CN115989140A - 用于机动车辆的投影装置 - Google Patents

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CN115989140A
CN115989140A CN202280004188.XA CN202280004188A CN115989140A CN 115989140 A CN115989140 A CN 115989140A CN 202280004188 A CN202280004188 A CN 202280004188A CN 115989140 A CN115989140 A CN 115989140A
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CN
China
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sheet
projector
composite
projection device
housing
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CN202280004188.XA
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English (en)
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M·卡布奇利
B·舒尔泰斯
M·克莱因
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Saint Gobain Glass France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
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Abstract

一种用于机动车辆的投影装置(100)，至少包括具有漫反射层(5)的复合板片(10)、用于在所述复合板片(10)上投影图像的投影仪(20)和带有光出口(31)的壳体(30)，其中，‑具有漫反射层(5)的所述复合板片(10)包括具有投影仪侧的表面(I)和观察者侧的表面(II)的第一板片(1)和具有投影仪侧的表面(III)和观察者侧的表面(IV)的第二板片(2)，并且所述第一板片(1)的观察者侧的表面(II)通过热塑性中间层(3)与所述第二板片(2)的投影仪侧的表面(III)连接，‑所述复合板片(10)布置在距所述壳体(30)的光出口(31)小于200mm的距离处，并且所述投影仪(20)布置在所述壳体(30)内，使得由所述投影仪(20)产生的光束透过所述壳体(30)的光出口(31)射到所述第一板片(1)的投影仪侧的表面(I)上，并且由所述投影仪(20)投影的图像在所述第二板片(2)的观察者侧的表面(IV)上可见。

Description

用于机动车辆的投影装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的投影装置以及一种包括这种投影装置的机动车辆。
背景技术
在车辆领域中越来越多地使用带有功能元件的挡风玻璃。这例如包括能实现将玻璃化物用作显示器的显示元件，其中，保持玻璃化物的透明性。通过这种类型的显示器，机动车辆的驾驶员可以获得直接显示在机动车辆的挡风玻璃上的相关信息，而不必将视线从道路上移开。在巴士、火车或其它的公共交通工具(其中关于旅程或广告的当前信息被投射到玻璃化物上)中的应用也是已知的。
为了在挡风玻璃上显示导航信息，通常使用由投影仪和挡风玻璃组成的以术语平视显示器(HUD)已知的投影装置，该挡风玻璃具有楔角形热塑性中间层和/或楔角形板片(或称为玻璃片，即Scheiben )。楔角在此是必要的，以避免重影。投影图像在距挡风玻璃一定距离处以虚拟图像的形式出现，从而机动车辆的驾驶员例如将投影的导航信息感知为在他面前的道路上。这对于导航应用来说可能是有益的，但对于其它信息(例如有关来电呼叫或警告提示的信息)则相当扰人。
在板片上显示信息的另一个已知的方案是，基于漫反射的显示膜的集成。这些显示膜产生了真实的图像，该图像在玻璃化物平面上呈现给观察者。具有透明显示膜的玻璃化物例如从EP 2 670 594 A1和EP 2 856 256 A1中已知。显示元件的漫反射在此通过粗糙的内表面和位于其上的涂层产生。EP 3 151 062 A1中描述了一种用于集成在汽车玻璃化物中的投影装置。
显示膜可按投影膜的形式获得，这些投影膜在至少一个载体膜上包含漫反射层。这种显示膜可通过热塑性复合膜集成到玻璃化物中。
因此，机动车辆的挡风玻璃可以同时用作虚拟HUD图像和基于漫反射的真实图像的投影面。基于漫反射的真实图像在此是透明的，从而确保驾驶员透过板片的充分视线。然而，挡风玻璃上的大量大尺寸的投影可能对于驾驶员是扰人的。
WO 2021 139995 A1涉及一种用于车辆的玻璃化物和显示系统，其包括车辆复合板片，该车辆复合板片包括可在激活的第一状态和第二状态之间切换的层。在第一状态下，该层使得从车辆复合件的第一侧射到复合板片上的入射光漫反射，从而在复合板片的第二侧可看到投影图像。复合板片是车辆的侧窗、侧板片或隔板片。
替代于投影到挡风玻璃上，可以在车辆内部空间中装设大面积的显示面板，例如TFT显示器，在其上显示所期望的信息，而不影响透过挡风玻璃的透视。然而，显示面板本身，尤其是在关机状态下，在视觉上没有吸引力，并且彩色占主导地位，通常是黑色。
在WO 2021 107061 A1和WO 2021 107062 A1中公开了机动车辆中的图像显示系统，其中，这些图像显示系统包括安装在机动车辆的仪表板中的显示玻璃。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于机动车辆的投影装置，该投影装置在非激活状态下视觉吸引地起作用，并且在激活状态下不会影响驾驶员的视线。
本发明的目的通过一种根据独立权利要求1的投影装置来实现。优选实施由从属权利要求给出。
根据本发明的用于机动车辆的投影装置包括至少一个复合板片、用于将图像投影在复合板片上的投影仪和具有光出口的壳体。复合板片具有带有投影仪侧的表面(侧面I)和观察者侧的表面(侧面II)的第一板片和带有投影仪侧的表面(侧面III)和观察者侧的表面(侧面IV)的第二板片。第一板片的观察者侧的表面(II)通过热塑性中间层与第二板片的投影仪侧的表面(III)连接。第一板片和第二板片的投影仪侧的表面在此分别是第一板片和第二板片的最靠近投影仪的表面。与第一板片的投影仪侧的表面(I)相对的板片表面是第一板片的观察者侧的表面(II)。与此类似地，与第二板片的观察者侧的表面(IV)相对的表面是第二板片的投影仪侧的表面(III)。这些板片的观察者侧的表面在此是相应板片的最靠近观察者的表面，为该观察者设置了投影。投影仪因此位于第一板片的投影仪侧的表面(I)上，而投影的观察者设置在第二板片的相对的观察者侧的该表面(IV)上。复合板片的漫反射层布置在第一板片的观察者侧的表面(II)和第二板片的投影仪侧的表面(III)之间，并使得照射在该层上的光漫反射。投影仪如此布置在壳体内，即由投影仪产生的光束透过壳体的光出口射到第一板片的投影仪侧的表面(I)上。因此，投影仪的光首先射到第一板片的投影仪侧的表面(I)上，在进一步的行进中到漫反射层上，并在那里散射。这种漫反射的散射光从第二板片的观察者侧的表面(IV)射出，并且对于处在板片的这一侧的观察者来说作为在复合板片平面中的图像是可见的。因此，投影以透射实现。复合板片在此布置在距壳体的光出口小于200mm的距离处。壳体包围投影仪，并且由于光出口和复合板片之间的距离很小，还包入了大部分光路。由此在光学上遮挡了投影仪和光路，并将在观察者前隐藏，并且另一方面保护其免受进入光路中的物体的干扰。投影装置的图像在投影装置的为此设置的复合板片上生成，从而具有根据本发明的投影装置的车辆的挡风玻璃不通过投影被影响。由此减少了挡风玻璃上的大量显示，从而改进了其清楚性。同时，避免在非激活状态下表现为大黑色面的监视器(Monitore)。与这种监视器相比，根据本发明的投影装置的复合板片光学上(或称为在视觉上，即optisch)更吸引人。复合板片也可以设计成至少部分透明，使得对观察者而言从观察者看来位于复合板片后面的面通过复合板片可见。车辆中经常使用的装饰表面因此在光学上不通过大面积的黑色显示面板被干扰，而在投影装置的非激活状态下透过复合板片可见。由此显著改善了机动车辆内部空间的视觉外观。
复合板片并非设置为将车辆内部空间与车辆周围环境隔开的透视玻璃化物，而是设置为附加的复合板片，该复合板片在投影装置在机动车辆中的安装状态下位于车辆内部空间中。复合板片在此可以设计成透明的，或者也可以着色地设计，其中，着色和外观根据客户期望设计。在这种情况下，不必考虑有关挡风玻璃透光率的法律规定。
在优选的实施方式中，壳体的面向光路的表面如此设计，使得这些表面仅具有较低的光反射。例如，这些表面设计成亚光(或称为磨砂的，即matt)和黑色的。在此，聚合物材料特别适用于制造壳体和/或用于涂覆相关表面。
复合板片优选布置在距壳体的光出口小于100mm、优选10mm至80mm、特别优选20mm至60mm的距离处。以这种方式，投影仪和光出口之间的光路几乎完全布置在壳体内，并且因此在光学上被遮挡，并防护其免于进入光路的物体。此外，复合板片以视觉上吸引人且节省空间的方式集成。在事故安全性方面也是有利的是，复合板片仅少量突出，并且因此使受伤风险最小化。此外，通过复合板片与具有光出口的壳体表面之间尽可能小的距离，避免了投影仪光或阳光的非期望的反射。
根据本发明的投影装置的壳体遮挡了投影仪以及大部分光路，并且还可用于容纳其它可选的部件，如用于引导由投影仪产生的光束的光学器件。壳体可以由一个或多个部分组成，这些部分一起至少部分地围绕投影仪和光路。在投影装置的安装状态下，光出口将投影仪所在的壳体的内部与车辆内部空间连接。
壳体也只能在投影装置在机动车辆中的安装情况下产生。在此，车辆结构的分别最靠近投影仪和光路的面一起形成壳体。在节省空间和节省重量的车辆结构的意义上，独立于投影装置的其它部件也可以集成在壳体内。如果投影仪例如集成在车辆仪表板后面的对于驾驶员不可见的区域中，则围绕投影仪的壳体由仪表板和仪表板下方的空间产生。仪表板在此形成对车辆内部空间中的驾驶员或其他观察者可见的壳体表面。投影仪集成在仪表板下方，即仪表板的背对观察者且对于观察者不可见的一侧，其中，仪表板下方空间的边界以及仪表板一起构造壳体，并且复合板片固定在仪表板的面向观察者的表面上。在这种情况下，光出口装设在仪表板中，并将仪表板下方的空间与车辆内部空间连接。同样，根据本发明的投影装置可以集成在车辆的前部或后部的中控台中。在此，投影装置的壳体例如由中控台的边界形成，并且光出口作为连接中控台的内部空间与车辆内部空间的开口，位于中控台的表面上。
投影装置的复合板片优选具有5cm2至50cm2、特别优选15cm2至40cm2、尤其是25cm2至35cm2的尺寸。这种尺寸量级的复合板片为投影图像提供了足够的空间，并且可以节省空间地集成。
在优选的实施方式中，壳体包括光学装置，通过该光学装置，投影仪的光束被偏转和/或聚焦，并且经由光出口投射到复合板片上。壳体优选地包括至少一个反射镜，通过该反射镜，由投影仪产生的光束于是可以沿着光路被引导，使得该光束通过光出口射到复合板片上。由光束所历经的在投影仪和复合板片之间的路径称为光路。光学装置有利于在定位投影仪时实现更大的灵活性。在此使用一个或多个反射镜作为光学装置是优选的。
如果不使用诸如反射镜的光学装置，或者光学装置优选地由几个线性区段组成，则光路可以完全线性地延伸。直接相邻的线性区段在此通过使光束偏转的反射镜而连接。光路优选地至少包括在投影仪和反射镜之间的第一区段以及在反射镜和复合板片之间的第二区段。如果投影装置包含正好一个反射镜，那么光路的第一区段位于投影仪和这个反射镜之间，而光路的第二区段位于反射镜和复合板片之间。如果投影装置包括两个或更多的反射镜，则光路的至少第三区段位于第一区段和第二区段之间。使用的反射镜的数量取决于投影仪的安装位置，其中，较高数量的反射镜实现在空间上较为灵活的安装位置。
优选地，在投影装置在机动车辆中的安装状态下，光路的第二区段，即反射镜和复合板片之间的区段，在机动车辆的底面的方向上倾斜。在这个意义上，倾斜意味着，光路偏离于底面的平行线，优选在底面的方向上偏离至少5°的角度，特别优选地偏离至少10°的角度。这是有利的，以避免观察者经由通过挡风玻璃指向透射的光份额(或称为光比例，即Lichtanteil)的眩目。即使复合板片具有漫反射层，投影仪的射到复合板片上的光通常不会完全散射，而是光的一定份额被直接透射。所述透射的光份额可能使观察者眩目，这通过在光路的第二区段上的倾斜的光束导引来避免。
优选地，投影仪和/或反射镜或一个或多个反射镜如此布置，使得光路的第二区段相对于相邻的第一区段，或者在多于一个反射镜的情况下相对于相邻的第三区段，占据15°至85°、优选20°至60°的角度。光路的这种走向已被证明对于投影仪和一个反射镜或多个反射镜在壳体中的节省空间的布置是有利的。
光路的总长度是光路的所有区段的长度之和。光路的总长度和所使用的投影仪优选地如此相互匹配，使得光路的总长度在投影仪的最小聚焦距离和投影仪的最大聚焦距离之间。优选地，光路总长度的至少60％、优选地至少80％、特别优选地至少90％在壳体内部延伸。以这种方式，光路不仅在光学上被遮挡，而且被保护免于进入光路的物体。
在优选的实施方式中，复合板片具有0.1和0.8之间，优选0.3和0.6之间的最大光密度因数，并且对于在复合板片平面中生成的真实图像，具有沿第一方向大于60°且沿垂直于第一方向布置的第二方向大于30°的固有的观察角度α。固有的观察角度α特别优选地在第一方向上大于70°，并且在垂直于第一方向延伸的第二方向上大于20°，优选地大于30°。如果这些固有的观察角度在标准外部环境条件下用于实际应用，则可以实现在第一方向上的大于60°，优选大于90°，和特别优选大于120°或者更多的和在垂直于第一方向的第二方向上的大于30°，优选大于45°的实际观察角度。实际的观察角度不仅取决于周围环境光，而且取决于使用的投影仪。尽管如此，实际观察角度是对于屏幕规格的常用特征，且可以针对与特定应用情况相关的所选周围环境条件来确定。实际的观察角度是根据屏幕的对比度来确定的。屏幕的对比度通常定义为白色图像和黑色图像之间的光密度比率，其中，4.5:1的最小比率 (白色图像相比于黑色图像)被认为是对于较好可读的显示所必需的。由此能导出实际观察角度作为在至少实现4.5:1的最小对比度的位置内的观察角度θ。
显示器的固有的观察角度α借助光密度曲线在最大值附近的尖峰的一半的最大的完全宽度(FWHM)区域中测量，与尖峰中心处的观察角度θ的值无关。用于测量光密度曲线的参考θ=0°对应于透射方向。因此，固有的观察角度α是显示器的属性，并且不依赖于周围环境光密度和投影仪规格。由于光密度曲线的最大通常出现在θ=0°处，所以这种情况下的固有的观察角度也可以定义为在光密度曲线的达到光密度曲线最大宽度一半的位置处的两倍观察角度θ。
为了测量光密度并确定透明屏幕的合适观察角度，必须利用投影仪根据观察角度来测量屏幕的辉度，该投影仪在法向入射(0°)情况下照射屏幕。理想屏幕(朗伯参考，称为Spectralon)的辉度是在相同条件下测量的。理想的屏幕被定义为其辉度不取决于投影角度或观察角度且其反射能力为100%的屏幕。朗伯参考屏是完美符合朗伯余弦定律的表面，该朗伯余弦定律指出，从理想的漫反射表面反射的光强度与在入射光方向和表面法线之间的角度的余弦直接成比例。人眼只能看到如下辉度，该辉度是在给定方向上运动的光的每单位面积的光强度的量度，并且该辉度描述了从给定面反射的光量。因此，独立于观察角度，由人眼以相同的光密度和亮度感知具有理想漫反射的朗伯表面。在实验上，理想的朗伯散射器通过市面上可购买的参考材料可获得，例如由烧结聚四氟乙烯(PTFE)制成的“Spectralon”。为了得到(或称为检查，即abrufen)在任意观察角度情况下的屏幕的光密度，计算屏幕辉度与理想屏幕辉度之间的比率。屏幕的峰值光密度是屏幕的最大可达到的光密度值。最大光密度(也称为最大增益或峰值增益)通常在0°处测得，但一些专门开发的屏幕可能在不同的观察角度下具有其最大光密度。应该注意的是，对于透明显示器，由于热点(投影仪光在外部平面玻璃表面上的镜面反射)，0°处的值可能无法测量，并且因此从小角度下的光密度推断。
优选的固有的观察角度借助光密度被定义为处在光密度曲线的半值宽度内(参见图6)。这个定义是一个内在定义。光密度表示投影屏的辉度相比于理想银幕的辉度，该理想银幕是完美的朗伯散射器。
备选的更实用指向的观察角度定义是，定义其中对比度小于4.5:1的实际观察角度，但此定义取决于观察条件和照明条件以及投影仪。因此，优选在光密度曲线的半值宽度内的观察角度的定义。光密度曲线可以如已经描述的那样确定，并且具有例如高斯曲线的形状。
观察角度(固有的和实际的)应该最大化，因为大的观察角度有利于确保车辆的所有乘员可以同时清楚地看到投影内容，而不管人占据哪个座位。
通过所述的实用和固有的观察角度，车辆中的所有乘客都可以在投影仪接通时看到投影到复合板片上的图像。根据本发明的另一方面，显示的图像是真实图像。真实图像与虚拟图像在焦平面方面不同。在虚拟图像的情况下，焦平面相距投影面有一定的距离，例如一米或直至几米。与此相反，在真实图像中，焦平面靠近银幕。对于根据本发明的真实图像的焦平面优选地相距复合板片具有10cm的最大距离。
当投影仪关断时，复合板片在光学上与传统玻璃化物相似，并且保持带有稍微更高的浑浊度值的透明度。根据ASTM D 1003标准测量，对于这种玻璃化物的典型浑浊度(或雾度，即Trübung)在1%和6%之间，优选在2.5%和4.5%之间。浑浊度测量与直线路径偏离大于2.5°角度的穿射光的份额。高的值对应于投影到复合板片上的图像的对比度损失。在给定的低浑浊度值范围内实现了复合板片的良好透明度。
在优选的实施方式中，投影装置的光出口通过至少一个挡板遮挡。挡板在此可以是固定的或可移动的。在第一优选实施方式中，在投影装置的安装状态下，挡板在光路的第二区段和机动车辆的底面之间延伸，优选地与光路的第二区段成0°至10°的角度。挡板在此不进入光路。在第二优选实施方式中，挡板被设计成可移动的，并且当投影装置关断时封闭光出口。在投影装置的激活状态下，可移动的挡板在此可以占据根据第一实施方式的固定挡板的位置。在第三优选实施方式中，投影装置具有固定的挡板和可移动的挡板，其中，当投影装置关断时，可移动挡板封闭光出口。所描述的实施方式的可移动的挡板通过控制器和马达在其位置上是可改变的。
漫反射层优选地以这样的方式引入到复合板片中，即它设置在第一板片的观察者侧的表面和第二板片的投影仪侧的表面之间。漫反射层因此与热塑性中间层相邻，或集成在热塑性中间层内。
漫反射层优选包含微粒，特别优选二氧化硅微粒、聚合物微粒和/或液晶微粒。这些已被证明是特别有利的，以便在透射方向上实现较高的光散射。在此，具有反射表面的球形微粒，例如由具有银涂层的二氧化硅制成的微粒，已被证明是特别合适的。
漫反射层优选地以显示膜的形式集成到热塑性中间层的层堆垛中，其中，漫反射层被敷设在显示膜的表面之一上 。复合板片在此包括第一板片、第一热塑性复合膜、具有漫反射层的显示膜、第二热塑性复合膜和第二板片，按此顺序层压为层堆垛。第一热塑性复合膜和第二热塑性复合膜在此包围嵌入在它们之间的显示膜。
显示膜优选地包括漫反射层或漫反射入射光的表面。漫反射在概念上在此被理解为非定向的反射。在漫反射层上例如显示投影仪的从复合板片的背离观察者的一侧起指向第一板片的图像，其中，显示膜在复合板片的平面中显示真实图像。真实图像在此不同于虚拟图像，其中，虚拟图像位于与投影平面不同的平面中，而真实图像示出在投影平面中。
例如，显示膜包含具有漫反射涂层的漫反射内表面。漫反射涂层优选包括微粒，如二氧化硅颗粒、聚合物颗粒或液晶。替代于此，也可以使用金属颗粒或金属氧化物颗粒。尤其，所提及的微粒具有球形，和/或是透明或透光的。
为了实现本发明，具有包括二氧化钛颗粒(TiOx颗粒)、银颗粒或二氧化硅颗粒的漫反射涂层的显示膜已被证明是有利的。同样，具有含有胆甾型液晶的有机漫反射涂层的显示膜也是合适的。在优选的实施方式中，显示膜包括以矩阵取向的胆甾型液晶。在WO2017/204103 A1中描述了显示膜的一个可能示例，其中，该膜包括随机分散的胆甾型液晶液滴，这些液滴通过在折射率方面适配的层覆盖。胆甾型液晶液滴基本上具有半球形，其半径取决于膜与液滴之间的接触角。显示膜的波长选择性同样是可能的，例如在WO 2016/175183 A1中所述。
通过根据本发明的投影装置投影到复合板片上的图像在透射方向上对观察者是可见的，其中，观察者和投影仪位于复合板片的相对表面上。发明人已经发现，对于这种基于透射的投影装置，具有漫反射涂层的显示膜尤其适合，其包括被银层包裹的具有二氧化硅芯的球形颗粒。这种特别合适的涂层例如由Hsu等人描述(Hsu, C.W.等人，Transparentdisplays enabled by resonant nanoparticle scattering(通过共振纳米颗粒散射实现的透明显示器). Nat. Commun. 5:3152 doi:10.1038/ncomms4152(2014))。
品种最多的显示膜原则上商业上可购买，其中，作为常见的载体材料，使用聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、三乙酰纤维素(TAC)和/或聚碳酸酯(PC)。由于这些材料对玻璃板片的低粘附性，显示膜优选集成到热塑性中间层中，其中，显示膜通过第一热塑性复合膜和第二热塑性复合膜连接在第一板片或第二板片上。
热塑性中间层优选地包括第一热塑性复合膜和第二热塑性复合膜，显示膜至少区段式地、优选大面积地布置在它们之间。尤其地，显示膜可以在外围边缘区域中被留空，使得热塑性复合膜在那里直接彼此靠置。第一和第二热塑性复合膜通常具有与第一和第二板片相同的大小。
显示膜通过第一热塑性复合膜的区域与第一板片连接，并且通过第二热塑性复合膜的区域与第二板片连接。第一和第二热塑性复合膜面式地相叠布置，并在层堆垛中彼此层压，其中，显示膜嵌入两层之间。这些热塑性复合膜的与显示膜重叠的区域于是形成将显示膜与板片连接的区域。在热塑性复合膜具有彼此直接接触的板片的其它区域中，其可以在层压时熔合。
根据本发明的复合板片可以包含第一热塑性复合膜和第二热塑性复合膜，或者也可以包含多个第一和/或第二热塑性复合膜。因此，代替第一和/或第二热塑性复合膜，也可以存在由热塑性复合膜和/或其它功能性膜制成的相应两层、三层或多层的膜堆垛，其中，各个膜具有相同或不同的属性。第一热塑性复合膜和第二热塑性复合膜优选各自包括恰好一个膜层。由此避免了必须确保在其处通风的额外膜边界面。热塑性复合膜也可以由不同热塑性膜的多个区段形成，其侧边棱彼此邻接。
热塑性中间层优选包含聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚氨酯(PU)和/或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，特别优选聚乙烯醇缩丁醛。尤其地，第一和第二热塑性复合膜包括聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯和/或乙烯醋酸乙烯酯，特别优选聚乙烯醇缩丁醛。在一个特别优选的实施方式中，第一热塑性复合膜和/或第二热塑性复合膜包含着色的聚乙烯醇缩丁醛。这有利于改善投影到复合板片上的图像的对比度。此外，复合板片可以包括其它设计元件，例如在板片表面和/或膜表面上的其它着色膜和/或彩色掩膜印刷物。
在优选的实施方式中，复合板片包含至少一个照明元件，优选多个照明元件，这些照明元件沿着复合板片的外围边棱布置在复合板片的边缘区域中。这与着色的热塑性中间层结合是特别有利的。在这样的布置中，在激活投影装置时，照明被停用，其中，热塑性中间层的着色改善了显示的对比度，并且在投影装置的非激活状态下照明被激活，这导致令人愉悦的外观和更好的通过复合板片的透视。备选于着色的热塑性中间层，第一板片和/或第二板片也可以着色。
第一热塑性复合膜和第二热塑性复合膜具有分别优选为25μm至1000μm，特别优选为40μm至800μm的厚度。通过投影仪投影到显示膜上的图像必须穿过复合板片的所有膜层。在此已经表明，图像质量随着膜厚度的增加而降低。在这方面，较小厚度的复合膜是优选的。在此可以使用对称或不对称的层结构。作为使得第一板片的观察者侧的表面与显示膜连接的第一热塑性复合膜，优选使用带有至少100μm，优选200μm至800μm，特别优选300μm至500μm，例如380μm的厚度的热塑性复合膜。将第二板片的投影仪侧的表面与显示膜连接的第二热塑性复合膜优选地以相同范围内的厚度实施。第一热塑性复合膜和第二热塑性复合膜特别优选地是相同厚度的，例如分别为380μm。
第一和第二板片优选地由玻璃制成，特别优选地由钠钙玻璃制成，如通常用于窗玻璃的那样。然而，这些板片也可以由其它玻璃类型制成，例如石英玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃。在另一个实施方式中，第一板片和/或第二板片由刚性透明的(或透彻的，即klaren)塑料制成，例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。在此，玻璃板片和塑料板片的组合也是可能的。根据复合板片在机动车辆中的放置，包括至少一个塑料板片的复合板片是有利的，以降低交通事故中的受伤危险。尤其地，至少直接面向观察者的第二板片由塑料制成，优选地由聚碳酸酯制成。这些板片可以是透明的，还或是着色的或染色的。
第一板片、第二板片和/或中间层可以具有本身已知的其它合适的涂层，例如抗反射涂层、不粘涂层、抗刮擦涂层、光催化涂层或防晒涂层或低辐射涂层(Low-E-涂层)。
复合板片的角优选是倒圆的。这最小化在发生交通事故情况下对于车辆乘客的受伤危险。复合板片可以
第一板片和第二板片的厚度可以较宽地变化，并且因此可以适配个别情况的要求。第一和第二板片优选地具有各自0.2mm至4.0mm的厚度，特别优选地各自0.5mm至3.0mm，尤其是1.5mm至2.5mm的厚度。
复合板片优选地在一个或多个空间方向上弯曲，其中，典型的曲率半径在大约10cm到大约40m的范围内。然而，复合板片也可以是平的。
第一板片和第二板片可以彼此独立地是无预应力的、部分预应力的或预应力的。如果板片中的至少一个应具有预应力，则这可以是热预应力或化学预应力。
复合板片可以通过本身已知的方法制造。第一板片和第二板片通过中间层相互层压，例如通过高压釜工艺、真空袋工艺、真空环工艺、压延工艺、真空层压机或其组合。第一板片和第二板片的连接在此通常在热、真空和/或压力的作用下进行。
本发明还包括一种车辆，该车辆包括根据本发明的投影装置，其中，壳体集成在车辆中的仪表板、前中控台或后中控台内。
附图说明
本发明将根据附图和实施例更详细地解释。该图是示意图，并且不是按比例的。附图不以任何方式限制本发明。其中：
图1示出了根据本发明的投影装置的示意图，其具有处于横截面中的复合板片；
图2示出了根据本发明的投影装置的另一实施方式的示意图，其具有处于横截面中的复合板片；
图3a示出了根据本发明的投影装置的复合板片的一种设计的俯视图；
图3b示出了来自图3a的复合板片沿剖面线A-A'的横截面；
图4示出了根据本发明的投影装置的在横截面上的三维视图；
图5a示出了根据本发明的投影装置在空闲状态下的外视图；
图5b示出了根据图5a的投影装置在激活状态下的外视图；并且
图6示出了用于阐述在本发明上下文中的术语“光密度”的图解。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的投影装置100，其包括复合板片10、投影仪20，该投影仪布置在壳体30中并且穿过壳体30的光出口31被指向到复合板片10的区域上。在该区域中，可以借助投影仪20产生投影图像P，由观察者B(车辆驾驶员或车辆乘客)在复合板片10的面向他的一侧上将投影图像感知为真实图像。复合板片10以根据图3a的沿剖面线A-A'的横截面示出。复合板片10由通过热塑性中间层3相互连接的第一板片1和第二板片2构建。第一板片1具有面向投影仪20的投影仪侧的表面I和面向观察者B的观察者侧的表面II。第二板片2具有面向投影仪20的投影仪侧的表面III和面向观察者B的观察者侧的表面IV，其中，热塑性中间层3使得第一板片1的观察者侧的表面II与第二板片2的投影仪侧的表面III相互连接。在第一板片1的观察者侧的表面II和第二板片2的投影仪侧的表面III之间布置有漫反射层5。该漫反射层可以布置在第一板片1的观察者侧的表面II或第二板片2的投影仪侧的表面III上，或者集成在热塑性中间层3中。由投影仪20发出的光通过壳体30的光出口31沿光路40到达复合板片10，并在那里在漫反射层5上散射。在观察者侧的表面IV处射出的漫反射光被观察者感知为投影图像P。
图2示出了根据本发明的投影装置100的另一实施方式的示意图，其具有处于横截面中的复合板片10。该实施方式基本上对应于图1中描述的实施方式，其中，与此不同地，在壳体30中装设了多个反射镜32。投影仪20指向到反射镜32上，该反射镜32反射投影仪的光并将其引导至另一反射镜32，该另一反射镜32同样反射光并将其穿过光出口31引导到复合板片10上。光路40在此被分成在投影仪20和反射镜32之间的第一区段41、在另一反射镜32和复合板片10之间的第二区段42和光路40的位于两个反射镜32之间的第三区段43。通过使用反射镜32将光路40分成多个区段，实现投影装置20在安装情况下的简单的可调节性。此外，投影仪20的安装位置在较宽范围内可变。
图3a和3b示出了根据本发明的投影装置100的复合板片10的实施方式，其中，图3a示出了俯视图，并且图3b示出了通过图3a的复合板片10的沿剖面线A-A'的横截面。第二板片2包括带有2.1mm的厚度的透明钠钙玻璃，并通过热塑性中间层3与包括透明钠钙玻璃的2.1mm的厚度的第一板片1层压为复合板片。热塑性中间层3包括第一热塑性复合膜3.1和第二热塑性复合膜3.2，显示膜6嵌入在这些复合膜之间。显示膜6实施为基于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的带有100μm的厚度的散射膜，并包含漫反射层5。第一热塑性复合膜3.1由透明的聚乙烯醇缩丁醛组成，而第二热塑性复合膜3.2由带有约28%的透光率TL的着色的聚乙烯醇缩丁醛组成。带有380μm的厚度的第一热塑性复合膜3.1紧邻第一板片1装设，而带有380μm的厚度的第二热塑性复合膜3.2贴靠在第二板片2上。在复合板片10的边缘区域中，显示膜6的外围边棱相对于热塑性复合膜3.1、3.2和板片1、2的共同外围边棱往回错位。由此产生的间隙在层压过程中填充有热塑性复合膜4的材料。
图4以横截面示出了根据本发明的投影装置100的三维视图。复合板片10的结构对应于图3a和3b中描述的结构。图4的投影装置100基本上对应于根据图2的实施方式，其中，与此不同地，在壳体30中装设了恰好一个反射镜32。投影仪20指向到该反射镜32上，反射镜32引导投影仪20的光并穿过光出口31到复合板片10上。光路40在此被分成在投影仪20和反射镜32之间的第一区段41和在反射镜32和复合板片10之间的第二区段42。复合板片10通过保持部34被固定在壳体30的面对观察者B的外表面上。投影装置100集成在机动车辆的中控台中，其中，壳体30的对于观察者B可见的外表面由中控台的一个区段形成。从光出口31出发沿反射镜32的方向延伸有挡板33。挡板33遮挡光出口31，使得在投影装置100的空闲状态下，观察者B透过复合板片10观看到挡板33上。
图5a和5b示出了根据本发明的投影装置100在空闲状态(图5a)和激活状态(图5b)中的外视图，其中，该结构基本上对应于图4中描述的结构。在根据图5b的激活状态中，通过投影仪20(未示出)在复合板片10上生成投影图像(P)。在根据图5a的空闲状态中，投影仪20被停用，从而没有图像被投影到复合板片10上。中控台的外侧面区段式地设有设计元件35，该设计元件35也在挡板33的面向观察者的表面上延伸。设计元件35例如可以由颜色与周围环境不同的轮廓或表面结构化部组成。在根据图5a的投影装置(100)的空闲状态下，该设计元件35透过复合板片10可见。因此，投影装置100在空闲状态下不会干扰或者仅轻微干扰具有设计元件35的中控台的整体印象。
图6示出了用于解释与屏幕相关的参数“光密度”(称为 增益，即 gain)的图表，例如图1至图5的用作指示显示器的复合板片10，参考以上解释。利用辉度计和视频投影仪进行光密度测量。对于投影光的给定入射角，在不同观察角度下测量辉度。投影角度设定为尽可能接近0°(对应于屏幕的法线)的情况。如果投影角度保持恒定，则光密度仅取决于观察角度θ。辉度计的位置因此如此调整，使得在观察角度为0°时在水平平面中，辉度计对准到镜面反射。因此，观察角度实际上等于0°，因为镜面反射被用作用于测量观察角度的参考。在不同于视频投影仪的任何其他光源被遮挡的无光照环境中，从15°到75°(在水平面上测量)对所有5度进行辉度测量。在相同条件下测量的Spectralon用于辉度测量的标准化，并用于从这些测量中确定光密度。固有的观察角度α能从这些测量中导出为光密度曲线的半值宽度，并表示其中光密度大于最大光密度的一半时的角宽度。光密度在图2中表示为 增益，Spectralon的辉度表示为Lideal，并且屏幕的辉度表示为Lscreen。
附图标记清单
1第一板片
2第二板片
3热塑性中间层
3.1第一热塑性复合膜
3.2第二热塑性复合膜
5漫反射层
6具有漫反射层5的显示膜
10复合板片
20投影仪
30壳体
31光出口
32反射镜
33挡板
34保持部
35设计元件
40光路
41光路的第一区段
42光路的第二区段
43光路的第三区段
100投影装置
P投影图像
B观察者
I第一板片的投影仪侧的表面
II第一板片的观察者侧的表面
III第二板片的投影仪侧的表面
IV第二板片的观察者侧的表面。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的投影装置(100)，至少包括具有漫反射层(5)的复合板片(10)、用于在所述复合板片(10)上投影图像的投影仪(20)和带有光出口(31)的壳体(30)，
其中，
-具有漫反射层(5)的所述复合板片(10)包括具有投影仪侧的表面(I)和观察者侧的表面(II)的第一板片(1)和具有投影仪侧的表面(III)和观察者侧的表面(IV)的第二板片(2)，并且所述第一板片(1)的观察者侧的表面(II)通过热塑性中间层(3)与所述第二板片(2)的投影仪侧的表面(III)连接，
-所述复合板片(10)布置在距所述壳体(30)的光出口(31)小于200mm的距离处，并且
-所述投影仪(20)如此布置在所述壳体(30)内，使得由所述投影仪(20)产生的光束透过所述壳体(30)的光出口(31)射到所述第一板片(1)的投影仪侧的表面(I)上，并且由所述投影仪(20)投影的图像(P)在所述第二板片(2)的观察者侧的表面(IV)上可见。
2.根据权利要求1所述的投影装置(100)，其中，所述复合板片(10)相距所述壳体(30)的光出口(31)以小于100mm，优选地10mm至80mm，特别优选地20mm至60mm的距离布置。
3.根据权利要求1或2所述的投影装置(100)，其中，所述复合板片(10)具有5cm2至50cm2，特别优选地为15cm2至40cm2的尺寸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的投影装置(100)，其中，所述壳体(30)包括至少一个反射镜(32)，由投影仪(20)产生的光束可以通过所述反射镜沿光路(40)被如此引导，使得该光束透过所述光出口(31)射到所述复合板片(10)上。
5.根据权利要求4所述的投影装置(100)，其中，所述光路(40)至少包括在所述投影仪(20)和反射镜(32)之间的第一区段(41)和在所述反射镜(32)和所述复合板片(10)之间的第二区段(42)，并且其中，至少所述光路(40)的第三区段(43)处在所述第一区段(41)和所述第二区段(42)之间。
6.根据权利要求5所述的投影装置(100)，其中，在所述投影装置(100)在机动车辆中的安装状态下，所述光路(40)的第二区段(42)朝向所述机动车辆的底面的方向倾斜。
7.根据权利要求5或6中任一项所述的投影装置(100)，其中，所述光路(40)的所述第二区段(42)相对于相邻的第一区段(41)或第三区段(43)占据15°至85°，优选地20°至60°的角度。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的投影装置(100)，其中，所述光路(40)的长度的至少60％、优选地至少80％、特别优选地至少90％在所述壳体(30)内伸展。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的投影装置(100)，其中，所述复合板片(10)具有在0. 1和0. 8之间、优选地在0. 3和0. 6之间的最大光密度因数，并且对于在所述复合板片的平面中生成的真实图像具有在第一方向上大于60°并且在垂直于所述第一方向的第二方向上大于30°的固有的观察角度α。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的投影装置(100)，其中，所述光出口(31)通过挡板(33)被遮挡。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的投影装置(100)，其中，所述复合板片(10)在所述第一板片(1)的观察者侧的表面(II)和所述第二板片(2)的投影仪侧的表面(III)之间具有所述漫反射层(5)，并且所述漫反射层(5)包含微粒，优选二氧化硅微粒、聚合物微粒和/或液晶微粒。
12.根据权利要求11所述的投影装置(100)，其中，所述微粒是球形的，并且具有反射表面。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的投影装置(100)，其中，所述热塑性中间层(3)至少包括第一热塑性复合膜(3. 1)和第二热塑性复合膜(3. 2)，并且所述第一热塑性复合膜(3. 1)和/或所述第二热塑性复合膜(3. 2)含有聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯和/或乙烯醋酸乙烯酯，优选聚乙烯醇缩丁醛，特别优选着色的聚乙烯醇缩丁醛。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的投影装置(100)，其中，所述第一板片(1)和/或所述第二板片(2)包括玻璃或透明塑料，优选玻璃、聚碳酸酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯。
15.一种车辆，包括根据权利要求1至14中任一项所述的投影装置(100)，其中，所述壳体(30)集成在所述车辆中的仪表板、前中控台或后中控台内。
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