Der Spiegel im Glas

Physiker entwickeln besseres Head-Up-Display auf Plexiglasbasis.

Aus dem Cockpit eines Flugzeugs sind sie nicht mehr wegzudenken. Immer mehr Autos werden mit ihnen ausgestattet und im Fernsehen kommt kein moderner Film ohne sie aus: Head-Up-Displays. Mit ihnen werden Informationen – beispielsweise in einem Fahrzeug – scheinbar direkt vor die Frontscheibe projiziert, so dass der Fahrer sowohl Instrumente als auch den Verkehr im Blick hat. Genau genommen reflektiert ein durchsichtiger Spiegel an der Scheibe die Daten, die aus einem Projektor kommen, als ein virtuelles Bild.

Wissenschaftlern der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist es jetzt gelungen, diese Technik um einige entscheidende Faktoren zu optimieren. „Die Projektionsfläche, die bisher in Autos verwendet wird, ist nicht zu hundert Prozent transparent, was den Blick durch die Windschutzscheibe behindern kann“, erläutert Richard Kowarschik, Direktor des Institutes für Angewandte Optik der Universität Jena. „Außerdem sitzt diese Schicht meistens an der Oberfläche der Scheibe und ist somit schädigenden äußeren Einflüssen ausgesetzt“, ergänzt sein Kollege Vladislav Matusevich. „Sie könnten z. B. zerkratzt werden.“

Die Physiker vom Institut für Angewandte Optik haben jetzt ein Fotopolymer auf Plexiglasbasis entwickelt, das zwischen die beiden Scheiben des Verbundglases einer Frontscheibe integriert werden kann. Somit kommt es nicht mit der Umgebung in Berührung. Es ist mit 100 Mikrometern ungefähr so dick wie ein menschliches Haar und absolut transparent – ein weiterer Vorteil gegenüber dem bisher verwendeten Material. „Das Fotopolymer in seinem Urzustand kann das projizierte Bild nicht spiegeln“, erläutert Matusevich. „Deshalb haben wir mit einem Laser ein Reflexionsgitter hineingeschrieben. An diesem werden die Lichtstrahlen des Projektors gebeugt und zurückgeworfen.“ Die chemische Zusammensetzung des Fotopolymers sorgt außerdem zum einen für einen höheren Beugungswirkungsgrad – das Bild erscheint kontrastreicher. Zum anderen ist das Material kostengünstig und hält den hohen Temperaturen bei der Herstellung des Verbundglases – immerhin 140 Grad Celsius – stand. „Momentan testen verschiedene Hersteller unsere Idee“, berichtet der Optik-Experte von der Universität Jena. „In ein paar Jahren könnten schon Autos mit dem von uns verbesserten Head-Up-Display fahren.“

Das neue Plexiglas mit Reflexionsgitter kann aber auch auf einem ganz anderen Sektor eingesetzt werden. „Auch Solarzellen sind mit Verbundglas gekapselt“, weiß Matusevich. „Mit unserem Fotopolymer zwischen den Scheiben müssten die Solarzellen nicht mehr so genau nach dem Sonnenwinkel ausgerichtet werden, denn das Reflexionsgitter beugt die Strahlen in einen optimalen Winkel.“ Die Idee sei in diesem Bereich grundsätzlich bekannt, aber das von den Physikern der Universität Jena entwickelte Material bietet eine effektive und kostengünstige Alternative zu den bisherigen Werkstoffen. Erste Gespräche mit Investoren aus diesem Industriezweig finden derzeit statt.

Friedrich-Schiller-Universität Jena

AL