Wie funktioniert ein Head-up-Display? + Tipps zum Nachrüsten

Zusatz-Features in Autos sind immer weiter im Kommen. Heute reicht es nicht mehr, dass ein Auto Fahren, Hupen und Bremsen kann. Zu verführerisch ist es die ganze Palette an Brems- und Verkehrszeichenassistent, digitales Cockpit und Head-up-Display mitzunehmen.

Doch sind es Features, die wir wirklich brauchen? Bei den meisten weiß man gar nicht so wirklich, wie sie funktionieren – wie zum Beispiel beim Head-up-Display. Wir haben uns gefragt: Wie funktioniert ein Head-up-Display? 

Also, wie funktioniert ein Head-up-Display? Ein Head-up-Display projiziert Informationen an die Frontscheibe. Es besteht aus der Bild-gebenden, optischen und Bild-empfangenden Komponente, der Frontscheibe. Die bildgebende Komponente erzeugt ein Bild, Video oder Animation und projiziert dieses über die optische Komponente auf die Scheibe.

Hierbei gibt es allerdings viele verschiedene Technologien. Es wird in Flugzeugen und in modernen Automodellen eingesetzt und funktioniert dabei entweder als eigenständige Einheit oder aber mit getrennten Systemen – zum Beispiel mit dem Smartphone. 

Wusstet ihr, dass das Head-up-Display, kurz HUD genannt, aber keine wirklich neue Erfindung ist? Man kann wohl sagen, dass es aber spätestens jetzt in der Mitte der Gesellschaft angekommen ist und ein Automodell deutlich aufwerten kann.

Doch keine Angst, nur wegen des Head-up-Displays braucht ihr euch kein neues Auto kaufen, denn das Head-up-Display kann man nachrüsten!

Im Folgenden erfahrt ihr mehr über das Funktionsprinzip, den Unterschied zwischen Head-up- und Head-down-Displays sowie die weiteren Einsatzbereiche.

Zusätzlich erfahrt wir, welche Varianten von Head-up-Displays es gibt und wie ihr diese nachrüsten könnt. Da es wirklich zahlreiche Möglichkeiten gibt, haben wir euch ebenso herausgesucht, was der TÜV in diesem Fall empfiehlt.

Wir wünschen euch viel Spaß beim Lesen!

Die Anfänge des Head-up-Displays

Head-up-Displays existieren genau genommen bereits seit den 1940er Jahren. Damals noch als “Reflexvisier” bekannt, wurden sie immer weiter entwickelt und sind heute aus der modernen Luftfahrtechnologie nicht mehr wegzudenken.

Als General Motors die Head-up-Technologie dann in den 1980er und 1990er Jahren in die Automobilbranche brachte, folgten in den 2000ern auch europäische Autohersteller wie BMW und Citroën.

Head-up-Display Funktionsprinzip

Zwar gibt es je nach Technologie des Head-up-Displays einige Unterschiede, aber generell funktioniert es immer gleich.

Die bildgebende und optische Komponente

Die bildgebenden Komponente erzeugt eine Information als Bild, Video oder Animation und gibt diese an die optische Komponente weiter. Diese kann, je nach Technologie, ein winzig kleiner Projektor, Laser oder aber auch der Bildschirm eures Smartphones sein.

Die Bild-empfangende Komponente

Die Bild-empfangende Komponente zeigt euch die über die optische Komponente ausgespielten Informationen letztendlich an. Wichtig ist, dass diese lichtdurchlässig und spiegelnd ist.

In der Praxis werden aus diesem Grund oft gläserne Elemente, wie die Frontscheibe, oder aber durchsichtige Folien verwendet.

Sicherheitsvorteile

Wichtig bei dieser Technologie ist, dass der Fahrer nicht durch die Information abgelenkt wird. Das heißt es muss sichergestellt werden, dass die Informationen gut erkennbar und im richtigen Abstand dargestellt werden, sodass der Fahrer nicht zu lange auf die projizierten Informationen fokussieren muss.

Eignung der Frontscheibe

Des Weiteren spielt auch die Beschaffenheit der Frontscheibe eine große Rolle. Da sie aus zwei getrennten Glasschichten besteht, würde eine einfache Projektion minimal versetzt dargestellt werden.

Während die Frontscheibe bei neuen Fahrzeugmodellen mit bereits integriertem Head-up-Display von vorneherein an die speziellen Anforderungen angepasst wird, muss man bei älteren Fahrzeugmodellen auf Alternativen umzusteigen.

Alternativen zu angepassten Frontscheiben

Diese Alternative besteht aus OLED- oder transparenten OLED-Bildschirmen (TOLED), die an der Windschutzscheibe befestigt werden und sicherstellen sollen, dass die projizierte Information auch bei starker Sonneneinstrahlung noch gut lesbar ist.

Unterschied Head-up- und Head-down-Displays

Wir wissen selbst nicht, ob wir vor unserer Recherche zu diesem Artikel überhaupt schon mal etwas von Head-down-Displays gehört haben, aber Fakt ist: Es gibt sie.

Kopf hoch oder Kopf runter

Der Unterschied zwischen einem Head-up- und Head-down-Display erschließt sich relativ schnell, wenn man es aus dem Englischen übersetzt. Beim Head-up-Display (Kopf-hoch-Bildschirm) kann man den Kopf / Blick im Gegensatz zum Head-down-Display (Kopf-runter-Bildschirm) oben behalten. 

Vor- und Nachteile des Head-up-Displays

Natürlich gibt es sowohl Vorteile, als auch Nachteile des Head-up-Displays.

Vorteile Head-up-Display

Beim Head-up-Display kann man die Augen weiterhin auf die Straße richten. Die Informationen werden nämlich direkt ins Blickfeld auf die Frontscheibe projiziert. 

Somit ergibt sich daraus auch der Nachteil des Head-down-Displays: Durch Absenken des Blickes nimmt man für Sekundenbruchteile den Blick von der Straße. Leider reicht das oft schon, um eine Gefahr zu spät zu erkennen. 

Des Weiteren wirkt das Herunternehmen des Blickes auf Dauer sehr ermüdend für die Augen, da sie sich bei jedem Blick auf das Kombiinstrument an eine neue Entfernung anpassen müssen.

Nachteile Head-up-Display

Der Nachteil von schlechten Head-up-Displays ist dagegen, dass sie bei starker Sonneneinstrahlung kaum noch erkennbar sind. Man verbringt zu viel Zeit mit dem Fokussieren und nimmt auch hierdurch den Blick von der Straße.

Das Head-down-Display ist in diesem Punkt eindeutig im Vorteil, denn diese ins Cockpit integrierte Anzeige, wird meistens durch einen kleinen Vorbau vor der Sonnenstrahlung geschützt.

Was auf kurze Strecken kaum bemerkt wird, kann bei langen Fahrten den entscheidenden Vorteil bringen.

Welche Varianten von Head-up-Displays gibt es?

Wie bereits erwähnt, gibt es verschiedene Arten von Head-up-Displays. Wir haben euch im Folgenden die häufigsten Arten zusammengefasst:

  • Einfache Anzeigen: Die einfachen Anzeigen sind Systeme, die lediglich simple Basisinformationen auf der Frontscheibe abbilden. Dies sind meistens Informationen, die zum Navigieren des Autos benötigt werden. Zu diesen Basisinformationen gehören unter anderem die Geschwindigkeit, Warnmeldungen, Kennwerte und Navigationspfeile.
  • Augmented Reality (AR): Technisch gesehen gehören Head-up-Displays zur Augmented Reality, zu Deutsch: erweiterte Realität. Prinzipiell kann bei dieser Art von Head-up-Displays jede Art von Information angezeigt werden.
    Die Möglichkeiten reichen von simplen Bildern, bis hin zu Videos oder 3D-Animationen.

In welchen Größen gibt es Head-up-Displays?

Die uns bekannten Head-up-Displays umfassen nur ein relativ kleines Format, meistens zwischen 5 und 10 Zoll. In diesem Format finden sie vor allem in Flugzeugen, Privatjets oder Autos Verwendung.

Im Laufe der Zeit haben die Head-up-Displays aber auch in anderen Bereichen Einzug gehalten. Heute findet man sie in Größen bis zu 80 Zoll auf Kongressen, Veranstaltungen oder in Museen.

Head-up-Displays in Flugzeugen, Privatjets und Autos

  • Kleines Format, etwa 5 bis 10 Zoll
  • 2D- oder 3D-Animation
  • Geringe Qualität bis hin zu Full-HD
  • Zeigt vor allem Basisinformationen wie Geschwindigkeit, Warnmeldungen, Kennwerte und Navigationspfeile.
  • Wird auf durchsichtige Glaselemente oder Folien projiziert, sodass die Information in den Hintergrund integriert wird.
  • Mit und ohne AR- oder VR-Brille möglich (AR = Augmented Reality, VR = Virtual Reality) 

Head-up-Displays für Kongresse, Veranstaltungen, Showrooms oder Museen

  • Großes Format, bis etwa 80 Zoll
  • Augmented Reality, hochauflösende 3D-Animation
  • Auflösung bis hin zu UHD (4K)
  • Unbegrenzte Darstellungsmöglichkeiten: Projektion in sogenannten “Deep Frame” oder Projektionen im Raum, z.B. Automodelle, durch den Raum laufende Tiere oder wechselnde Kunstobjekte
  • Wird in die reale Umgebung des Nutzers projiziert
  • Mit und ohne AR- oder VR-Brille möglich (AR = Augmented Reality, VR = Virtual Reality) 

Kann man Head-up-Displays nachrüsten?

Vorab eine ganz einfache Antwort: Ja, man kann Head-up-Displays nachrüsten. Doch auch hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten.

Komplettsysteme – sogenannte HUDs

Ziemlich verwirrend, wenn man bedenkt, dass HUD eigentlich auch nur die Abkürzung für Head-up-Display ist. Diese bis zu 5,5 Zoll großen Head-up-Komplettsysteme bestehen, wie eigentlich alle Head-up-Displays, aus einer Bild-gebenden, optischen und Bild-empfangenden Komponente.

Vorteil von Komplettsystemen

Der Vorteil: Ihr kauft bei diesem Komplettsystem alles zusammen. “Alles” umfasst in diesem Fall eine Bild-empfangende Folie, die an die Frontscheibe geklebt wird, und eine kleine Box, in der sowohl die Bild-gebende, als auch die optische Komponente verbaut ist.

Informationen über GPS oder über OBD-Schnittstelle

Diese Box empfängt die Informationen wie Geschwindigkeit oder zu fahrende Strecke entweder über GPS oder über die sogenannte On-Board-Diagnose-Schnittstelle (OBD). 

Wird das HUD an diese Schnittstelle angeschlossen, kann es hierüber alle nur möglichen, fahrzeugbezogenen Informationen wie Geschwindigkeit, Drehzahl, Motortemperatur und andere Fahrinformationen erhalten. 

Datenübertragung auf das Smartphone möglich

Die OBD-Schnittstelle befindet sich zumeist links im Fußraum des Fahrers und wird auch zum Auslesen von Fehlercodes verwendet. Bei manchen Geräten können diese Daten auch auf euer Smartphone übertragen werden.

Nachteile von HUD Komplettsystemen

Da die HUDs zumeist durch einen selbst platziert werden, ist die Platzierung nicht immer optimal. Nicht jeder weiß auf welche Details man für eine sichere Platzierung achten soll.

Das HUD darf nicht über der Lüftung und nicht über der Straße platziert werden.

Auch entgegenkommende Fahrzeuge oder andere Verkehrsteilnehmer dürfen nicht durch die Projektion geblendet werden.

Des Weiteren hadern viele Anwender mit der Stromversorgung. Vor allem mit der Start-Stop-Funktion kommt es oft zu langen Ausfallzeiten, die vor allem bei einer laufenden Navigation eher unpraktisch sind.

Empfängt das HUD die Informationen über GPS, so muss man in ländlichen Gegenden und spätestens in Tunneln für eine ganze Weile auf die korrekte Anzeige verzichten.

So klappt der Einbau eines HUDs

Natürlich wollen wir auch nicht vorenthalten, welche 5 Schritte ihr unternehmen müsst, um das HUD in eurem Auto nachzurüsten:

  1. Findet heraus, ob euer HUD seine Informationen per GPS oder über die OBD-Schnittstelle bezieht. Schließt das Gerät, falls notwendig, an diese Schnittstelle an.
  2. Benötigt das Gerät Strom über den Zigarettenanzünder? Dann schließt es auch hieran an.
  3. Verklebt die Kabel ordnungsgemäß oder verlegt sie hinter dem Armaturenbrett. Falls sie euch während der Fahrt entgegenfallen, kann das ganz schön gefährlich werden.
  4. Reinigt eure Frontscheibe von innen und bestäubt sie mit etwas Wasser, so lässt sich die Folie am einfachsten anbringen und im Notfall nochmal verschieben. Luftbläschen könnt ihr durch Herausschieben mit einem flachen Gegenstand oder durch Darüber-Wischen mit einem weichen Tuch unter der Folie hervorholen.
  5. Als nächstes müsst ihr die kleine Box auf dem Armaturenbrett installieren – direkt unter der Frontscheibe. Setzt euch auf den Fahrersitz und überlegt genau, wo ihr die kleine Box platzieren wollt. Werden die Informationen nicht vollständig auf der Folie angezeigt, dann könnt ihr diese etwas verschieben.
  6. Ihr habt das HUD erfolgreich nachgerüstet. Viel Spaß beim Ausprobieren!

Head-up-Display per Smartphone App

Klingt doch zu praktisch, um wahr zu sein, oder? Das Praktische ist, dass es die Head-up-Nachrüstmöglichkeiten für Smartphones in vielen verschiedenen Varianten gibt. Und es dafür nicht viel mehr nötig, als eine Navi-App mit HUD herunterzuladen und das Zubehör hierzu zu kaufen.

Zubehör zum Nachrüsten des Smartphone-HUDs

Dieses Zubehör besteht aus einer Matte mit daran befestigter Projektionsscheibe. Es wird massenhaft in allen Qualitätsstufen, Farben und Formen über die üblichen Verkaufskanäle angepriesen. 

Es muss an einer passenden Stelle, zwischen Frontscheibe und Armaturenbrett platziert werden. Anschließend wird das Handy mit geöffneter Navi-App inklusive HUD-Funktion auf die Matte gelegt.

Mittlerweile gibt es wirklich innovative Angebote, die zum einen eine Anti-Rutsch-Matte und eine Qi-Ladestation in die Liegefläche für das Smartphone integriert haben.

Warum eine HUD-Funktion so wichtig ist

Da es bei der Projektion zu einer Spiegelung der angezeigten Information kommt, müssen die Fahrinformationen auf dem Smartphone gespiegelt dargestellt werden. Eine Navi-App mit HUD-Funktion tut genau das, woraufhin die Fahrinformationen dann auch seitenrichtig auf der Projektionsscheibe abgebildet werden.

Nachteile des Smartphone-HUDs

Smartphones sind nicht für den Langzeitbetrieb konzipiert. Neben dem verschwindenden Akku werden sie mit der Zeit auch immer heißer. Befestigt ihr sie nicht richtig auf dem Armaturenbrett, können sie bei Kurvenfahrten verrutschen, was ziemlich gefährlich werden kann.

Glaubt man außerdem den zahlreichen Kundenbewertungen, ist die Qualität nicht immer ausreichend genug, dass die Fahrinformationen auch bei Sonneneinstrahlung gut lesbar angezeigt werden.

Was sagt der TÜV zum Nachrüsten von Head-up-Displays?

Skepsis beschreibt die Einstellung des TÜVs gegenüber dem selbstständigen Nachrüsten von Head-up-Displays wohl am ehesten. Denn für Head-up-Displays gibt es zurzeit noch keine geltende Prüfnorm.

Je nach Automodell müssen demnach verschiedene Punkte bei der Platzierung berücksichtigt werden – es gibt keine generell gültiges Vorgehen. 

Des Weiteren ist es auch noch nicht abschließend geklärt, ob ein dauerhafter Zugriff der HUD-Zubehörteile über die OBD-Schnittstelle sich nicht langfristig schädlich auf das Auto auswirken kann. Schließlich erhält das externe Gerät dauerhaften Zugriff auf die Motorsteuerung.

Fazit: Der TÜV arbeitet an einer Lösung, wie eine sichere Installation von Head-up-Displays in Zukunft gewährleistet werden kann. Er schließt auch nicht aus, die Fahrzeughersteller hierbei mit einzubeziehen.

Weitere Fragen:

Wirklich praktisch, dass man die Assistenzpakete auch bei alten Autos nachrüsten kann. Wir wollten es genauer wissen und haben uns gefragt: Welche Assistenzsysteme kann ich im Auto nachrüsten?

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Also, welche Assistenzsysteme kann ich im Auto nachrüsten? Im Auto nachrüsten könnt ihr die Assistenzsysteme entweder einzeln, oder aber als professionelles Multi-Assistenzsystem, das nach Hersteller-Vorgaben konzipiert und freigegeben wurde. Solche Assistenzsysteme sind z.B.:

  • Kollisionswarnung
  • Abstandsassistent
  • Spurhalteassistent
  • Verkehrszeichenerkennung

Bei so vielen Assistenzsystemen verliert die Reaktion des Fahrers in Stresssituationen immer mehr an Bedeutung. Die Automation bei einer nahenden Kollision oder bei versehentlichen Verlassen der Fahrspur verhindert Fehlverhalten des Fahrers.

Wir haben uns gefragt: Welche Rolle spielen die Assistenzsysteme für die Zukunft des autonomen Fahrens?

Also, welche Rolle spielen die Assistenzsysteme für die Zukunft des autonomen Fahrens? Mit jedem neuen Fahrerassistenzsystem geht man einen weiteren Schritt in Richtung autonomes Fahren. Womöglich fehlerhafte Entscheidung des Fahrers werden durch eine vorprogrammierte Funktion des Assistenzsystems abgefangen. Das Auto fährt bereits zu einem gewissen Grad autonom, also selbständig.

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