CN101236301A - 在车辆内部用于显示信息的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在车辆内部用于显示信息的装置和方法。一种用于在车辆内部显示信息的装置，包括具有当被紫外线(UV)光束激发时发射可见光的涂层的表面，和用于产生和指引UV光束到涂层以在表面上显示信息的激光投影装置(LPD)。LPD产生一个或者多个UV激光束，并且涂层具有一个或者多个发光层，所述发光层均可被不同的UV波长激发。每一层被激发时发射不同颜色的光。所述表面是透明挡风玻璃或者透镜，或者不透明表面。一种用来在车辆内部显示信息的方法包括在至少一层中施加发光涂层到表面上，并且产生和投影UV光束到涂层上，以与涂层至少同样多的颜色呈现信息。

Description

在车辆内部用于显示信息的装置和方法
优先权要求
本申请要求享有2007年1月2日提交的美国临时专利申请NO.60/883,108的优先权，在此并入该申请的全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种在车辆内部使用的显示系统，该显示系统具有激光投影装置和具有至少一个发光层的表面，并且被激光投影装置投影的光束有选择地照亮一个或多个发光层以使信息被显示在表面上。
背景技术
汽车仪表面板包含多种仪表，仪表，报警灯和其他指示器装置，每一个提供有用信息给车辆使用者，例如看作相关联的车辆系统的当前状态和/或状况的信息。速度计，转速计和燃料表是一些或更普通的并显著定位的车辆指示器或者仪表，分别提供精确和即时的车辆速度、发动机速度和在燃料槽中的燃料剩余量的读数。车辆仪表通常被配置成具有活动指针和标记或者对应于仪表读数的增量的模拟桶式装置。
除了模拟桶式仪表和其他模拟仪器，车辆信息显示器也可以包括数字或者LED显示器/读数装置，并且有时混合模拟和数字装置来改变仪表盘的美观。另外，不同光投射或者反射装置可能被使用，例如平视显示器(head up display)或者HUD装置，其利用阴极射线管(CRT)，液晶，激光和/或其他适合投影车辆信息到司机视野内的装置把图像反射到有限的区域。然而，这些装置通常被限制为一维投影到平面反射屏幕，可能对于某些目的达不到最佳状态。
现代车辆可能包括相关联的或者连接的仪表或者指示器灯提供信息到一些不同车辆子系统的一个上，在仪表板上车辆子系统可能又需要额外空间。例如，描述电位发动机或者传输性能结果，电池充电状态，开门，低轮胎压力，防锁制动状态，和/或再生制动状态的所有的报警灯必须安装在仪表板的有限空间内，并且经常需要使用多个指示器灯或者仪表，其又可能会导致仪表板的不期望的拥挤。
发明内容
相应地，被提供的装置用来在车辆内部显示信息。显示系统包括：具有涂层的显示表面，当被具有预定波长的紫外线(UV)光束激发时，该涂层发射可见光；和激光投影装置(LPD)，用来产生和投影UV光束到涂层上。当涂层发射可见光时信息被显示在显示表面上。
在本发明的一个方面中，LPD包括可操作用来产生UV光束的一个或者多个UV激光器。
在本发明的另一方面中，LPD包括多个UV激光装置，其均被配置用来产生不同UV激光束，每一个UV激光束具有不同的预定波长，并且其中涂层具有多个发光层，每一个发光层可由UV激光装置中不同的一个激发。
在本发明的另一方面中，当被UV激光装置激发时每一个发光层发射不同颜色的可见光。
在本发明的另一方面中，所述表面是透明挡风玻璃或者透明仪表板透镜。
在本发明的另一方面中，显示表面是车辆内部的不透明表面部分。
在本发明的另一方面中，信息从再生制动系统状态，消息状态，照明状态，HVAC系统状态，导航系统状态，量程信息(range information)，道路信息和气候状态的组中选择。
在本发明的另一个方面中，用于车辆内部的显示系统包括显示表面和被施加于显示表面的涂层。该涂层包含发光材料，用于当涂层被具有预定波长的UV光束激发时发射可见光来显示信息。显示系统也包括激光投影装置(LPD)，其具有用于产生UV光束的至少一个UV激光器，并且LPD可操作用来投影UV光束到涂层上。
在本发明的另一个方面中，LPD具有相同数目的UV激光器和发光层，并且每一个UV激光器激发发光层中不同的一个。
在本发明的另一个方面中，提供在车辆内部显示信息的方法。该方法包括对车辆内部表面施加发光涂层，并且然后产生和投影UV光束到涂层上致使信息显示在显示表面上。
在本发明的另一方面中，该方法包括对两个发光层施加涂层，所述两个发光层均被配置成当被激发时发射不同颜色的可见光，产生不同波长的两种UV光束，并且投影这两种UV光束到不同的发光层。第一组信息以第一种颜色显示在一个发光层上，并且第二组信息以第二种颜色显示在另一个发光层上。
在本发明的另一方面中，该方法包括设置第一组信息等于第二组信息，并且添加这两组信息从而以第三种颜色同时呈现这两组信息。
由下面结合附图对执行本发明的最佳模式的详细描述，本发明的上述特点和优点以及其他的特点和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的具有显示系统的车辆的示意图；
图2是本发明的显示系统的示意图；以及
图3是由具有本发明的显示系统的不同实施例构成的图1的车辆仪表板的透视图。
具体实施方式
参考图1，其中类似的参考数字在全部几个图中指代类似的部件，车辆10包括具有顶部或者顶板(headliner)15的车厢或者车辆内部11，和仪表盘或仪表板13。仪表板13位于邻近挡风玻璃41处并且包含或者容纳任何数量的通风口，仪表，控制器，面板或者其他这样的装置或者表面，这将在下面参考图2详细描述。
在车辆内部11内，本发明的显示系统12(见图2)被配置用来表现或者显示关于车辆10的状态或者状况的不同数据或者信息，和/或可能对于车辆10的所有者来说感兴趣的其他信息，这将在下面参考图3进行描述。显示系统12(见图2)包括激光器投影装置或者LPD 14，其位于仪表板13后面，并且其可操作用来产生和精确地投射或指引光束25朝向仪表板13。
显示系统12(见图2)也可以或者可替换地包括基本上相似的LPD 14A，其直接或间接地安装在或安放于顶板15中，并被充分屏蔽和/或定位来最小化或者防止直接看到由LPD 14A产生的光束25A。LPD 14A可操作用来产生和精确地指引光束25A到任何适宜的显示表面，例如挡风玻璃41和/或仪表板13的不透明表面部分，这将在下面参考图3进行更加详细的描述。
参考图2，显示系统12以特殊颜色并以可根据需要分层和/或重构的形式呈现不同信息给车辆10(见图1)的操纵者或者使用者，这将在下文被详细解释。在这里使用的术语“信息”指代任何可测量或者可探测的车辆10(见图1)的系统或者子系统的状态或者状况，所述系统或者子系统包括但是不限于电池，燃料槽，再生制动系统，轮子/轮胎，传动系统，发动机，导航系统，娱乐系统，和/或加热器，通风装置，和空调(HVAC)系统。术语“信息”也可以指代任何可测量或者可探测的环境状态，例如外部温度，气候和/或路面状况，也指任何外部产生的信息，例如无线通信，电子消息，或者其他这样被发送的信息。
为了呈现信息给车辆10(见图1)的所有者，显示系统12包括LPD 14和/或LPD 14A，和可照明的显示器31。LPD 14，14A包括具有被配置产生光束25，25A的光源20的发光装置17。发光装置17也包括任何数量的附加光源，其作为光源21和22在图2中用双点划线示出。在本发明的范围内，术语“光束”指代电磁能量的会聚束，例如如下面解释的一个或者多个具有预定波长的紫外线(UV)激光。
可照明的显示器31包括至少一个发光层32，但是也可以包括另外的发光层，如图2中所示的发光层33和34。虽然这里描述了三个发光层32，33和34，但是在本发明范围内根据车辆10(见图1)的设计，任何数量的发光层都可以被提供。发光层32，33和34被施加涂层，例如单层或者多层膜，到显示表面38的任一侧。
在本发明范围内，显示表面38可以是在车辆内部11内(见图1)任何适合的透明表面，这时形成于可照明的显示器31上的涂层被施加到或者附着到显示表面的一侧，其是以箭头A方向观察的所有者的相反侧。可替换地，如双点划线示出的，显示表面38也可以是车辆内部11的任何适合的不透明表面，例如此时可照明的显示器31A被施加或者被附着到以箭头A方向观察的所有者的显示表面38的同一侧，这将在下面参考图3进行解释。为了简单起见，除非另外说明，否则将仅仅讨论图2中的非双点划线元件，并且该解释也适用于双点划线元件，除非另外说明。
依照本发明，发光层32，33，34的每一个被设置成响应相应光束25的激发而照明或者发射特定波长或者颜色的可见光。以这种方式，信息可以作为文本和/或图像被呈现，如在图2中由箭头37(或者箭头37A)所示的那样，并且所述信息在显示表面38上或者通过显示表面38从箭头A的方向观察容易被看见。图像(箭头37)可以具有不同的特性，例如亮度，强度，颜色，和/或响应于光束25的施加位置和波长的变化的流动或改变的位置，当一个以上的光源20，21和22被用来形成光束25时，其可以作为被选择的光源20，21和22的组合施加的波长的函数而改变。
为了最佳性能和清楚起见，显示表面38基本上应该是无缝合线的，并且可以由丙烯酸，塑料，乙烯基，皮革，玻璃或者另一种被定形以形成适合本申请的表面的适当的材料构成。例如，如图3所示，显示表面38或者38B可以是如上面描述的透明的，并且被配置用来分别保护仪表30或者显示器130以防灰尘和/或阻塞物，同时当从箭头A(见图2)的方向看时，总是提供仪表30或显示器130全部的可见度。同样的，在另一个实施例中显示表面38A可以是挡风玻璃41(见图1和3)的一部分，和/或作为显示表面38C的仪表板13的不透明表面部或部分。
仍旧参见图2，投影图像(箭头37)可以提供分离的信息或者增添到任何已包含的信息中的信息或者被仪表30或者仪表板13上的其他仪表呈现的信息，而不影响其可见度或有效性。对于具有箭头A方向观察的观察者来说，在一个或者多个发光层32，33，34被产生或者激发的作为图像(箭头37)描绘的信息，可以被制成看起来像是“漂浮”在仪表30上或者在显示表面38的不同发光层32，33，34内，并且该“分层效应”提供可重构或可用户化的信息显示能力。
使用包括一对镜子28A，28B的可控制的光指示装置26，LPD 14的光指示能力或者精度可被优化。镜子28A，28B可以是现有技术中已知的微镜类型，其响应来自集成控制单元或者控制器45的控制信号以精确的方式正交移动。例如，镜子28A，28B可以被配置和/或定形为按照需要以不同方向准确地扫描或者指引光束25。当光束25被镜子28A，28B改变方向时，光束25开始发散或者散开。形成在仪表30内的孔40允许发散光束25通过，并且如箭头B描绘的那样继续分散。光束25然后激发，照亮，或者“着色”发光层32，33和34中的一个或者多个被选择的层，因此如由点箭头37所示的那样，在每一个发光层32，33和/或34中或者每一个发光层32，33和/或34上形成和投影高度详细的可见图像。
如同被现有技术中普通技术人员所意识到的，电磁谱是连续范围的电磁波长和相关频率，电磁谱范围从极其低的频率/长波长的无线电波到超高频/短波长的伽马波。可见光，也就是人视网膜感知的电磁能量的波段，通常包括大约400到700纳米(nm)的电磁波，并且在此较大波段内的较窄波长波段表示特定的可感知的颜色。然而本发明不打算局限于任何特定波段或者电磁谱的一部分，当在可照明的显示器31中被用来激发可见图像(箭头37)时，包括紫外线(UV)频谱的电磁带宽可以提供最佳有用性。因此，光源20，21和22分别作为紫外线激光器1，2和3在图2中被示出。
光源20，21和22均能产生唯一的或者具有充分分离的波长的光束。当使用多个发光层32，33，34时，发光层32，33和34中的每一个具有相应的光源20，21或者22。也就是说，发光层32，33和34中的每一个可仅由可用光源20，21和22中的一个激活，并且不可由剩余的可用光源20，21和22中的任何一个激活。因此光源20，21和22中的每一个的波长是充分不同的，以由一个以上的光源20，21和22来充分最小化特定发光层32，33和/或34的激发。例如，光源20，21和22中的每一个可以是选自已知的UVA，UVB和UVC范围的不同的一个的UV激光器，以产生足够的波长分离，或者，如果在波长上能够充分的分离，那么其可选自普通的UV类别。
为了提供足够发光能力给可照明的显示器31，可照明的显示器31的发光层32，33和34的每一个可以包含发光纳米颗粒，也就是小于可见光谱的较低波长限制大约400纳米(nm)的粒子。不同特性的发光涂层，例如被Fremont、California的Superimaging有限公司公开的那些，或者相似的发光涂层可被用来作为由发光层32，33和/或34构成的膜或涂层。光源20，21和22中的每一个因此被设定产生唯一电磁波长，其当被指引到相应的其中一个发光层32，33和34时，将激发其中包含的纳米颗粒来产生独特的图像颜色，亮度和/或图像强度。
另外，通过交替的或者选择特定的被激发或者照亮以呈现特定信息组的发光层32，33和34，或者可选择地通过在发光层32，33，34的每一个之间提供足够数量的间隔或者距离，例如在发光层32，33，34的每一层之间插入透明材料层(未示出)，可以获得“叠层”或者分层显示效果。例如，具有较高的或者更即时的分配信息优先权的车辆状态信息可以被呈现在具有特定颜色如红色的发光层32，33或者34上。较少即时信息可以不同的颜色呈现，例如蓝色。
同样的，如果两个或者更多个发光层32，33和34被使用，则大于使用的发光层32，33和34的数量的多个颜色可以通过在发光层32，33和/或34上叠加或者同时产生图像而被激活。例如，通过同时激发具有一个光源20，21或者22的蓝光层，和具有不同光源20，21或者22的红光层，信息以紫色被呈现，而不需要专门的紫光发射层。
被选择的发光层32，33和/或34和光源20，21和22的组合也可使用控制器45(见图2)可控地改变，以产生动态的或者“流动”的显示外表，其可提供视觉吸引的，更多信息的，和/或注意命令的显示。通过重新编程控制器45，显示系统12能被容易地重新配置来获得需要的视觉效果，并且显示系统12可交叉使用或者结合到不同的车辆设计中。
在图2和图3的实施例中，光源20，21和22的每一个是UV激光器，然而在本发明范围内，也可使用其他光源例如汞放电管或者激光二极管。场序列寻址可用来按需要顺序激活每一个单独的光源20，21和22，因此响应来自控制器45的信号或者命令，在一个或者多个发光层32，33和34上照亮或者“着色”期望的图像。
现在参见图3，仪表30被示为位于车辆仪表板13内相邻于挡风玻璃41，并且为了清楚起见省略了方向盘。被示出的仪表30是典型的模拟或者数字的速度计46，其具有按照传统方式以升序排列的速度增量43，并且额外的和类似构成的车辆电池充电仪表52和燃料表50位于速度计46的侧面。尽管为了说明的目的速度计46被示出，但是本领域技术人员能够认识到在本发明范围内也可以使用其他的仪表。
相对于车辆的操纵者或者所有者，可照明的显示器31(也参见图2)可定位成相邻于仪表30/在仪表30上，呈现或者投影关于车辆状态的不同数据或信息或者其它对于车辆所有者来说可能感兴趣的信息。例如，可照明的显示器31可同时或者间歇地呈现再生制动系统状态58，HVAC/无线电/导航系统和/或前灯状态57，和/或电子邮件或者其他消息状态59。如上所述，在这个实施例中的表面38充当安装在仪表板13内的透明透镜。
可照明的显示器31也可呈现剩余的范围到空(range-to-empty)/放电信息65，附属再充电状态55，内部光状态63，检测到的道路状况61，里程表读数54，和/或使用者可能选来投影到可照亮的显示器31的显示表面38(见图2)上的任何其他选择的期望的车辆状态信息。如图所示，仪表30处于固定的或静态的位置，并且可照亮的显示器31被投影或者呈现到显示表面38上，以便例如电子邮件状态59和内部光状态63的特定信息可作为被叠加的或者分层的图像出现，其与在仪表30上呈现的信息可同时被看见。
附加的显示器130也可被提供在驾驶者和在前面乘客座位上的乘客(未示出)看得见的单独的位置处，例如在车辆仪表板13上接近驾驶者和乘客中间的位置。显示器130也可包含多种固定和/或静态信息，例如车辆轮廓或者外形69和/或相关联的状态信息70。另一个显示器131可关于附加的显示器130被定位，并且被配置传达或者呈现对于车辆的乘客和驾驶者来说都可能感兴趣的属于车辆或者环境状态的信息。
例如，典型的发动机轮廓或者示意图76和左前轮轮廓或者示意图75可被投影到在车辆示意图或者轮廓69上的透明衬底38B上，以图形的方式表现“检查发动机”或者“低轮胎压力”的警告，通常通过静态或者固定的报警光或者灯来呈现，同时环境状态78用图形呈现车辆的空调系统的状态，和/或内部/外部温度。可选的开/关状态指示器68也可被包括在仪表30和显示器130中的任一个或者两个上，以允许车辆10(见图1)的驾驶者或者乘客快速确定相关联的车辆系统是否是激活的。
其它的显示器230和/或330也可被分别投影到挡风玻璃41或者仪表板13的显示表面38C上，一个或者多个发光层32，33和/或34(见图2)可被施加。显示器230和/或330能够被车辆10(见图1)的驾驶者和乘客看得见。当投影到挡风玻璃41和/或仪表板13上时，LPD 14A(见图1和2)而非LPD14可被车辆所有者用来产生和投影光束25A(见图1和2)以最小化物理干扰或者光束25A路径上的障碍。
尽管实施本发明的最好的模式被详细的描述，但是本领域技术人员能够认识到在所附权利要求范围内实践本发明的多种替换设计和实施例。

Claims (15)

1.一种用于在车辆内部显示信息的装置，该装置包括：
具有涂层的显示表面，所述涂层适合于在所述涂层被具有预定波长的紫外线(UV)光束激发时发射可见光；和
激光投影装置(LPD)，其可操作用于产生所述UV光束并指引所述UV光束到所述涂层上；
其中当所述涂层发射所述可见光时，信息被显示在所述显示表面上。
2.权利要求1的装置，其中所述LPD包括可操作用于产生所述UV光束的至少一个UV激光装置。
3.权利要求2的装置，其中所述LPD包括多个UV激光装置，其均被配置用来产生不同的UV激光束，所述UV激光束均具有不同的预定波长，并且其中所述涂层具有多个发光层，所述多个发光层均被所述多个UV激光装置中的不同的一个激发。
4.权利要求3的装置，其中当被所述多个UV激光装置中的一个激发时，所述多个发光层的每一个发射不同颜色的可见光。
5.权利要求1的装置，其中所述表面是透明的，并且选自挡风玻璃和仪表板透镜的组。
6.权利要求1的装置，其中所述表面是车辆内部的不透明表面部分。
7.权利要求1的装置，其中所述信息选自再生制动系统状态，消息状态，照明状态，HVAC系统状态，导航系统状态，量程信息，道路状况，和气候状况的组。
8.一种用于车辆内部的显示系统，包括：
显示表面；
涂层，其被施加到所述显示表面并且适于当被具有预定波长的紫外线(UV)光束激发时发射可见光，所述涂层具有包含发光材料的至少一个发光层；和
激光投影装置(LPD)，其具有至少一个UV激光器，所述至少一个UV激光器可操作用于产生所述UV光束和投影所述UV光束到所述涂层上；
其中从所述涂层发射的所述可见光在所述显示表面上显示信息。
9.权利要求8的显示系统，所述LPD被配置有相同数量的所述UV激光器和所述发光层；
其中所述UV激光器中的每一个被配置用来激发所述发光层中的不同的一个。
10.权利要求8的显示系统，其中所述显示表面是适于覆盖安放在车辆内部的仪表板内的仪表的透明透镜。
11.权利要求8的显示系统，其中所述显示表面是挡风玻璃。
12.权利要求8的显示面板，其中所述显示表面是车辆内部的仪表板的不透明部分。
13.一种用于在车辆内部显示信息的方法，该方法包括：
施加涂层到车辆内部的显示表面，所述涂层被配置成当被具有预定波长的紫外线(UV)光束激发时发射可见光；
产生所述UV光束；和
投影所述UV光束到所述涂层上，以由此激发所述涂层发射所述可见光，这样使得使用所述可见光在所述显示表面上显示所述信息。
14.权利要求13的方法，进一步包括：
产生具有第一UV波长的第一UV光束；
产生具有不同于所述第一UV波长的第二UV波长的第二UV光束；
提供所述涂层，该涂层具有第一发光层和第二发光层，所述第一发光层被配置成当被所述第一UV光束激发时发射第一颜色的所述可见光，并且所述第二发光层被配置成当被所述第二UV光束激发时发射第二颜色的所述可见光；
投影所述第一UV光束到所述第一发光层上以使得第一组信息以所述第一颜色呈现在所述第一发光层上；和
投影所述第二UV光束到所述第二发光层上以使得第二组信息以所述第二颜色呈现在所述第二发光层上。
15.权利要求14的方法，进一步包括：
设置所述第一组信息等于所述第二组信息；和
叠加所述第一组信息和所述第二组信息以由此以第三种颜色同时呈现所述第一和所述第二组信息。
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