CN106662799A - 具有用于投影图像的照明装置的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有照明装置的机动车，该照明装置包括一个或多个多通道投影显示器(10)，其中，相应的多通道投影显示器(10)包含用于照明多个对象结构(3)的照明器件(1)和由投影透镜(4)组成的阵列。每个投影透镜(4)配设给一个对象结构(3)，该对象结构通过相应的投影透镜(4)投影到至少一个投影平面(5、5′、5″)中，所述至少一个投影平面垂直和/或倾斜于在机动车的周围环境中的地面延伸。所述一个或多个多通道投影显示器(10)这样构成，使得通过投影的对象结构(3)在所述至少一个投影平面(5、5′、5″)中产生具有能由机动车(10)的驾驶员察觉的符号(S1、S2、S3)的整个图像。

Description

具有用于投影图像的照明装置的机动车
技术领域
本发明涉及一种具有照明装置的机动车。
背景技术
从现有技术中已知驾驶员辅助系统，这些驾驶员辅助系统为机动车驾驶员示出车身与周围环境中的物体隔开的间距。例如在停车辅助系统中通过超声波测量机动车与可能存在的障碍物隔开的间距并且以声学或视觉地在车辆内舱中的显示器上的方式告知驾驶员。
传统的用于显示间距的辅助系统是耗费的，因为它们需要多个传感器、缆线束、软件算法以及用于可视化车辆间距的显示器。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种具有照明装置的机动车，其中，以简单的方式可视化该机动车至车辆周围环境中的物体的间距。
该目的通过根据权利要求1的机动车来实现。在从属权利要求中限定本发明的改进方案。
根据本发明的机动车包括照明装置，该照明装置包括一个或多个多通道投影显示器。相应的多通道投影显示器包含用于照明多个对象结构(Objektstruktur)的照明器件和由投影透镜组成的阵列，其中，每个投影透镜配设有一个对象结构，该对象结构通过相应的投影透镜投影到至少一个投影平面中。投影平面垂直和/或倾斜于在机动车周围环境中的地面延伸、尤其相对于地面呈45°或更大、优选80°或更大的角度。所述一个或多个多通道投影显示器这样构成，使得通过投影的对象结构在所述至少一个投影平面中产生具有能由机动车驾驶员察觉的符号的整个图像。根据投影的原理，在相应的投影平面中的整个图像在如下时候是对驾驶员是可见的：障碍物或探测器或灯罩(Schirm)的面位于相应的投影平面中。在相应的投影平面中，对象结构的所有的单像/单投影发生结构上的叠加，这导致目标符号的清晰映射。在一种优选的变型方案中，多通道投影显示器除了由投影透镜组成的阵列之外还包括由场透镜组成的阵列，该由场透镜组成的阵列设置在照明器件与对象结构之间。
本发明的特点在于，首次将一个或多个已知的多通道投影显示器用于通过映射符号在相对应的投影平面中示出障碍物的存在并且由此可视化物体与机动车隔开的间距。以该方式仅通过照明装置在没有特定的算法的情况下实现被动的间距显示。优选在根据本发明的机动车中使用在文献DE102009024894A1或文献DE102011076083A1中公开的多通道投影显示器。这些文献的所有公开内容通过引用成为本申请的内容。
在一种特别优选的实施方式中，所述一个或多个多通道投影显示器这样构成，使得在多个与机动车隔开不同间距的投影平面中产生不同的整个图像，这些整个图像具有不同的能由机动车驾驶员察觉的符号。投影平面与机动车隔开的间距可理解为在相对应的投影平面与机动车的外表面之间的最小距离。本发明的该变型方案的优点在于，能够通过多个符号告知机动车驾驶员，其机动车与周围环境中的物体隔开的间距如何变化。
在一种另外的优选变型方案中，一个或多个单个的多通道投影显示器这样构成，使得借助相应的单个投影显示器在多个与机动车隔开不同间距的投影平面中产生不同的整个图像，这些整个图像具有不同的能由车辆驾驶员察觉的符号。换言之，在该实施方式中，在不同的投影平面中显示不同符号的功能单独地集成到单个多通道投影显示器中。
在一种优选的实施方式中，借助单个多通道投影显示器产生多个投影平面通过在开头所提及的文献中描述的多通道投影显示器的合适的变型实现。根据该变型，单个多通道投影显示器的对象结构是由透射的和不透光的区域组成的各对象结构的多个单独的对象阵列(下面也称为“阵列”)的结合。所述单独的对象阵列这样构成，使得对于每个单独的阵列产生相应的投影平面的一个整个图像，该投影平面与另一单独的阵列相比与机动车隔开不同的间距。在此，单独的阵列的结合使得仅显示如下透射的区域：这些区域在所有单独的对象阵列的对象结构中出现。在所有其他区域中，该结合体的各对象结构是不透光的。在上述实施方式的一种优选变型方案中，为在每个单独的阵列中的每个对象结构配设有用于投影该对象结构的一个相应的投影透镜，其中，在每个单独的阵列中的相邻的各对象结构的中心间距与配设的相邻的各投影透镜的中心间距不同，并且与其它单独的阵列的相对应的各对象结构的中心间距不同。在具体实施方式中将再次详细阐述上述实施方式的工作原理。本发明的该构造方案以简单的方式实现：借助唯一的多通道投影显示器以与机动车隔开不同的间距清晰地映射不同符号。
在一种另外的优选实施方式中，所述符号的至少一部分(即至少一个符号)分别包括一个或多个字符和/或图形符号和/或数字。为了精确示出物体至机动车隔开的间距，在一种另外的实施方式中，所述符号的至少一部分分别示出相应的投影平面与机动车隔开的间距。
在一种另外的变型方案中，所述符号的至少一部分分别包含对于驾驶员的警示。优选在不同的投影平面中具有多个不同的符号的情况下，在与机动车隔开最小间距的投影平面中的符号包含该警示。也可规定，在如下投影平面中的符号包含对驾驶员的警示：这些投影平面与机动车隔开的间距低于预定的阈值。借助上述变型方案，在与其它物体隔开更小间距时再次产生对驾驶员的提示，由此进一步避免事故风险。
在一种另外的优选实施方案中，对于多通道投影显示器的至少一部分，所述一个投影平面或多个投影平面处于车辆前部之前并且优选基本上垂直于车辆前部。本发明的该变型方案尤其适用于实现停车辅助系统或与前方车辆的间距的控制。
在根据本发明的机动车的一种另外的变型方案中，对于多通道投影显示器的至少一部分，所述一个投影平面或多个投影平面处于车辆尾部之后并且优选基本上垂直于车辆尾部。在此，优选在车辆尾部中设置有获取投影平面的摄像机，其中，在车辆内舱中的显示器中为驾驶员示出摄像机的图像。借助该变型方案，又以合适的方式实现停车辅助系统或与后方行驶的车辆的间距的控制。
在根据本发明的机动车的一种另外的构造方案中，对于多通道投影显示器的至少一部分，所述一个投影平面或多个投影平面平行于机动车的纵轴线延伸并且相对于机动车的纵侧侧向偏移地布置在纵侧旁和/或纵侧前方和/或纵侧后方。借助本发明的该变型方案，以合适的方式实现隘路光线，借助其在穿过隘路时为机动车驾驶员示出其车辆与隘路隔开的侧向间距。优选在机动车的两个纵侧上都设有一个或多个投影平面。
在上述实施方案的一种变型方案中，所述符号包括平行于机动车纵轴线延伸的线。由此简单且直观地告知驾驶员其车辆与隘路隔开的侧向间距。在产生多个具有不同符号的投影平面的情况下，具有与纵侧最小偏移量的线优选为实线，由此告知驾驶员如下警示：与隘路隔开的间距变得非常小。与此相应的是，具有较大偏移量的线可例如是虚线。
在根据本发明的机动车的一种另外的优选变型方案中，至少一个多通道投影显示器设置在机动车的至少一个前照灯和/或至少一个尾灯中。基于多通道投影显示器在若干厘米范围内的紧凑尺寸，该显示器可毫无问题地集成在前照灯或尾灯中。
在根据本发明的机动车的一种另外的构造方案中，在左前照灯和右前照灯中和/或在左尾灯和右尾灯中分别集成有至少一个多通道投影显示器。
附图说明
下面参照附图详细说明本发明的实施例。
附图如下：
图1示出多通道投影显示器的剖视图，该多通道投影显示器可用根据本发明的机动车的一种实施方式中；
图2示出用于说明图1的多通道投影显示器的投影的透视图；
图3至图6示出用于多通道投影显示器的实施方式的对象结构的俯视图，借助该多通道投影显示器可在多个投影平面中产生整个图像；以及
图7至图9示出从根据本发明的机动车的实施方式的前挡风玻璃观察的透视图，其中示出符号的不同变型。
具体实施方式
图1示出已知的多通道投影显示器，其由文献DE102009024894A1已知。该投影显示器用于根据本发明的机动车的实施方式中。投影显示器10包括照明器件1，该照片器件可例如构成为激光二极管或发光二极管或有机发光二极管。照明器件的光投到呈多个聚光透镜2形式的场透镜阵列上，这些聚光透镜安装在基体6(例如玻璃基体)上，其中，由透射的和不透光的区域组成的对象结构3相邻于每个聚光透镜2。在玻璃基体的与具有对象结构的那侧相对置的侧面上存在由投影透镜4组成的阵列，其中，在投影透镜与对象结构3之间的间距基本上相应于单个投影透镜的焦距f。为每个投影透镜配设有一个对象结构，该对象结构通过相对应的投影透镜映射到与投影透镜阵列隔开间距D的投影平面5中。这通过所示出的射束路径表示。在此可见，在相邻的各对象结构3之间的节距p_Dia大于在相邻的各投影透镜4之间的节距p_PL。由此导致对象结构与投影透镜的相对应的配对的光轴倾斜并且由此实现所有对象结构3的投影图像叠加为投影平面5中的整个图像。
在投影平面5中的整个图像的放大率M根据投影距离D与投影透镜4的焦距f之比得出，并且为如下公式：
因此，放大率与在对象结构和投影透镜之间的节距之差有关。该差值越小，则放大率越大，并且投影平面与投影显示器隔开越远。
图2再次示出了图1的布置结构的图像投影。在此例如显示以透射的字母“F”的形式的对象结构。如从图2中可见的那样，在此每个单个的字母通过相对应的投影透镜4在投影平面5中映射成相同的放大的字母。因此，在投影平面5中的字母是所有对象结构的映射的叠加。
借助图1的多通道投影显示器以在几厘米范围内的尺寸实现光线强的非常紧凑的投影模块。在此也可以简单的方式实现在倾斜的投影面或自由曲面中映射。相对应的具有投影自由曲面或倾斜的投影面的投影显示器从文献DE102011076083A1中已知。
在本发明的一种特别优选的实施方式中使用图1的投影显示器的变型，其中，在两个或者必要时还更多的不同的投影平面中产生不同的图像。这在图3至图6中表示为两个不同的投影平面并且通过两个单独的不同的对象结构3′和3″的结合实现。为了详细说明，在图3至图6中除了对象结构3或3″之外还示意性地示出了投影透镜4。各对象结构3或3″的节距与各投影透镜4的节距不同，这由于图3的示意性视图而不可见。对象结构3′和3″是暂时的虚拟的对象结构，因为在制造投影显示器时在对象结构的平面中产生两个对象结构的合适的结合。图3以投影透镜的阵列的俯视图示出了由对象结构3′组成的第一阵列，这些对象结构构成为透射的数字“1”，其中，各单个数字通过向右倾斜的阴影线表示。出于清晰性原因，仅一些数字设有附图标记3′并且仅一些投影透镜设有附图标记4。图4类似地示出包括透射的字母“2”的对象结构3″的第二阵列，其中，出于清晰性原因，仅一些对象结构设有附图标记3″。为了与对象结构3′区别，对象结构3″通过向左倾斜的阴影线来表示。在两个对象结构3′和3″中，相对应的数字“1”或“2”的周围区域是不可透光的。
由对象结构3′组成的第一阵列的节距小于由对象结构3″组成的第二阵列的节距。因此，根据上述等式(1)为对象结构3′的阵列产生投影平面，该投影平面相比于为对象结构3″的阵列产生的投影平面与投影显示器隔开更大的间距。图5示出了图3和图4的两个阵列的叠加。现在将与运算应用于该叠加，使得仅显示在两个对象结构3′和3″中共同出现(叠加)的透射的区域。不叠加的透射的区域是不可透光的。由此得到在图6中示出的由对象结构3组成的阵列，其中，仅示出为深色的区域是透射的，而对象结构的其余部分是不可透光的。现在，在多通道投影显示器中使用图6的对象阵列导致，数字“1”在另一投影平面中清晰映射为数字“2”，然而，相应其它的数字在相对应的投影平面中不可见。在两个数字的投影平面之间的障碍物运动时，一个投影平面的数字消失，而另一投影平面的数字出现。
图3至图6的原理可毫无问题地应用于由对象结构组成的多于两个的单独的阵列上，于是在该情况下，多于两个的对象结构的共同的透射区域通过与运算彼此结合。此外，该原则也可毫无问题地应用于倾斜的或任意形状的投影面上，其中，各单个对象结构是适当变形的图像，以便由此实现在自由曲面式的投影平面中的视图。在开头所提及的文献DE102011076083A1中说明了在自由曲面上的投影。
根据图3至图6，通过将相比于用于对象结构3′不同的符号用于对象结构3″，能够由此以与机动车隔开不同的投影间距产生不同的符号。这在根据本发明的机动车的实施方式中用于实现施工地点光线或隘路光线或用于停车辅助系统的被动的间距显示，如下面参照图7至图9阐述的那样。
图7至图9以透视图示出了车道的右行驶轨迹，其中，行驶轨迹通过车道中线L1以及右边的车道边缘线L2限定。在此示出驾驶员从根据本发明的机动车的实施方式的前挡风玻璃的视线方向。图7和图8示出了具有上述多通道投影显示器的停车辅助系统的实现方案，其中，在左前照灯和右前照灯中安装有这种多通道投影显示器，其分别在两个不同的投影平面中显示不同的符号。在此，投影平面5具有相比于另一投影平面5′与车辆前部隔开更大的间距d1(图7)，所述另一投影平面与机动车隔开的间距为更小的值d2。
在图7的场景中，通过在前照灯中的投影显示器产生第一符号S1，其中，左前照灯示出具有位于其中的字母“A”的圆并且右前照灯显示具有位于其中的字母“OK”的圆。相对应的符号是示例性的并且也可设计成任意不同的。与此不同的是，根据图8在与车辆前部隔开更小间距d2的投影平面5′中示出与符号S1不同的符号S2。该符号示例性地通过具有位于其中的字母“B”的圆(由左前照灯产生)和通过具有包含在其中的符号序列“NOK”的圆(通过右前照灯产生)显示。通过符号“NOK＝不正常”告知驾驶员：与前方车辆或前方其它物体隔开的间距变得非常小并且因此在停车时存在事故风险。与此不同的是，根据图7在与相对应的投影平面隔开较大间距的情况下告知驾驶员：不存在事故风险(“OK＝正常”)。
因此，借助根据图7和图8的实施方案，通过将不同符号投影到不同投影平面中，在停车时实现被动的间距检测，由此告知驾驶员与在车辆前部前面的物体隔开的间距。所述系统也可类似地集成到车辆的尾灯中，在该情况下例如通过机动车后行驶摄像机为驾驶员显示相对应的符号。
在图7和图8的停车辅助系统中，间距d1和d2在若干厘米的范围内，例如在10厘米至50厘米的范围内。然而必要时图7和图8的系统也可用于在驾驶机动车期间相对于前面行驶的机动车的间距控制。在该情况下，间距d1和d2可选择得相应更大并且在若干米的范围内。
图9示出了如下的场景：在根据本发明的机动车中通过多通道投影显示器实现建筑工地光线或隘路光线。类似于图7和图8的是，机动车驾驶员的视线中的行驶轨迹通过车道中线L1以及右边的车道边缘线L2显示。然而现在产生具有相对于车辆右侧的预定的偏移量d3的倾斜投影平面5″。在该投影平面中示出平行于车辆纵轴线延伸的线。以该方式告知驾驶员：其机动车的右侧与相对应的物体(投影平面5″投影到该物体上)隔开的间距低于限定的大小。与右边的车辆纵侧隔开的间距d3可例如为20厘米并且必要时也可更大或更小。因此，通过投影平面5″的符号告知驾驶员：右边的车辆纵侧与隘路多近，这尤其在行驶通过建筑工地时是有帮助的。优选以相同的方式通过一个另外的多通道投影显示器产生一个另外的相对于左边的车辆纵侧有偏移量的投影平面。该符号也包含相对应的线。由此能够在虚拟的通道内为驾驶员可视化与隘路隔开的间距。
必要时也可在图9的场景中通过多通道投影显示器分别在相对应的车辆纵侧的右边和左边产生多个投影平面。以该方式持续告知驾驶员其车辆与侧面的物体多近。在此，与车辆的相对应纵侧隔开最小间距的投影平面尤其可包含警示信号。这种警示信号可例如通过如下方式实现：显示实线来替代虚线，该实线告知驾驶员存在与侧面的物体碰撞的风险。
如上面描述的那样，在一些上文阐述的实施方式中，在不同的与车辆隔开不同间距的投影平面中产生不同的符号。换言之，不同符号以不同的观测距离对于驾驶员清楚可见。在从一个投影平面运动到另一具有不同符号的投影平面时，一个投影平面的符号逐步消失，而另一投影平面的符号缓慢出现直至其最终清晰显示在该另一投影平面中。在此，所说明的用于产生对象的方法避免了将投影平面的理论图像中的深色面照明。在远处所有映像在投影平面之外叠加，从而产生均匀的光图像并且符号不再可见。不同的符号可根据设计方案选择成不同的。必要时符号也可以数字的形式给出投影平面与车辆隔开的相应的间距。
本发明的在上文中说明的实施方式具有一系列优点。多通道投影显示器的技术可尤其用于非常低成本地实现被动的停车辅助系统或建筑工地光束的功能。因此，即使在不看车辆中的显示器或平视显示器的情况下也能够进行视觉反馈。由于多通道投影显示器的紧凑结构，在不同的投影平面中显示符号的功能可显著小型化并且与其它功能(例如近光灯)相结合。
附图标记列表
1 照明器件
2 聚光透镜
3、3′、3″ 对象结构
4 投影透镜
5、5′、5″ 投影平面
6 玻璃基底
10 多通道投影显示器
d1、d2、d3 间距
S1、S2、S3 符号
L1 车道中线
L2 车道边缘线

Claims (14)

1.一种具有照明装置的机动车，所述照明装置包括一个或多个多通道投影显示器(10)，其中，相应的多通道投影显示器(10)包含用于照明多个对象结构(3)的照明器件(1)和由投影透镜(4)组成的阵列，其中，每个投影透镜(4)配设给一个对象结构(3)，该对象结构通过相应的投影透镜(4)投影到至少一个投影平面(5、5′、5″)中，所述至少一个投影平面垂直和/或倾斜于在机动车的周围环境中的地面延伸，其中，所述一个或多个多通道投影显示器(10)这样构成，使得通过投影的对象结构(3)在所述至少一个投影平面(5、5′、5″)中产生具有能由所述机动车(10)的驾驶员察觉的符号(S1、S2、S3)的整个图像。
2.根据权利要求1所述的机动车，其特征在于，所述一个或多个多通道投影显示器(10)这样构成，使得在多个与机动车隔开不同间距(d1、d2、d3)的投影平面(5、5′、5″)中产生不同的整个图像，这些整个图像具有不同的能由机动车驾驶员察觉的符号(S1、S2、S3)。
3.根据权利要求2所述的机动车，其特征在于，所述一个或多个多通道投影显示器(10)这样构成，使得借助相应的单个多通道投影显示器(10)在多个与机动车隔开不同间距(d1、d2、d3)的多个投影平面(5、5′、5″)中产生不同的整个图像，这些整个图像具有不同的能由机动车驾驶员察觉的符号(S1、S2、S3)。
4.根据权利要求3所述的机动车，其特征在于，单个多通道投影显示器(10)的各对象结构(3)是由透射的和不透光的区域组成的对象结构(3′、3″)的多个单独的阵列的结合，其中：
-所述单独的阵列这样构成，使得对于每个单独的阵列产生具有与另一单独的阵列相比与机动车隔开不同的间距和不同的符号(S1、S2、S3)的相应的投影平面(5、5′、5″)的整个图像；
-所述单独的阵列的结合使得仅显示如下透射的区域，这些区域在所有单独的阵列的对象结构(3′、3″)中出现并且除此之外所述结合的对象结构(3)是不透光的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的机动车，其特征在于，所述符号(S1、S2、S3)的至少一部分分别包括一个或多个字符和/或图形符号和/或数字。
6.根据前述权利要求中任一项所述的机动车，其特征在于，所述符号(S1、S2、S3)的至少一部分分别示出相对应的投影平面(5、5′、5″)与机动车隔开的间距(d1、d2、d3)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的机动车，其特征在于，所述符号(S1、S2、S3)的至少一部分分别包含对于驾驶员的警示。
8.根据权利要求7并且结合权利要求2至4中任一项所述的机动车，其特征在于，在与机动车隔开最小间距(d1、d2、d3)的投影平面(5、5′、5″)中的符号(S1、S2、S3)或者在投影平面与机动车隔开的间距(d1、d2、d3)小于预定的阈值的投影平面(5、5′、5″)中的符号(S1、S2、S3)包含对于驾驶员的警示。
9.根据前述权利要求中任一项所述的机动车，其特征在于，对于所述多通道投影显示器(10)的至少一部分，所述一个投影平面或多个投影平面(5、5′、5″)处于车辆前部之前并且优选基本上垂直于车辆前部。
10.根据前述权利要求中任一项所述的机动车，其特征在于，对于多通道投影显示器(10)的至少一部分，所述一个投影平面或多个投影平面(5、5′、5″)处于车辆尾部之后并且基本上垂直于车辆尾部。
11.根据前述权利要求中任一项所述的机动车，其特征在于，对于多通道投影显示器(10)的至少一部分，所述一个投影平面或多个投影平面(5、5′、5″)平行于机动车的纵轴线延伸并且相对于机动车的纵侧侧向偏移地布置在纵侧旁和/或纵侧前方和/或纵侧后方。
12.根据权利要求11所述的机动车，其特征在于，所述符号(S1、S2、S3)包括平行于机动车纵轴线延伸的线。
13.根据前述权利要求中任一项所述的机动车，其特征在于，至少一个多通道投影显示器(10)设置在机动车的至少一个前照灯和/或至少一个尾灯中。
14.根据权利要求13所述的机动车，其特征在于，在左前照灯和右前照灯中和/或在左尾灯和右尾灯中分别设有至少一个多通道投影显示器(10)。
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