DE102011075205A1

DE102011075205A1 - Display device for vehicle, has housing with outer wall, in which outlet opening is arranged, while imager for generating image information is arranged inside housing, where optical element is arranged inside housing

Info

Publication number: DE102011075205A1
Application number: DE201110075205
Authority: DE
Inventors: Sascha Steinkogler; Jan Weingarten
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2012-11-08

Abstract

The display device (100) has a housing (102) with an outer wall, in which an outlet opening is arranged. An imager (104) for generating image information is arranged inside the housing. An optical element (106) is arranged inside the housing and is adapted to focus the image information in a focal plane, which is arranged in the region of the outlet opening. A mirror element (200) is arranged outside the housing and is adapted for reflecting the image information into an optical path (206). The mirror element is a window (112) of a vehicle that is arranged in the optical path. An independent claim is provided for a method for displaying image information.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, auf ein Fahrzeug mit einer Anzeigevorrichtung sowie auf ein Verfahren zum Anzeigen einer Bildinformation.The present invention relates to a display device for a vehicle, to a vehicle having a display device, and to a method for displaying image information.

Bei einer heutigen Sichtfeldanzeige, einem Head-Up Display wird ein Bild in einen Teilbereich eines Sehfelds, beispielsweise eines Fahrers eines Fahrzeugs, eingespiegelt. Dabei wird das Bild aus einer Bildquelle über eine Optik in das Sehfeld eingebracht.In a present-day field of view display, a head-up display, an image is reflected into a partial area of a visual field, for example a driver of a vehicle. The image is introduced from an image source via an optical system into the field of view.

Die DE 10 2008 054 443 A1 zeigt eine Anzeigevorrichtung für ein Kfz für die Darstellung eines Bildes, das von mindestens einem Fahrzeuginsassen sichtbar ist.The DE 10 2008 054 443 A1 shows a display device for a motor vehicle for the representation of an image that is visible from at least one vehicle occupant.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, weiterhin ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Anzeigen einer Bildinformation gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides a display device for a vehicle, further a vehicle, and a method for displaying image information according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Eine Sichtfeldanzeige ist in der Regel so in einem Fahrzeug angeordnet, dass Sonnenlicht unmittelbar durch eine Scheibe des Fahrzeugs in ein Gehäuse der Sichtfeldanzeige eindringen kann. Um eine Funktionsdauer der Sichtfeldanzeige zu erhöhen werden schädliche Anteile des Sonnenlichts, wie Infrarotanteile und/oder Ultraviolettanteile mittels spezieller Filter, wie beispielsweise Kaltlichtspiegel aus dem einfallenden Sonnenlicht gefiltert.A field of view display is typically located in a vehicle such that sunlight may penetrate directly through a window of the vehicle into a housing of the field of view display. In order to increase the functional life of the visual field display, harmful components of the sunlight, such as infrared components and / or ultraviolet components, are filtered out of the incident sunlight by means of special filters, such as cold-light mirrors.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Öffnung im Gehäuse der Sichtfeldanzeige möglichst klein ausgeführt werden sollte, um wenig Sonnenlicht in das Gehäuse dringen zu lassen. Vorteilhafterweise kann die Öffnung klein ausgeführt werden, wenn ein in der Sichtfeldanzeige projiziertes Lichtbündel im Bereich der Öffnung einen Zwischenfokus aufweist. In diesem Fall ist eine Querschnittsfläche des Lichtbündels im Bereich der Öffnung minimal. Das Lichtbündel kann auch in einer Linie fokussiert werden, dann ist die Querschnittsfläche näherungsweise linienförmig.The invention is based on the recognition that an opening in the housing of the field of view display should be made as small as possible in order to allow little sunlight to penetrate into the housing. Advantageously, the opening can be made small if a light beam projected in the field of view display has an intermediate focus in the region of the opening. In this case, a cross-sectional area of the light beam in the region of the opening is minimal. The light beam can also be focused in a line, then the cross-sectional area is approximately linear.

Der erfindungsgemäße Ansatz lässt sich auf Combiner Head-up-Displays (CHUDs) sowie Windschutzscheiben-Head-up-Displays (HUDs) anwenden. Diese haben die Eigenschaft, dass Umgebungslicht in das optische System eindringen kann. Dies kann zu einer beeinträchtigten Bildqualität und zu unerwünschten Reflexen für Fahrer oder Passagier führen. Falls beispielsweise eindringende Sonnenstrahlen von einem oder mehreren optischen Elementen besonders ungünstig in ein Blickfeld des Fahrers reflektiert werden kann das im schlimmsten Fall zu einer Blendung des Fahrers führen. Die verwendeten Materialien für die optischen Elemente müssen wegen des eintretenden Sonnenlichts hohe Temperaturen aushalten. Manchmal werden Kaltlichtspiegel in den Strahlengang integriert, um Wärmestrahlung nicht bis zur Flüssigkristallanzeige vordringen zu lassen. Weiterhin führt die Integration eines konventionellen HUD oder CHUD ins Fahrzeug zu einer deutlich sichtbaren Öffnung im Armaturenbrett, welche durch den Strahlengang festgelegt ist und durch ein Deckglas geschlossen wird. Dieses dient dazu das optische System zu schützen und wird derart ausgelegt und positioniert, dass es die optische Funktion des HUDs nicht beeinträchtigt. Durch eine erfindungsgemäß kleine Öffnung können insbesondere Sonnenreflexe im Fahrersichtfeld vermieden werden. Dadurch ergibt sich eine mögliche Positionierung und Orientierung des Deckglases in nahezu uneingeschränkter Weise. Weiterhin schränkt die erfindungsgemäß kleine Öffnung die Designfreiheit bei der Armaturenbrettoberfläche sowie deren Anmutung nicht ein.The inventive approach can be applied to combiner head-up displays (CHUDs) and windshield head-up displays (HUDs). These have the property that ambient light can penetrate into the optical system. This can lead to impaired image quality and unwanted reflections for the driver or passenger. If, for example, penetrating sun rays from one or more optical elements can be reflected particularly unfavorably into a field of vision of the driver, in the worst case lead to dazzling of the driver. The materials used for the optical elements must withstand high temperatures due to the incoming sunlight. Sometimes cold light mirrors are integrated into the beam path so that heat radiation does not penetrate as far as the liquid crystal display. Furthermore, the integration of a conventional HUD or CHUD in the vehicle leads to a clearly visible opening in the dashboard, which is defined by the beam path and is closed by a cover glass. This serves to protect the optical system and is designed and positioned so as not to interfere with the optical function of the HUD. By a small opening according to the invention, in particular, sun reflexes in the driver's field of vision can be avoided. This results in a possible positioning and orientation of the cover glass in an almost unrestricted manner. Furthermore, the inventively small opening does not limit the freedom of design in the dashboard surface and their appearance.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Anzeigevorrichtung die folgenden Merkmale umfasst:
ein Gehäuse, mit einer Außenwand, in der eine Austrittsblende angeordnet ist;
einen Bildgeber zum Erzeugen einer Bildinformation, wobei der Bildgeber innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; und
zumindest ein optisches Element das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und ausgebildet ist, um die Bildinformation in einer Fokalebene, die im Bereich der Austrittsblende angeordnet ist zu konzentrieren.The present invention provides a display device for a vehicle, the display device comprising the following features:
a housing having an outer wall in which an exit aperture is disposed;
an imager for generating image information, wherein the imager is disposed within the housing; and
at least one optical element which is arranged within the housing and is designed to concentrate the image information in a focal plane which is arranged in the region of the exit aperture.

Unter einer Anzeigevorrichtung kann ein Projektor, beispielsweise ein Head-up-Display verstanden werden, der eine Bildinformation beispielsweise vor einem Fahrer eines Fahrzeugs in ein Sichtfeld des Fahrers durch eine Frontscheibe des Fahrzeugs projizieren kann. Dabei kann die Bildinformation scheinbar vor der Frontscheibe „schwebend“ dargestellt werden. Ein Gehäuse kann ein Rahmen oder ein Gestell sein, das dazu ausgebildet ist, die Anzeigevorrichtung vor Umwelteinflüssen zu schützen. Das Gehäuse kann Wände aufweisen. Das Gehäuse kann dazu ausgebildet sein, Einrichtungen sicher aufzunehmen. Eine Außenwand kann ausgebildet sein, um eine Übergangsfläche zwischen dem Gehäuse und einem Fahrzeuginnenraum zu bilden. Außerhalb der Austrittsblende kann die Außenwand lichtundurchlässig sein. Eine Austrittsblende kann eine lichtdurchlässige Öffnung oder ein lichtdurchlässiger Bereich in der Außenwand sein, die dazu ausgebildet ist, ein die Bildinformation beiinhaltendes Lichtbündel aus dem Gehäuse austreten zu lassen. Ein Bildgeber kann dazu ausgebildet sein, um eine Information über eine auszusende Bildinformation, beispielsweise in Form eines elektrischen Signals zu empfangen, und basierend auf der Information über die auszusende Bildinformation die Bildinformation in Form eines Lichtsignals zu erzeugen und auszugeben. Der Bildgeber kann ausgebildet sein, um die Bildinformation als Lichtstrahlen oder Lichtbündel bereitzustellen. Der Bildgeber kann dazu ausgebildet sein, die Bildinformation in Bezug auf eine für einen Benutzer der Anzeigevorrichtung letztlich sichtbaren Darstellung, punktgespiegelt und/oder verzerrt bereitzustellen. Ein optisches Element kann beispielsweise ein reflektierendes Element, wie ein Spiegel oder ein refraktierendes Element, wie eine Linse, oder eine Kombination davon sein. Insbesondere kann das optische Element ein konkaver Spiegel sein. Der Bildgeber und das zumindest eine optische Element können beispielsweise auf einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet sein. Die Anzeigevorrichtung kann ein oder mehrere weitere optische Elemente aufweisen, die in einem Strahlengang zwischen dem Bildgeber und dem in Bezug auf den Strahlengang als letztes vor der Austrittsblende angeordneten zumindest einen optischen Element angeordnet sind. Eine Fokalebene, auch Fokalfläche oder Brennebene genannt, kann eine Fläche sein, in der sich im Betrieb der Anzeigevorrichtung Lichtstrahlen des Lichtbündels überkreuzen.A display device can be understood to be a projector, for example a head-up display, which can project image information, for example, in front of a driver of a vehicle into a field of vision of the driver through a windshield of the vehicle. The image information may appear to be "floating" in front of the windscreen. A housing may be a frame or a frame adapted to protect the display device from environmental influences. The housing may have walls. The housing may be configured to receive equipment safely. An outer wall may be formed to form a transition surface between the housing and a vehicle interior. Outside the exit aperture, the outer wall may be opaque. An exit panel may be a translucent opening or a translucent area in the exterior wall formed therefor is to let out a picture bundle beiinhaltendes light bundle from the housing. An imager can be designed to receive information about image information to be transmitted, for example in the form of an electrical signal, and to generate and output the image information in the form of a light signal based on the information about the image information to be transmitted. The imager may be configured to provide the image information as light rays or light beams. The imager can be configured to provide the image information with respect to a display ultimately visible to a user of the display device, spot-mirrored and / or distorted. An optical element may be, for example, a reflective element such as a mirror or a refracting element such as a lens, or a combination thereof. In particular, the optical element may be a concave mirror. The imager and the at least one optical element can be arranged, for example, on opposite sides of the housing. The display device may comprise one or more further optical elements which are arranged in a beam path between the image generator and the at least one optical element arranged in front of the exit aperture with respect to the beam path. A focal plane, also called a focal plane or focal plane, may be a surface in which light beams of the light beam cross over during operation of the display device.

Ferner kann die Anzeigevorrichtung ein Spiegelelement umfassen, das außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die Bildinformation in einen optischen Pfad einzuspiegeln. Unter einem optischen Pfad kann eine Sichtverbindung zwischen beispielsweise dem Fahrer und einem Ausschnitt einer Fahrzeugumgebung vor dem Fahrzeug verstanden werden. Unter einem Spiegelelement kann ein weiteres optisches Element verstanden werden, das dazu ausgebildet ist, zusätzliche Information, die von der Bildinformation bereitgestellt wird, in die Sichtverbindung einzubringen. Dadurch können Daten für den Fahrer bereitgestellt werden, die ohne eine Unterbrechung der Sichtverbindung vom Fahrer wahrgenommen werden können. Das kann zu einer Entlastung des Fahrers führen, da Augen des Fahrers weniger oft zwischen einem nahegelegenen Innenbereich des Fahrzeugs, wie beispielsweise einer Instrumententafel und einem ferngelegenen Außenbereich des Fahrzeugs wechseln müssen. Das Spiegelelement kann eine Scheibe des Fahrzeugs sein, die im optischen Pfad angeordnet ist. Dadurch kann direkt am Glas der Scheibe die Bildinformation bereitgestellt werden. Ferner kann das Spiegelelement eine teildurchlässige Scheibe sein, die im optischen Pfad angeordnet ist. Beispielsweise kann das Spiegelelement ein teildurchlässiger konkaver Spiegel sein. Dadurch kann die Bildinformation besonders hochwertig zu Verfügung gestellt werden, da das Spiegelelement speziell für diesen Einsatzfall angepasst werden kann.Furthermore, the display device may comprise a mirror element, which is arranged outside the housing and is designed to mirror the image information in an optical path. An optical path can be understood as meaning a visual connection between, for example, the driver and a section of a vehicle environment in front of the vehicle. A mirror element can be understood as a further optical element which is designed to introduce additional information provided by the image information into the line-of-sight connection. This can provide data to the driver that can be perceived by the driver without interrupting the line of sight. This can lead to a relief of the driver as the driver's eyes are less likely to have to switch between a nearby interior of the vehicle, such as an instrument panel and a far-away exterior of the vehicle. The mirror element may be a disk of the vehicle, which is arranged in the optical path. As a result, the image information can be provided directly on the glass of the pane. Furthermore, the mirror element may be a partially transparent disc which is arranged in the optical path. For example, the mirror element may be a partially transmissive concave mirror. As a result, the image information can be made available in a particularly high quality, since the mirror element can be adapted especially for this application.

Ferner können an die Austrittsblende angrenzende Abschnitte der Außenwand zueinander einen Höhenversatz aufweisen. Unter einem Höhenversatz kann eine Stufe verstanden werden. Die Austrittsblende kann in einem Zwischenraum zwischen den Ebenen der Stufe angeordnet sein. Die an die Austrittsblende angrenzenden Abschnitte der Außenwand können in Bezug auf eine Haupterstreckungsebene der Außenwand voneinander beabstandet sein oder sich aufgrund des Höheversatzes überlappen. Durch den Höheversatz kann die Austrittsblende gut geschützt angeordnet werden und kann einfach in ein Designkonzept integriert werden.Furthermore, adjacent to the exit aperture portions of the outer wall to each other have a height offset. A height offset can be understood as a step. The exit aperture may be located in a space between the levels of the stage. The portions of the outer wall adjacent to the exit aperture may be spaced apart from each other with respect to a main extension plane of the outer wall or may overlap due to the height offset. Due to the height offset, the exit panel can be arranged well protected and can be easily integrated into a design concept.

Ferner kann die Austrittsblende in einem Strahlengang der Bildinformation im Bereich der Fokalebene angeordnet sein und quer zu dem Strahlengang ausgerichtet sein. Dadurch kann die Austrittsblende kleinstmöglich ausgeführt werden und besonders wenig Sonnenlicht in das Gehäuse gelangen.Furthermore, the exit aperture can be arranged in a beam path of the image information in the region of the focal plane and aligned transversely to the beam path. As a result, the exit aperture can be made as small as possible and very little sunlight can enter the case.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Außenwand im Bereich der Austrittsblende ein lichtdurchlässiges Material aufweisen. Beispielsweise kann die Austrittsblende von einem Deckglas abgedeckt sein. Unter einem Deckglas kann ein für die Bildinformation durchlässiges Bauteil im Strahlengang verstanden werden. Das Deckglas kann aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise Glas oder Kunststoff hergestellt werden. Um eine Austrittsöffnung für ein Bild einer herkömmlichen Sichtfeldanzeige gegen beispielsweise Staub abzudichten weist eine herkömmliche Sichtfeldanzeige eine durchsichtige Abdeckplatte auf. Da das Sonnenlicht von der Abdeckplatte reflektiert werden kann, sind viele Positionierungsmöglichkeiten im Fahrzeug ausgeschlossen, um einen Fahrer des Fahrzeugs nicht zu blenden. Durch eine Ausrichtung des Deckglases quer zum Strahlengang können Störungen der Bildinformation vermieden werden, da die Lichtstrahlen der Bildinformation möglichst orthogonal in das Deckglas eindringen und aus dem Deckglas austreten, was zu einer geringen Brechung und Streuung führt. Durch eine Beschränkung des Deckglases auf die kleine Austrittsblende kann möglichst wenig Reflektionsfläche für das Sonnenlicht erreicht werden, und eine Blendung des Fahrers vermieden werden. Die Anzeigevorrichtung kann ohne Einschränkungen platziert werden.According to one embodiment, the outer wall can have a light-permeable material in the region of the outlet aperture. For example, the exit aperture may be covered by a cover glass. Under a cover glass can be understood for the image information permeable component in the beam path. The cover glass can be made of a translucent material, for example glass or plastic. To seal an exit port for an image of a conventional field of view display against, for example, dust, a conventional field of view display has a transparent cover plate. Since the sunlight can be reflected off the cover plate, many positioning possibilities in the vehicle are excluded so as not to dazzle a driver of the vehicle. By aligning the cover glass transversely to the beam path disturbances of the image information can be avoided because the light rays of the image information penetrate as orthogonally as possible in the cover glass and escape from the cover glass, resulting in a low refraction and scattering. By restricting the cover glass to the small exit aperture, it is possible to achieve the least possible reflection surface for the sunlight, and to avoid blinding the driver. The display device can be placed without restrictions.

Die Außenwand kann zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses angeordnet sein. Dabei kann ein Durchmesser der Austrittsblende in Bezug auf eine Verbindungslinie zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden kleiner als ein Viertel eines Abstands der gegenüberliegenden Seitenwände zueinander sein. Dadurch kann eine besonders gute Abschirmung, beispielsweise gegenüber einfallendem Sonnenlicht, erreicht werden.The outer wall may be disposed between two opposite side walls of the housing. In this case, a diameter of the exit aperture with respect to a connecting line between the opposite side walls less than a quarter of a distance of the be opposite side walls to each other. As a result, a particularly good shielding, for example against incident sunlight, can be achieved.

Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit folgenden Merkmalen:
einer Scheibe; und
einer Anzeigevorrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz, wobei die Anzeigevorrichtung beabstandet zu der Scheibe innerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist. In einem Fahrzeug kann besonders großer Nutzen aus einer Kombination von Bildinformation und realer Umgebung gezogen werden. Ein Fahrer des Fahrzeugs ist oft durch Instrumente und Informationsquellen im Fahrzeug abgelenkt. Deshalb ist es besonders vorteilhaft Ablesewerte der Instrumente und Informationen mit dem Abbild der umliegenden Fahrzeugumgebung zu vereinen und bereitzustellen, da der Fahrer dann seine Aufmerksamkeit nicht von der Fahrzeugumgebung abwenden muss.Furthermore, the present invention provides a vehicle having the following features:
a slice; and
a display device according to the approach presented here, wherein the display device is arranged spaced from the disc within the vehicle. In a vehicle, particularly great benefits can be drawn from a combination of image information and real environment. A driver of the vehicle is often distracted by instruments and information sources in the vehicle. Therefore, it is particularly advantageous to combine and provide readings of the instruments and information with the image of the surrounding vehicle environment, since the driver then does not have to avert his attention from the vehicle environment.

Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Anzeigen einer Bildinformation, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:Furthermore, the present invention provides a method for displaying image information, the method comprising the following steps:

Erzeugen der Bildinformation mit einem Bildgeber, wobei der Bildgeber innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist; undGenerating the image information with an imager, wherein the imager is disposed within a housing; and

Konzentrieren der Bildinformation in einer Fokalebene mit zumindest einem optischen Element, wobei die Fokalebene in einem Bereich einer Austrittsblende angeordnet ist, die in einer Außenwand des Gehäuses angeordnet ist, wobei das optische Element innerhalb des Gehäuses angeordnet istConcentrating the image information in a focal plane with at least one optical element, wherein the focal plane is arranged in a region of an exit aperture, which is arranged in an outer wall of the housing, wherein the optical element is arranged within the housing

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a representation of a vehicle with a display device according to an embodiment of the present invention;

2 eine Darstellung einer Anzeigevorrichtung; 2 a representation of a display device;

3 eine Darstellung einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 3 an illustration of a display device according to an embodiment of the present invention; and

4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anzeigen einer Bildinformation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 4 a flowchart of a method for displaying image information according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs 110 mit einer Anzeigevorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Anzeigevorrichtung 100 weist ein Gehäuse 102, einen Bildgeber 104, ein optisches Element 106 und eine Austrittsblende 108 auf. Das Fahrzeug 110 weist eine Frontscheibe 112 auf. Die Anzeigevorrichtung 100 ist hinter der Frontscheibe 112 im Innenraum des Fahrzeugs 110 beabstandet zur Frontscheibe 112 angeordnet. 1 shows a representation of a vehicle 110 with a display device 100 according to an embodiment of the present invention. The display device 100 has a housing 102 , an imager 104 , an optical element 106 and an exit panel 108 on. The vehicle 110 has a windscreen 112 on. The display device 100 is behind the windscreen 112 in the interior of the vehicle 110 spaced to the windscreen 112 arranged.

Der Bildgeber 104 ist dazu ausgebildet, eine Bildinformation in Form eines Lichtbündels bereitzustellen. Der Bildgeber 104 und das optische Element 106 sind innerhalb des Gehäuses 102 an gegenüberliegenden Außenseiten des Gehäuses 102 angeordnet. Die Austrittsblende ist zumindest für das Lichtbündel lichtdurchlässig ausgebildet Die Frontscheibe 112 ist dazu ausgebildet, das Lichtbündel in einen Kopfbereich 114 eines Insassen des Fahrzeugs 110 zu reflektieren, so dass die Bildinformation in einen optischen Pfad zwischen dem Kopfbereich 114 und einem Bereich vor dem Fahrzeug 110 eingespiegelt wird, und vor einer Außenseite der Frontscheibe 112 schwebend dargestellt wird. Alternativ zur Frontscheibe 112 kann ein Spiegelelement eingesetzt werden, um das Lichtbündel in den Kopfbereich 114 zu reflektieren.The imager 104 is designed to provide image information in the form of a light beam. The imager 104 and the optical element 106 are inside the case 102 on opposite outer sides of the housing 102 arranged. The exit aperture is translucent, at least for the light beam 112 is adapted to the light beam in a head area 114 an occupant of the vehicle 110 to reflect, so that the image information in an optical path between the head area 114 and an area in front of the vehicle 110 is reflected and in front of an outside of the windscreen 112 is shown floating. Alternative to the windscreen 112 For example, a mirror element can be used to bring the light bundle into the head area 114 to reflect.

2 zeigt ein Combiner-Head-up-Display (CHUD) 100 mit einem Combiner 200, einem Spiegel 106 und einem Bildgeber 104. Combiner-HUDs (CHUDs) sind Head-up-Displays (HUDs), die das virtuelle Bild über den Combiner 200 in Form einer separaten Scheibe in das Sichtfeld des Fahrers einblenden. Dadurch ist das Combiner-Head-up-Display 100 unabhängig von Windschutzscheibenform und -toleranzen und daher für verschiedene Fahrzeugtypen und Fahrzeugausführungen, wie z.B. Links- und Rechtslenker, einsetzbar. Der Combiner 200 und der Spiegel 106 können eben oder gekrümmt ausgelegt sein, weiterhin können noch weitere Spiegel oder andere optischen Elemente im Boxgehäuse 102 untergebracht sein. Von einer Eyebox 114 aus sieht der Fahrer das virtuelle Bild 204 schwebend hinter der Windschutzscheibe 112. Die Ausmaße des Strahlengangs 206 bedingen zu einer großen Öffnung 208 im Armaturenbrett. Das im Allgemeinen verwendete Deckglas zur Versiegelung und zum Schutz der HUD-Optik ist hier nicht dargestellt. 2 shows a combiner head-up display (CHUD) 100 with a combiner 200 a mirror 106 and an imager 104 , Combiner HUDs (CHUDs) are head-up displays (HUDs) that take the virtual image over the combiner 200 in the form of a separate disc in the driver's field of vision. This is the combiner head-up display 100 regardless of windscreen shape and tolerances and therefore for different vehicle types and vehicle designs, such as left and right-hand drive, can be used. The combiner 200 and the mirror 106 can be designed flat or curved, further still more mirrors or other optical elements in the box housing 102 be housed. From an eyebox 114 From the driver sees the virtual picture 204 floating behind the windshield 112 , The dimensions of the beam path 206 condition to a big opening 208 in the dashboard. The generally used coverslip for sealing and protecting the HUD optics is not shown here.

3 zeigt eine Darstellung einer Anzeigevorrichtung 100 in Form eines Combiner-Head-up-Displays mit Zwischenfokus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Anzeigevorrichtung 100 kann es sich um die anhand von 1 beschriebene Anzeigevorrichtung 100 mit einem Gehäuse 102, einem Bildgeber 104, einem optischen Element 106 und eine Austrittsblende 108 handeln. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die in 3 gezeigte Anzeigevorrichtung 100 ein außerhalb des Gehäuses 102 angeordnetes Spiegelelement 200 auf, mit dem das aus dem Gehäuse 102 austretende Lichtbündel in den Kopfbereich 114 des Fahrers reflektiert wird. Aus Sicht des Fahrers erscheint das von dem Bildgeber 104 erzeugte Bild als virtuelles, hinter der Windschutzscheibe 112 schwebendes Bild 204. Ausgehend von dem Bildgeber 104 verläuft ein Strahlengang 206 des von dem Bildgeber 104 erzeugten Lichts über das optischen Element 106, die Austrittsblende 108 und das Spiegelelement 200 zu dem Kopfbereich 114 des Fahrers. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Anzeigevorrichtung weist die in 3 gezeigte Anzeigevorrichtung 100 ein kleinere Austrittsblende 108 auf. 3 shows a representation of a display device 100 in the form of a combiner head-up display with intermediate focus according to an embodiment of the present invention. In the display device 100 it can be the basis of 1 described display device 100 with a housing 102 , an imager 104 , an optical element 106 and an exit panel 108 act. Unlike the in 1 embodiment shown has in 3 shown display device 100 one outside the case 102 arranged mirror element 200 on, with which the from the housing 102 emerging light bundles in the head area 114 of the driver is reflected. From the driver's point of view, this appears from the imager 104 generated image as a virtual, behind the windshield 112 floating picture 204 , Starting from the imager 104 runs a beam path 206 that of the imager 104 generated light over the optical element 106 , the exit panel 108 and the mirror element 200 to the head area 114 the driver. Unlike the in 2 shown display device has the in 3 shown display device 100 a smaller exit aperture 108 on.

Der Strahlengang 206 ist in 3 durch Randstrahlen dargestellt. Ausgehend von dem Bildgeber 104, der innerhalb des Gehäuses 102 der Anzeigevorrichtung 100 angeordnet ist, weitet sich der Strahlengang 206 bis zu dem optischen Element 106. Das optische Element 106 ist ebenfalls innerhalb des Gehäuses 102 angeordnet. Der Bildgeber 104 und das optische Element 106 sind einander gegenüber angeordnet. Das optische Element 106 ist dazu ausgebildet, das Lichtbündel in Richtung auf die Austrittsblende 108 in eine Fokalebene zu konzentrieren, so dass das Lichtbündel im Bereich der Austrittsblende 108 einen Zwischenfokus mit einer minimalen Ausdehnung aufweist. An dem optischen Element 106, das in diesem Ausführungsbeispiel ein Hohlspiegel mit kurzer Brennweite ist, wird der Strahlengang 206 gefaltet, also gespiegelt und dabei auf einen Zwischenfokus in einer Fokalebene konzentriert. Der Zwischenfokus befindet sich im Bereich der Austrittsblende 108, die in einer oberen Außenwand des Gehäuses 102 angeordnet ist. Im Zwischenfokus weist der Strahlengang 206 minimale Abmessungen auf, so dass die Austrittsblende 108 sehr klein ausgeführt sein kann, ohne den Strahlengang 206 einzuengen. Ein Durchmesser der Austrittsblende 108 kann geringfügig größer als ein Durchmesser des Strahlengangs 206 im Bereich der Austrittsblende 108 sein. The beam path 206 is in 3 represented by marginal rays. Starting from the imager 104 inside the case 102 the display device 100 is arranged, the beam path widens 206 to the optical element 106 , The optical element 106 is also inside the case 102 arranged. The imager 104 and the optical element 106 are arranged opposite each other. The optical element 106 is adapted to the light beam in the direction of the exit aperture 108 to focus in a focal plane, so that the light beam in the area of the exit aperture 108 has an intermediate focus with a minimum extension. On the optical element 106 , which is a concave mirror with short focal length in this embodiment, the beam path 206 folded, that is mirrored and focused on an intermediate focus in a focal plane. The intermediate focus is located in the area of the exit aperture 108 placed in an upper outer wall of the housing 102 is arranged. In the intermediate focus points the beam path 206 minimum dimensions so that the exit panel 108 can be made very small, without the beam path 206 constrict. A diameter of the exit aperture 108 can be slightly larger than a diameter of the beam path 206 in the area of the exit aperture 108 be.

Das Gehäuse 102 kann in ein Armaturenbrett des Fahrzeugs eingelassen sein. Die Außenwand des Gehäuses 102 kann mit einer äußeren Oberfläche des Armaturenbretts abschließen oder ein Teil der Oberfläche des Armaturenbretts bilden. Die Außenwand des Gehäuses 102 überspannt gegenüberliegende Seitenwände des Gehäuses 102, an denen der Bildgeber 104 und das optische Element 106 angeordnet sind. Der Durchmesser der Austrittsblende 108 in Bezug auf eine Verbindungslinie zwischen den Seitenwänden ist wesentlich geringer als ein Abstand der Seitenwände zueinander. Beispielswiese kann der Durchmesser kleiner als ein Viertel, ein Achtel oder ein Sechzehntel des Abstands der Seitenwände sein. Die Außenwand des Gehäuses 102 kann eben, gekrümmt oder abgestuft sein. Gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Außenwand des Gehäuses 102 im Bereich der Austrittsbelende 108 eine Stufe auf. Die Stufe kann beispielsweise dadurch gebildet werden, dass entlang der Verbindungslinie zwischen den Seitenwänden in Bezug auf die Austrittsblende 108 gegenüberliegende Abschnitte der Außenwand parallel aber versetzt zueinander verlaufen. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel tritt der Strahlengang 206 in Richtung der Windschutzscheibe 112 aus dem Gehäuse 102 aus. Daher ist der der Windschutzscheibe zugewandte Abschnitt der Außenwand des Gehäuses niedriger als der der Windschutzscheibe abgewandte Abschnitt der Außenwand angeordnet. Die Austrittsblende 108 weist somit eine Haupterstreckungsebene auf, die gegenüber einer Haupterstreckungsebene der Außenwand des Gehäuses 102 geneigt ist. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen den an die Austrittsblende 108 angrenzenden Abschnitten der Außenwand weiter verringert werden. Die Austrittsblende 108 stellt eine Öffnung in der Außenwand dar, die durch ein lichtdurchlässiges Material verschlossen sein kann.The housing 102 can be embedded in a dashboard of the vehicle. The outer wall of the housing 102 may terminate with an exterior surface of the instrument panel or form part of the surface of the instrument panel. The outer wall of the housing 102 spans opposite side walls of the housing 102 at which the imager 104 and the optical element 106 are arranged. The diameter of the exit aperture 108 with respect to a connecting line between the side walls is substantially less than a distance of the side walls to each other. For example, the diameter may be less than one fourth, one eighth or one sixteenth of the distance of the sidewalls. The outer wall of the housing 102 can be flat, curved or stepped. According to the in 3 embodiment shown has the outer wall of the housing 102 in the area of the exit lining 108 a step up. The step can be formed, for example, by the fact that along the connecting line between the side walls with respect to the exit aperture 108 opposite sections of the outer wall parallel but offset from each other. In the in 3 the embodiment shown, the beam path occurs 206 towards the windshield 112 out of the case 102 out. Therefore, the windshield facing portion of the outer wall of the housing is lower than the windshield facing away portion of the outer wall. The exit aperture 108 thus has a main extension plane, which is opposite to a main extension plane of the outer wall of the housing 102 is inclined. In this way, the distance between the at the exit panel 108 adjacent sections of the outer wall can be further reduced. The exit aperture 108 represents an opening in the outer wall, which may be closed by a translucent material.

In dem im Bereich der Austrittsblende 108 liegenden Zwischenfokus überkreuzen sich die Randstrahlen. Nachdem der Strahlengang 206 durch die Austrittsblende 108 aus dem Gehäuse 102 der Anzeigeeinrichtung 100 ausgetreten ist, weitet sich der Strahlengang 206 im gleichen Maß, wie er von dem optischen Element 106 konzentriert worden ist, wieder auf. Nach passieren der Austrittsblende 108 trifft der Strahlengang 206 auf das Spiegelelement 200, das in diesem Ausführungsbeispiel als ein teilreflektiver, kurzbrennweitiger Hohlspiegel ausgeführt ist. Am Spiegelelement 200 wird der Strahlengang erneut gefaltet. Das Spiegelelement 200 ist dazu ausgebildet, den Strahlengang 206 so in ein auf die Frontscheibe 112 gerichtetes Fahrersichtfeld einzuspiegeln, dass im Blickfeld des Fahrers 114 das virtuelle Abbild 204 der Bildinformation über einer Motorhaube des Fahrzeugs zu schweben scheint. Dabei kann eine wahrgenommene Entfernung des virtuellen Abbilds 204 einer Länge des Strahlengangs 206 vom Blickfeld des Fahrers 114 entsprechen. Das Spiegelelement 200 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Gehäuse 102 verbunden, kann aber auch an einem anderen Ort im Fahrzeug befestigt werden. Ebenso kann die Windschutzscheibe 112 als Spiegelelement verwendet werden.In the area near the exit aperture 108 lying intermediate focus cross the marginal rays. After the beam path 206 through the exit aperture 108 out of the case 102 the display device 100 has leaked, the beam path widens 206 to the same extent as it is from the optical element 106 has been concentrated, again. After passing the exit aperture 108 hits the beam path 206 on the mirror element 200 , which is designed in this embodiment as a partially reflective, short focal length concave mirror. On the mirror element 200 the beam path is folded again. The mirror element 200 is designed to the beam path 206 so in on the windshield 112 directional driver's field of vision, that in the driver's field of vision 114 the virtual image 204 the picture information seems to hover over a hood of the vehicle. This can be a perceived removal of the virtual image 204 a length of the beam path 206 from the driver's field of vision 114 correspond. The mirror element 200 is in this embodiment with the housing 102 connected, but can also be attached to another location in the vehicle. Likewise, the windscreen can 112 be used as a mirror element.

Die Anzeigevorrichtung 100 kann eine Mehrzahl von optischen Elementen 106 aufweisen, so dass der Strahlengang 206 zwischen dem Bildgeber 104 und der Austrittsblende 106 mehrfach reflektiert wird.The display device 100 may be a plurality of optical elements 106 have, so that the beam path 206 between the imager 104 and the exit panel 106 is reflected several times.

Gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels erfolgt somit eine optische Realisierung eines Zwischenfokus zwischen dem Combiner 200 und dem ersten optischen Element 106, welches unterhalb der Armaturenbrettoberfläche liegt. Dadurch kann die Größe der Austrittsöffnung 108 im Armaturenbrett, im Verglich zu dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, um ein Vielfaches verringert werden und die Empfindlichkeit gegenüber Umgebungslicht kann deutlich verkleinert werden.According to the in 3 Shown embodiment shown thus takes place an optical realization of an intermediate focus between the combiner 200 and the first optical element 106 , which lies below the dashboard surface. This allows the size of the outlet opening 108 in the dashboard, compared to the in 2 shown embodiment can be reduced by a multiple and the sensitivity to ambient light can be significantly reduced.

Durch den Zwischenfokus wird im Unterschied zu der in 2 gezeigten Vorrichtung eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber Umgebungslicht erreicht. Der Zwischenfokus ist zwischen dem Combiner 200 und der ersten, also der der Ausstrittsblende 108 in Bezug auf den Strahlengang 206 nächstliegenden, in der Box 102 integrierten Optik 106 angeordnet. Hier ist der Combiner 200 kurzbrennweitig ausgelegt, sodass nahe der Öffnung 108 im Armaturenbrett der Zwischenfokus entsteht und der Strahlengang 206 an dieser Stelle sehr schmal wird und sich darunter wieder ausweitet. Durch die kleine Öffnung 108 kann im Vergleich zu konventionellen HUDs und CHUDs sehr viel weniger Umgebungslicht in die HUD-Optik 106 gelangen. Dadurch sind die optischen Elemente 106 und der Bildgeber 104 in der HUD-Box 102 besser gegen eintretende Strahlung, insbesondere Wärme und UV-Strahlung, geschützt und die Auftrittswahrscheinlichkeit von Störreflexen verringert sich. Schließlich ist die Realisierung des Deckglases für diese kleine Öffnung 108 einfacher und platzsparender und bietet hinsichtlich der Lage mehr Freiheiten.Due to the intermediate focus is unlike the in 2 shown device achieved a reduced sensitivity to ambient light. The intermediate focus is between the combiner 200 and the first, that of the outlet aperture 108 in relation to the beam path 206 nearest, in the box 102 integrated optics 106 arranged. Here is the combiner 200 short focal length, so close to the opening 108 in the dashboard the intermediate focus arises and the beam path 206 at this point is very narrow and extends below it again. Through the small opening 108 Compared to conventional HUDs and CHUDs, there is much less ambient light in the HUD optics 106 reach. This causes the optical elements 106 and the imager 104 in the HUD box 102 better protected against incoming radiation, especially heat and UV radiation, protected and the probability of occurrence of glitches decreases. Finally, the realization of the cover glass for this small opening 108 easier and space-saving and offers more freedom in terms of location.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Anzeigen einer Bildinformation gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 400 kann in einer Anzeigevorrichtung, wie sie in 3 gezeigt ist, ausgeführt werden. Ansprechend auf einen Empfang von Bilddaten durch die Anzeigevorrichtung wird in einem Schritt des Erzeugens 402 eine Bildinformation von einem Bildgeber generiert. Von einem optischen Element, das sich wie der Bildgeber innerhalb eines Gehäuses der Anzeigevorrichtung befindet, wird die Bildinformation in einem Schritt des Konzentrierens 404 in einer Fokalebene konzentriert, die im Bereich einer Austrittsblende aus dem Gehäuse angeordnet ist. Die Austrittsblende ist in einer Außenwand des Gehäuses angeordnet. Nachdem die Bildinformation die Austrittsblende passiert hat, wird die Bildinformation an einem Spiegelelement außerhalb des Gehäuses in einem Schritt des Reflektierens 406 in einen optischen Pfad eingespiegelt. Dabei wird die Bildinformation parallel zu Sichtlinien einer betrachtenden Person ausgerichtet, so dass die Person die Bildinformation lagerichtig mit einem Abbild einer Umgebung hinter dem Spiegelelement wahrnehmen kann. 4 shows a flowchart of a method 400 for displaying image information according to an embodiment of the present invention. The procedure 400 can be used in a display device as shown in 3 is shown to be executed. In response to receipt of image data by the display device, in a step of generating 402 generates image information from an imager. Of an optical element which is like the imager within a housing of the display device, the image information becomes in a step of concentrating 404 concentrated in a focal plane, which is arranged in the region of an exit aperture from the housing. The exit aperture is disposed in an outer wall of the housing. After the image information has passed through the exit aperture, the image information on a mirror element outside the case is reflected in a step of reflection 406 reflected in an optical path. In this case, the image information is aligned parallel to lines of sight of a viewing person, so that the person can perceive the image information in the correct position with an image of an environment behind the mirror element.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008054443 A1 [0003]

Claims

Display device ( 100 ) for a vehicle ( 110 ), wherein the display device ( 100 ) comprises the following features: a housing ( 102 ), with an outer wall in which an exit aperture ( 108 ) is arranged; an imager ( 104 ) for generating image information, wherein the imager ( 104 ) within the housing ( 102 ) is arranged; and at least one optical element ( 106 ) inside the case ( 102 ) is arranged and adapted to the image information in a focal plane in the region of the exit aperture ( 108 ) is arranged to concentrate.

Display device ( 100 ) according to claim 1, with a mirror element ( 200 ) outside the case ( 102 ) is arranged and adapted to the image information in an optical path ( 206 ).

Display device ( 100 ) according to claim 2, wherein the mirror element ( 200 ) a disc of the vehicle ( 110 ) which is in the optical path ( 206 ) is arranged.

Display device ( 100 ) according to claim 2, wherein the mirror element ( 200 ) is a partially transmissive disc, which in the optical path ( 206 ) is arranged.

Display device ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the exit aperture ( 108 ) adjacent portions of the outer wall to each other have a height offset.

Display device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the exit aperture ( 108 ) in a beam path ( 206 ) of the image information is arranged in the region of the focal plane and transversely to the beam path ( 206 ) is aligned.

Display device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the outer wall in the region of the exit aperture ( 108 ) has a translucent material.

Display device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the outer wall between two opposite side walls of the housing ( 102 ) and wherein a diameter of the exit aperture ( 108 ) with respect to a connecting line between the opposite side walls is less than a quarter of a distance of the opposite side walls to each other.

Vehicle ( 110 ) having the following features: a disc ( 112 ); and a display device ( 100 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the display device ( 100 ) spaced from the disc ( 112 ) inside the vehicle ( 110 ) is arranged.

Procedure ( 400 ) for displaying image information, the method ( 400 ) comprises the following steps: generating ( 402 ) of the image information with an imager ( 104 ), the imager ( 104 ) within a housing ( 102 ) is arranged; and Concentrate ( 404 ) of the image information in a focal plane by means of at least one optical element ( 106 ), wherein the focal plane in an area of an exit aperture ( 108 ) arranged in an outer wall of the housing ( 102 ), wherein the optical element ( 106 ) within the housing ( 102 ) is arranged.