（驾驶员）的方向反射，由此产生虚拟图像，位于车辆中的观察者从他来看在挡风玻璃板的后面感知该虚拟图像。可被投影器照射的挡风玻璃板区域被称为hud区域。投影器指向hud区域。投影器的光束方向通常可以通过反射镜来改变，特别是垂直地改变，以使投影与观察者的身高匹配。观察者的眼睛在给定的反射镜设置时必须所处的区域被称为眼动范围窗口。该眼动范围窗口可以通过调整反射镜而垂直移动，由此将由此可达到的整个区域（即所有可能的眼动范围窗口的叠加）被称为眼动范围。位于眼动范围内的观察者可以感知虚拟图像。当然，这意味着观察者的眼睛必须位于眼动范围内，而例如并非整个身体。眼动范围似乎是观察者眼睛的所有可能定位的总和，其通常被称为眼睛位置。在投影器和眼动范围中心之间延伸的光束通常被称为中心光束。它是用于构想hud投影组合装置的特征参考光束。

此处使用的来自hud领域的专业术语是技术人员通常已知的。对于详细说明，参考慕尼黑工业大学计算机科学学院的alexanderneumann的论文“用于检测平视显示器的基于模拟的测量技术”（慕尼黑：慕尼黑工业大学，2012年），特别是第2章“平视显示器”。

hud投影的感知取决于眼睛位置。因此，通常在构想上将hud针对眼动范围中心进行优化，并且在其它眼睛位置处可能有时出现失真、更强的幻像或其它不希望的光学效应。这应该通过本发明装置来检查。

借助成像单元照射挡风玻璃板的hud区域以产生虚拟测试图像。测试图像通常是点和/或线的图案。随后可以良好地在光学标准方面定量地评估这样的图案。该图案可能具有预失真，以使得补偿由于挡风玻璃板而不可避免地造成的可能失真，并且虚像图像中的图案（至少相对于中心光束而言）看起来规则。在一个优选实施方式中，成像单元包括板和将板背光照射的面光源。将图案以贯穿处的形式根据孔板的类型引入该板中。该板可以例如由金属或塑料制成。替代地，也可以将成像单元例如作为显示器（屏幕），例如led、lcd或dlp显示器实现。

所述成像单元的辐射射到光学元件上，并从该光学元件投到固定在定位装置中的挡风玻璃板的hud区域上。该定位装置例如是支架，挡风玻璃板夹在该支架中，由此该挡风玻璃板的位置可再现。在此选择挡风玻璃板、光学元件和成像单元的相对布置，以使得辐射以与稍后hud投影器的辐射相同的角度和相同的尺寸射到挡风玻璃板上，因此测试图像是hud投影的现实模型。

借助摄像机单元从不同眼睛位置拍摄由此产生的虚拟测试图像。为此，可以使用单个摄像机，其可移动地安装在例如机器人臂上，从而可以将该摄像机在不同的眼睛位置之间移动。替代地，也可以使用多个摄像机，其分别分配给一个眼睛位置。此时不需要在检测过程中移动，因此优选静态地安装这些摄像机。

随后借助专业常见的图像处理程序对摄像机单元拍摄的图像进行分析。例如取决于眼睛位置，尤其可以检验幻像的发生和强度，失真，例如旋转或梯形失真，以及其它光学效应。

挡风玻璃板通常包括通过热塑性中间层相互接合的外玻璃板和内玻璃板。挡风玻璃板被设置用于在车辆的窗户开口中将内室与外部环境分开。在本发明的上下文中，内玻璃板表示复合玻璃板的朝向内室（车辆内室）的玻璃板。外玻璃板表示朝向外部环境的玻璃板。挡风玻璃板通常是弯曲的，其中常见的曲率半径为约10cm至约40m。在hud中通常出现2m至20m的曲率半径。内玻璃板的内室侧表面在此被制造为基本上凹形，外玻璃板的外侧表面被制造为凸形。内室侧表面在此表示在安装位置中朝向车辆内室的表面。外侧表面表示在安装位置中朝向外部环境的表面。

与hud一样，在检测装置中从内侧开始照射挡风玻璃板。因此，hud投影器和成像单元布置在挡风玻璃板的内室侧，以使挡风玻璃板的内玻璃板朝向它们。挡风玻璃板经由内玻璃板的内室侧表面被照射。

在hud中，普遍存在所谓的幻像问题。投影器布置在车辆内室中，其辐射射到内玻璃板的内室侧表面上，在该表面上一部分朝着驾驶员眼睛方向反射，由此产生所需的虚拟图像，驾驶员从他来看在挡风玻璃板的后面，即外侧感知该虚拟图像。大部分辐射穿过挡风玻璃板，其中在外玻璃板的外侧表面上又反射一部分。这种二次反射产生另一个hud图像——正是幻像，驾驶员相对于主图像稍微偏移地且以较小强度干扰性地感知该幻像。常见的挡风玻璃板具有楔形，因此内玻璃板的内室侧表面和外玻璃板的外侧表面相互成一定角度布置，以使幻像与主图像重叠或至少减小其距离，从而使幻像显得较不干扰性。但是，这种补偿通常并不理想，并且还取决于眼睛位置。

挡风玻璃板的楔形通常通过使用楔形的热塑性中间层来实现。在此，在挡风玻璃板的上边缘和下边缘之间的垂直延伸中的中间层厚度至少局部是可变的。“局部”在此是指上边缘和下边缘之间的垂直延伸具有至少一个局部，在其中中间层的厚度根据位置而变化，即中间层具有锲角。中间层的厚度至少在hud区域中是可变的。但是，厚度也可以在多个局部中变化，或在整个垂直延伸上（例如从下边缘至上边缘）基本上持续增加。垂直延伸表示具有基本上垂直于上边缘的延伸方向的在上边缘和下边缘之间的延伸。由于在挡风玻璃板中的上边缘可能严重偏离直线，本发明的上下文中的垂直延伸更精确地来说具有垂直于上边缘的角之间的连接线的取向。该中间层至少局部地，即在厚度可变的局部中具有有限的锲角，即大于0°的锲角。锲角是指中间层的两个表面之间的角度。如果锲角不是恒定的，则对于其测量应在一点处使用表面上的切线。常见的锲角为0.2mrad至1mrad，特别是0.3mrad至0.7mrad。锲角可以在垂直延伸上是恒定的，这导致中间层厚度的线性变化，其中该厚度通常并且优选地从下向上变更大。方向说明“从下向上”表示从下边缘至上边缘的方向。但是，也可以存在更复杂的厚度分布，其中锲角从下向上是线性或非线性地可变的（即在垂直延伸中根据位置）。

在模拟接触hud或增强现实hud中，不仅将信息投影到挡风玻璃的有限区域上，而且外部环境的元素也包括在该显示中。对此的实例是标记行人、显示与前方行驶车辆的距离或将导航说明直接投影到车道上，例如以标记要选择的车道。模拟接触hud与传统的静态hud的区别在于，投影距离大于3m，优选大于4m，通常甚至大于5m。在静态hud的情况下，投影距离明显更小，通常为约2m。在本发明的上下文中，投影距离表示虚拟图像和观察者（即通常驾驶员头部）之间的距离。投影距离优选为至少7m。投影距离优选为最多15m。

在模拟接触hud的投影组合装置的情况下，对于所有投影图像的投影距离是基本上恒定的。观察者主观上应以不同距离感知的投影也在现实中具有基本相同的投影距离。通过几何光学效应，实现对不同距离的主观印象。

挡风玻璃板和虚拟图像之间的距离通常被称为像距。由于驾驶员头部与挡风玻璃板的距离通常为约1米，因此像距比投影距离小接近1m。代替投影距离，因此也可以将像距以足够的精确度用作标准。因此，像距优选大于2m，特别优选大于3m，非常特别优选大于4m，优选最多14m。

与传统的静态hud相比，模拟接触hud中的hud区域通常更大。在一个优选的实施方式中，hud区域的面积是挡风玻璃板面积的至少7％，特别优选至少8％。静态hud的hud区域的面积通常为挡风玻璃板面积的最多4-5％。

内玻璃板和外玻璃板优选地由玻璃，特别优选钠钙玻璃制成，这已被证明用于窗玻璃是有利的。所述玻璃板也可以由其它玻璃类型，例如硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃组成。所述玻璃板原则上可以替代地由塑料，特别是聚碳酸酯或pmma制成。外玻璃板和内玻璃板的厚度原则上可以在专业常见的值的范围内自由选择。对于传统的挡风玻璃板而言常见的单玻璃板厚度为1mm至5mm，特别是1.2mm至3mm。标准玻璃板厚度为例如2.1mm或1.6mm。外玻璃板、内玻璃板和热塑性中间层可以是清澈和无色的，但也可以是着色或有色的。在一个优选实施方式中，透过复合玻璃的总透射率大于70％，特别是当该复合玻璃是挡风玻璃板时。术语总透射率基于通过ece-r43，附件3，§9.1所规定的用于检测机动车玻璃板透光率的方法。

所述中间层通常由至少一个热塑性薄膜形成，该热塑性薄膜优选基于聚乙烯醇缩丁醛（pvb）、乙烯乙酸乙烯酯（eva）、聚氨酯（pu）或它们的混合物或共聚物或衍生物，特别优选pvb。在楔形薄膜的情况下在其薄边缘处测量的中间层的厚度通常为0.2mm至2mm，特别是0.5mm至1mm。

挡风玻璃板的安装角通常相对于水平面为55°至75°，特别是60°至70°，例如约65°。

本发明还包括用于hud的检测组合装置，其包括本发明的检测装置和固定在定位装置中的挡风玻璃板。

根据本发明检测的hud优选用于车辆，特别优选机动车，非常特别优选载人轿车中。

本发明还包括光学元件用于将成像单元的辐射偏转到挡风玻璃板的hud区域上的用途，该挡风玻璃板相对于光学元件的布置通过定位装置来固定，由此产生虚拟图像，为了检测的目的，借助摄像机单元从不同的眼睛位置穿过玻璃板拍摄该虚拟图像，

其中光学元件被设计成使整个虚拟图像位于摄像机单元的景深区域内。

在下文中参考附图和实施例更详细地解释本发明。所述图是示意图并且不按真实比例。所述附图不以任何方式限制本发明。

其中：

图1显示了用于hud的挡风玻璃板的俯视图，

图2显示了穿过作为hud的投影面的图1的挡风玻璃板的截面，

图3显示了穿过用于hud的传统检测装置的侧视图，

图4显示了穿过用于hud的本发明检测装置的侧视图，

图5显示了图3的传统检测装置和图4的本发明检测装置的模拟实例图像，以及

图6显示了虚拟图像和摄像机单元景深区域的尺寸的示意图解。

图1显示了hud投影组合装置的挡风玻璃板1的俯视图。挡风玻璃板1具有上边缘o、下边缘u和将它们接合的两个侧边缘。上边缘o在安装位置中向上指向车辆顶部（顶边缘），下边缘u向下指向发动机室（发动机边缘）。挡风玻璃板1具有hud区域b，其可在安装位置中被hud投影器照射并且在运行中被照射。

图2显示了穿过hud投影组合装置的截面，该hud投影组合装置包括图1的挡风玻璃板1以及hud投影器5。挡风玻璃板1通过切割线a-a'切割。挡风玻璃板1由外玻璃板2和内玻璃板3组成，它们通过热塑性中间层4相互接合。挡风玻璃板1将车辆内室与外部环境分开，其中外玻璃板2在安装位置中朝向外部环境，内玻璃板3朝向车辆内室。与水平线的安装角β例如为65°。

外玻璃板2和内玻璃板3例如由非预应力钠钙玻璃组成。例如外玻璃板2的厚度为2.1mm且内玻璃板3的厚度为1.6mm。这些玻璃板常用于挡风玻璃板。中间层4的厚度在下边缘u至上边缘o的垂直方向上以两个表面之间的基本上恒定的角度而持续增加。中间层4由单个pvb薄膜形成。上边缘o处的中间层4的厚度例如为1.0mm，且下边缘u处的中间层4的厚度例如为0.76mm。通过中间层4的锲形设计，通过在外玻璃板2和内玻璃板3的背离中间层4的两个表面上的投影器图像反射而产生的两个图像彼此重叠。因此，干扰性的幻像以较小程度发生。

投影器5指向hud区域b。在该区域中，图像应通过投影器5产生。投影器图像被挡风玻璃板1朝着观察者6（车辆驾驶员）的方向反射。由此产生虚拟图像7，位于车辆中的观察者6从他来看在挡风玻璃板1的后面感知该虚拟图像。观察者6与虚拟图像7之间的距离被称为投影距离d。挡风玻璃板1和虚拟图像7之间的距离被称为像距w。

该投影组合装置是所谓的模拟接触hud或增强现实hud，其特征在于例如10m的大投影距离d。这使得环境能够包括到视觉显示中，由此例如可以将要选择的车道作为观察者6的导航提示而看起来直接投影到车路上。除了较大的投影距离d外，模拟接触hud与传统hud的区别还在于较大的hud区域b，其面积为挡风玻璃板1的面积的例如9％。

观察者6的眼睛必须位于其内部以感知虚拟图像的区域被称为眼动范围窗口。眼动范围窗口可通过投影器5中的反射镜进行垂直调整，以使hud可以与不同身高和车座位置的观察者6匹配。眼动范围窗口可以在其内部移动的整个可达到区域被称为眼动范围e。

在hud的情况下，可能发生一系列不希望的光学效应。这一方面涉及显示的失真，例如旋转或梯形失真。另一方面，投影器辐射在挡风玻璃板1的两个外表面上被反射，以使得除了主图像外还产生稍微偏移的幻像。通过锲角a，主图像和幻像基本上彼此重叠，其中锲角的构想通常基于中心光束（投影器5和眼动范围e中心之间的光束）。但是，光学效应的出现大大取决于眼睛位置，即观察者在眼动范围e内的准确布置。因此，应取决于眼睛位置来测试效应的发生，为此使用作为本发明主题的检测装置。

图3显示了根据现有技术的用于hud的符合类型的检测装置。用于hud的挡风玻璃板1固定在定位装置11中，该定位装置规定其相对于成像单元8的布置。该成像单元包括具有由点和/或线形式的贯通处（孔）的特征图案的板9和另外背光照射该板9的面光源10。挡风玻璃板1和成像单元8的相对布置对应于在使用地中在计划的hud构造中的挡风玻璃板1和hud投影器5的相对布置。挡风玻璃板1的hud区域b被成像单元8照射，由此在挡风玻璃板1后面产生点和/或线的特征图案的虚拟图像7。所述辐射由灰色方框箭头表示。虚拟图像7由摄像机单元12，例如固定在机器人臂上的摄像机从眼动范围e内的不同眼睛位置拍摄。然后可以借助图像处理软件来详细评估摄像机单元12的图像。例如特别地，可以定量地并且取决于眼睛位置来评估不希望的光学效应，例如幻像或失真的出现，以得出hud图像质量的结论。

如在图中所示，虚拟图像7不是平面的，而是尤其由于空间中的玻璃板曲率是弯曲的。特别是在较大图像7的情况下，如其出现在模拟接触hud中那样，在此在拍摄时可能出现问题。摄像机单元12具有有限的景深区域，因此有时不可能清晰拍摄整个图像。取而代之，在每个焦平面上都存在图像7的区域，其在景深区域外延伸并因此被不清晰地拍摄。这影响拍摄的评估。

相反，图4显示了本发明的用于hud的检测装置。与图3的传统检测装置相反，挡风玻璃板1不直接被成像单元8照射。取而代之，辐射通过光学元件13朝着挡风玻璃板1的方向偏转。辐射再次由灰色方框箭头表示。通过光学元件13，可影响虚拟图像7，以使得其被改造成使其近似布置在平面中，如在图中所示。至少图像7的曲率如此减小，以使得其沿光轴的尺寸最多如同摄像机单元12的景深区域那样大。然后，可以将摄像机单元12聚焦，以使得清晰地拍摄整个图像7并且可以毫无问题地评估。

光学元件13例如被设计为由高度抛光的金属板制成的曲面反射镜，其中根据本发明对图像7曲率的影响是通过该反射镜的合适曲率分布来实现的，其中曲率半径从反射镜的中心开始朝着侧边缘方向合适地变化。

图5显示了本发明的实施例以及对比例的模拟拍摄。在图5(a)中基于根据图3的传统检测装置，其中从hud投影器的位置直接用成像单元8照射挡风玻璃板1。可以清楚地看到图像区域不清晰地显示，因为它们不位于摄像机区域12的景深区域中。相反，在图5(b)中基于根据图4的本发明检测装置，其具有非球面反射镜作为光学元件13。图像7沿光轴的尺寸可以通过光学元件13减小，以使得图像7完全位于景深区域中并且相应地清晰显示。

在模拟中分别假设经背光照射的在孔中具有二维图案的孔板作为成像单元，投影距离为10m且图像尺寸为1600mmx800mm（在距中心摄像机（眼睛点（augunkt）10米距离处测量的虚拟图像的平面中））。在图5(a)中，孔板与复合玻璃板的距离为10m。在图5(b)中，非球面反射镜与复合玻璃板的距离为300mm。

图6显示了本发明力求的效果。摄像机单元12具有有限的景深区域δd。这在给定的焦点设置的情况下是沿光轴（摄像机单元12和图像12中心之间的连接轴）在远点df（距摄像机单元12最远的点，其被清晰显示）和近点dn（距摄像机单元12最近的点，其被清晰显示）之间的区域。虚拟图像7在空间上是弯曲的，这主要由挡风玻璃板1的曲率造成。这导致图像7沿光轴的尺寸δx。如果尺寸δx大于景深区域δd，则不存在可清晰显示整个图像7的焦平面——总是部分地在景深区域δd外延伸（图6a）。通过本发明的光学元件13，减小了尺寸δx，以使得其小于景深区域δd。现在可以选择焦平面，针对该焦平面清晰显示整个图像7，然后可以进行分析（图6b）。为了开辟总体上清晰显示的图像7的可能性，通常必须适用的是：δx≤δd。

此处为了简单起见，以单线形式显示图像7。现实中，尺寸δx基于主图像和幻像的整体，因为两者应被清晰显示以进行分析。

附图标记列表：

(1)挡风玻璃板

(2)外玻璃板

(3)内玻璃板

(4)热塑性中间层

(5)投影器

(6)观察者/车辆驾驶员

(7)虚拟图像

(8)成像单元

(9)在贯通处具有图案的（金属）板

(10)面光源

(11)用于挡风玻璃板的定位装置

(12)摄像机单元

(13)光学元件

(o)挡风玻璃板1的上边缘

(u)挡风玻璃板1的下边缘

(b)挡风玻璃板1的hud区域

α中间层4的锲角

β相对于水平线的1的安装角

d投影距离/6和7的距离

w像距/1和7的距离

dn摄像机单元12的近点

df摄像机单元12的远点

δd摄像机单元12的景深区域

δx图像7沿光轴的尺寸

(e)眼动范围

a-a'垂直切割线。