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Die
Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Anzeigevorrichtung, um ein Bild
von einer in einem Fahrzeug-Armaturenbrett eingebauten Informations-Anzeigevorrichtung
anzuzeigen, das einem Fahrer in einem für ihn optimalem Blickfeld sichtbar
gemacht wird.
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Nach
dem Stand der Technik gibt es schon eine derartige Fahrzeug-Anzeigevorrichtung,
offenbart in der
japanischen
Offenlegungsschrift JP 4-85370 U . Wie in
8A dargestellt
weist diese Anzeigevorrichtung eine in einem Fahrzeug-Armaturenbrett
3 eingebaute
Anzeigeeinheit
1 (Flüssigkristallanzeige,
LCD) für
Informationsdaten auf. Das von der Anzeigeeinheit
1 angezeigte
Bild wird von einem unter der Windschutzscheibe
4 angeordneten
Reflexionsteil reflektiert, um das Bild einem Fahrer sichtbar zu
machen.
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Dieses
Reflexionsteil weist eine zweite Polarisationsplatte 8 auf,
welche unter einer Windschutzscheibe 4 und oberhalb einer
horizontalen Ebene einer Abdeckung 5 angeordnet ist. Eine
erste Polarisationsplatte 7 mit einer Polarisationsrichtung
senkrecht zu jener der zweiten Polarisationsplatte 8 ist zwischen
der zweiten Polarisationsplatte 8 und der Anzeigeeinheit 1 angeordnet.
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In
dieser Anordnung wird ein von der Anzeigeeinheit 1 projiziertes
Bild mittels der zweiten Polarisationsplatte 8 in Richtung
zur Fahreraugenposition 6 reflektiert, wobei das Bild durch
das Prisma 11 und die erste Polarisationsplatte 7 hindurchtritt.
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Externes
Licht, das auf die Windschutzscheibe 4 innerhalb des Winkels θ auftrifft,
kann die Anzeigeeinheit 1 durch das Prisma 11 hindurch
nicht erreichen und verschlechtert die Anzeigenelemente nicht durch
Licht-Auslöschung,
weil das externe Licht von der ersten Polarisationsplatte 7 und
der zweite Polarisationsplatte 8 abgeschirmt wird, deren
Polarisationsrichtungen senkrecht zueinander verlaufen.
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In
einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik schirmt
die Anordnung extern einfallendes Licht wie oben beschrieben ab.
Es gibt jedoch einige Anzeigen, die ihrerseits polarisiertes Licht
projizieren. Eine Flüssigkristallanzeige,
die eine wie in 8B dargestellte Anzeigevorrichtung 1 aufweist,
hat auf der oberen Oberfläche
eine Polarisationsplatte 1a, so dass ein von einer Flüssigkristallanzeige
projiziertes Licht von der Polarisationsplatte 1a polarisiert
wird. Wenn diese Polarisationsrichtung senkrecht zu jener der auf
dem Prisma 11 montierten Polarisationsplatte 11a ist,
kann ein von der Flüssigkristallanzeige
projiziertes Licht durch das Prisma weitergeleitet werden, aber
seine Strahlstärke
wird von der Polarisationsplatte 11a geschwächt und
seine Anzeigenhelligkeit nimmt deutlich ab.
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Wenn
andererseits die Polarisationsrichtung der für externes Licht verwendeten
zweiten Polarisationsplatte zur Polarisationsrichtung der Flüssigkristallanzeige
angepasst wird, reflektiert die zweite Polarisationsplatte geringfügig das
vertikal polarisierte Licht und die Bildqualität wird durch den schlechten Einfluss
der Reflexionseigenschaft geschwächt.
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DE 44 13 991 C2 offenbart
eine Fahrzeug-Anzeigevorrichtung mit einem ersten und einem zweiten
Prisma, die einander entgegengesetzt aufeinandergestapelt sind,
einem reflektierenden Teil und einem Polarisationsrichtungs-Drehmittel zum Drehen
der Polarisationsrichtung des durch die Prismen hindurchtretenden
Licht um 90°.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeug-Anzeigevorrichtung zu schaffen, worin
externes Licht unterdrückt
und ferngehalten wird, so dass ein durchsichtiges Bild mit hoher
Helligkeit und ohne Störbild
angezeigt werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Fahrzeug-Anzeigevorrichtung
weist eine im Armaturenbrett eingebaute Anzeigeeinheit für die Anzeige
von Informationsdaten und ein unter der Windschutzscheibe angeordnetes
Reflexionsteil auf, um einem Fahrer das von der Anzeigeeinheit angezeigte
Bild mittels Reflexion sichtbar zu machen. Das Reflexionsteil hat
eine Selfoc-Linse, die einen vorbestimmten Grenzeinfallswinkel hat
und über
der Anzeigeeinheit angeordnet ist, und ein erstes Polarisationsmittel,
um das Bild von der Anzeigeeinheit, welches durch die Selfoc-Linse hindurchtritt,
in Richtung zu dem Fahrerblickfeld zu reflektieren. Die Selfoc-Linse
hat ein zweites Polarisationsmittel auf der Oberfläche, dessen Polarisationsrichtung
senkrecht zu jener des ersten Polarisationsmittels ist. Weil externes
Einfallslicht vom ersten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung
des zweiten Polarisationsmittels polarisiert wird und außerhalb
der Licht übertragenden
Zone der Selfoc-Linse von einer Absorptionsschicht absorbiert wird,
wird das auf die Selfoc-Linse einfallende externe Licht von der
Anzeigeeinheit ferngehalten.
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Die
erfindungsgemäße Selfoc-Linse,
deren Licht-Grenzeinfallswinkel
den Reflexionsbereich des ersten Polarisationsmittels abdeckt, bewirkt
eine vollständige
Unterdrückung
von externem Licht, so dass das externe Einfallslicht von der Anzeigeneinheit ferngehalten
wird. Dies liegt darin begründet,
dass externer Lichteinfall innerhalb des Bereiches des Grenzeinfallswinkels,
welches Licht vom ersten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des
zweiten Polarisationsmittels polarisiert wird, vom zweiten Polarisationsmittel
geschwächt
wird, und dass externes Einfallslicht außerhalb des Bereiches des Grenzeinfallswinkels
von der Absorptionsschicht der Selfoc-Linse absorbiert wird.
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Das
von der Anzeigeeinheit projizierte Bild wird gemäß der Erfindung vom zweiten
Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten
Polarisationsmittels polarisiert, und das Bild wird auf das erste
Polarisationsmittel geschickt, um in die Richtung des Fahrerblickfeldes
reflektiert zu werden. Weiterhin wird externes Einfallslicht vom
ersten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des
zweiten Polarisationsmittels polarisiert und externes auf das Prisma
einfallendes Licht wird vollständig
im Prisma reflektiert. Weil das externe Einfallslicht von der Anzeigeeinheit
ferngehalten wird, wird eine hohe Bildhelligkeit erreicht.
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Das
von der Anzeigeeinheit projizierte Bild wird gemäß der Erfindung vom zweiten
Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten
Polarisationsmittels polarisiert, und das Bild wird durch das Prisma
hindurch auf das erste Polarisationsmittel geschickt. Weiterhin
wird externes Einfallslicht, das vom ersten Polarisationsmittel
polarisiert wird und durch das Prisma hindurchtritt, vom zweiten
Polarisationsmittel, dessen Polarisationsrichtung senkrecht ist,
geschwächt,
und externes, auf das Prisma einfallendes Licht wird vollständig im Prisma
reflektiert. Weil externes Einfallslicht von der Anzeigeeinheit
ferngehalten wird, wird das Bild wirkungsvoll vom ersten Polarisationsmittel
reflektiert und eine hohe Bildhelligkeit wird erreicht.
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Das
von der Anzeigeeinheit projizierte Bild, welches durch das Prisma
hindurchtritt, wird gemäß der Erfindung
vom zweiten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung
des ersten Polarisationsmittels polarisiert, und das Bild wird auf
das erste Polarisationsmittel geschickt. Externes Einfallslicht, das
vom ersten Polarisationsmittel polarisiert wird und auf das auf
der Prismenoberfläche
angeordnete zweite Polarisationsmittel gelangt, wird vom zweiten Polarisationsmittel,
dessen Polarisationsrichtung senkrecht ist, geschwächt, und
externes, auf das Prisma einfallendes Licht wird vollständig im
Prisma reflektiert. Weil externes Einfallslicht an der Anzeigeeinheit
herausgetrennt wird und unerwartetes, externes, auf das Prisma einfallendes
Licht verhindert wird, kann ein klares Bild angezeigt werden.
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Das
nach der Projektion von einer Anzeigeeinheit durch die Selfoc-Linse
passierende Bild wird gemäß der Erfindung
vom zweiten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung
des ersten Polarisationsmittels polarisiert, und das Bild wird auf das
erste Polarisationsmittel geschickt, um in die Richtung des Fahrerblickfeldes
reflektiert zu werden. Weiterhin wird externes Einfallslicht vom
ersten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des
zweiten Polarisationsmittels polarisiert, und externes, auf die
Selfoc-Linse einfallendes Licht außerhalb der Licht übertragenden
Zone wird von der Absorptionsschicht absorbiert. Weil externes Einfallslicht
von der Anzeigeeinheit ferngehalten wird, kann ein Bild hoher Qualität mit größerer Anzeigenhöhe bei im
Vergleich zur Verwendung von gewöhnlichen Vorrichtungs-Prismen
kleineren Abmessungen angezeigt werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Selfoc-Linse deckt
der Licht-Aperturwinkel
bzw. Öffnungswinkel den
Reflexionsbereich des ersten Polarisationsmittels ab, und externes
Einfallslicht im Bereich des Aperturwinkels wird vom ersten Polarisationsmittel senkrecht
zur Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsmittels polarisiert
und wird vom zweiten Polarisationsmittel geschwächt. Weiterhin wird externes
Einfallslicht außerhalb
des Aperturwinkels von der Absorptionsschicht der Selfoc-Linse absorbiert. Weil
externes Einfallslicht von der Anzeigeeinheit ferngehalten wird,
kann eine vollständige
Kontrolle des externen Lichtes erreicht werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme
auf die Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1A, 1B, 1C Prinzipdarstellungen
einer Ausführungsform
einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung;
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2A, 2B, 2C Prinzipdarstellungen
einer Ausführungsform
einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung;
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3A, 3B Prinzipdarstellungen
der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung
gemäß der Erfindung;
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4 eine
Darstellung für
die Erklärung
der optischen Eigenschaften der Selfoc-Linse in einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung
gemäß der Erfindung;
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5A, 5B, 5C, 5D Darstellungen
für die
Erklärung
eines Effektes der Selfoc-Linse in der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung
gemäß der Erfindung;
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6 eine
Darstellung für
die Erklärung
der Funktion der Selfoc-Linse in der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung
gemäß der Erfindung;
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7A, 7B, 7C Darstellungen
für die
Erklärung
der Eigenschaften der Selfoc-Linse in der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung
gemäß der Erfindung;
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8A, 8B Prinzipdarstellungen
einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung
nach dem Stand der Technik.
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Eine
Ausführungsform
einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung wird mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung
nachfolgend erläutert.
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1A ist
eine Schnittansicht des wichtigsten Bereiches dieser Ausführungsform.
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In 1A zeigen
die gleichen Symbole wie in 8A die
gleichen oder entsprechende Teile an. In 1A ist
eine erste Polarisationsplatte 9, wie ein Reflektor, an
einer Windschutzscheibe angebracht und mit vorgegebenem Winkel gegen
die Innenseite der Front-Windschutzscheibe angeordnet, wobei die Platte 9 externes
Licht polarisiert. Die erste Polarisationsplatte 9 ist
am unteren Rand am Armaturenbrett 3 befestigt und berührt am oberen
Rand mit vorgegebenem Winkel die Front-Windschutzscheibe 4.
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Das
Armaturenbrett 3 ist innen versehen mit einer Anzeigeeinheit 12 (Flüssigkristallanzeige),
welche Bildinformationsdaten eines Navigationssystems oder anderer
Systeme anzeigt, und einem Stromkreis 13 für den Betrieb
der Flüssigkristallanzeige, welcher
hinter der Flüssigkristallanzeige 12 angeordnet
ist, und einem Prisma 11 für die Projektion des Bildes,
welches von der Flüssigkristallanzeige 12 durch
das Prisma hindurch auf die erste Polarisationsplatte 9 angezeigt
wird. Das Prisma 11 weist zwei im Querschnitt dreiecksförmige Prismenkörper auf, die
unter Ausbildung eines rechtwinkligen Festkörpers an einander zugewandten
Schrägflächen miteinander
verbunden sind.
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Ein
durch das Prisma 11 hindurch auf die Polarisationsplatte 9 projiziertes
Bild wird zu einer Senkrechten der Polarisationsplatte 9 in
Richtung zur Fahreraugenposition 6 reflektiert.
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Wie
in 1C dargestellt gibt es eine Lichtquelle LS als
Durchlichtquelle unter der Flüssigkristallanzeige 12,
eine Polarisationsplatte 12b zwischen der Lichtquelle LS
und der Flüssigkristallanzeige 12 sowie
eine Polarisationsplatte 12a auf der oberen Oberfläche der
Flüssigkristallanzeige 12.
Die Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatten 12a und 12b kreuzen
einander senkrecht. Wie in 1B gezeigt
sind die Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatte 12a und
der ersten Polarisationsplatte 9 so angeordnet, dass sie
einander senkrecht kreuzen.
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Die
Polarisationsplatte 12a auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 12 bewerkstelligt
die Polarisation genauso wie die Polarisationsplatte auf der Oberfläche eines gewöhnlichen
Prismas 11, vgl. 8B. Weiterhin
ist die Polarisationsrichtung der Polarisationsplatte 12a so
beschaffen, dass sie senkrecht zur Polarisationsrichtung der Windschutzscheibe 4 und
senkrecht zur Polarisationsrichtung der ersten Polarisationsplatte 9 verläuft und
die Polarisationsrichtung auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige bestimmt,
deren innere Anordnung an die Polarisationsrichtung angeglichen
ist.
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Die
Funktionsweise einer solchen Ausführungsform einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung
wird nachfolgend beschrieben.
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In
der oben erwähnten
Anordnung der Polarisationsrichtungen wird das von der Flüssigkristallanzeige 12 projizierte
Licht (das Bild) von der auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige angeordneten Polarisationsplatte 12a polarisiert
(horizontale Polarisation) und erreicht durch das Prisma 11 hindurch
die erste Polarisationsplatte 9. Weil die Polarisationsrichtung
der ersten Polarisationsplatte 9 senkrecht zu jener der
Polarisationsplatte 12a ist, kann das Bild zu einer Senkrechten
der Polarisationsplatte 9 in Richtung zur Augenposition 6 reflektiert
werden, ohne dass dabei irgendwelche Reflexionsverluste in der ersten
Polarisationsplatte 9 auftreten.
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Daher
führt das
Bereitstellen der gleichen Funktion einer Polarisationsplatte auf
der Oberfläche des
Prismas 11 bei einer Polarisationsplatte 12a auf der
Oberfläche
der Flüssigkristallanzeige
zu einer Verringerung der Zahl der Polarisationsplatten um eins,
und der Verlust an Übertragungsleistung
durch die eine Polarisationsplatte entfällt, und eine höhere Bildhelligkeit
wird erreicht.
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Die
Steuerung des externen Einfallslichtes in das Wageninnere wird nachfolgend
beschrieben.
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Im
Bereich AR1, in dem externes Einfallslicht von der ersten Polarisationsplatte 9 begrenzt
wird, wird externes Licht polarisiert (vertikal polarisiertes Licht),
indem es durch die erste Polarisationsplatte 9 hindurchtritt.
Wenn vertikal polarisiertes Licht durch das Prisma 11 hindurch
in die Flüssigkristallanzeige 12 eindringt,
wird das Licht von der auf der Flüssigkristallanzeige 12 aufliegenden
Horizontalpolarisationsplatte 12a geschwächt und
externes Einfallslicht wird von der Flüssigkristallanzeige 12 ferngehalten.
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Im
Bereich AR2, in dem externes einfallendes Licht vom Prisma 11 begrenzt
wird, außerhalb des
Bereiches AR1, in dem externes einfallendes Licht von der ersten
Polarisationsplatte 9 begrenzt wird, wird externes Einfallslicht
in einer Hälfte
des auf der Oberfläche
der Flüssigkristallanzeige 12 angeordneten
Prismas 11 vollständig
reflektiert, indem ein Bereich der Totalreflexion für die interne
Reflexion des Prismas vorgesehen wird, wobei das externe einfallende
Licht die Flüssigkristallanzeige 12 nicht
erreichen kann.
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In
diese Ausführungsform
einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung übernimmt, wie oben beschrieben,
die Polarisationsplatte 12a auf der Oberfläche der
Flüssigkristallanzeige
die Funktion anstelle der Polarisationsplatte auf der Oberfläche des
Prismas 11. Umgekehrt kann die Polarisationsplatte 12a auf
der Oberfläche
des Prismas 11 ihre Funktion anstelle der Polarisationsplatte 12a auf
der Oberfläche der
Flüssigkristallanzeige übernehmen.
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2A zeigt
eine Schnittansicht von der Hauptzone einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung.
In dieser 2A zeigen die gleichen Symbole
wie in 1A die gleichen oder entsprechende
Teile an. In der 2A zeigt das Bezugszeichen 10 die
zweite Polarisationsplatte an. Wie in 2B dargestellt,
ersetzt die zweite Polarisationsplatte 10 die Polarisationsplatte 12a,
welche in der vorigen Ausführungsform
die ganze Fläche
der Flüssigkristallanzeige 12 abdeckt
und an der Fläche
des Prismas 11 angebracht ist. In dieser Ausführungsform
weist nun die Flüssigkristallanzeige 12 keine
Polarisationsplatte 12a auf ihrer Fläche auf.
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Eine
zweite Ausführungsform
einer Anzeigevorrichtung wird nachfolgend beschrieben.
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Ein
von der Flüssigkristallanzeige 12 projiziertes
Bild tritt durch das Prisma 11 hindurch. Unmittelbar nach
dem Passieren durch das Prisma 11 wird das Licht, das von
der Lichtquelle LS aus in die Flüssigkristallanzeige 12 eintritt,
von der auf der Unterseite der Flüssigkristallanzeige 12 befestigten
Polarisationsplatte 12b polarisiert und von einem Flüssigkristall
gedreht, weil auf der Oberfläche
der Flüssigkristallanzeige 12 keine
Polarisationsplatte 12a vorhanden ist. Weil auf der Fläche der
Flüssigkristallanzeige 12 keine
Polarisationsplatte 12a für eine Korrektur des Drehzustandes
des Lichtes vorgesehen ist, zeigt das durch die Flüssigkristallanzeige 12 hindurchtretende
Licht nicht das benötigte
Bildendergebnis an.
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Nach
dem Passieren durch die Flüssigkristallanzeige 12 wird
das durch das Prisma 11 hindurchtretende Licht von der
auf der Fläche
des Prismas 11 befestigten zweiten Polarisationsplatte 10 polarisiert,
so dass das benötigte
korrekte Bild entsteht, und tritt in die erste Polarisationsplatte 9 ein.
Das dort einfallende Bildlicht wird in Richtung zur Augenposition 6 reflektiert,
wobei eine hohe Bildhelligkeit erreicht wird, da die Polarisationsrichtung
der ersten Polarisationsplatte 9 und die Polarisationsrichtung
des einfallenden Bildlichtes senkrecht zueinander verlaufen.
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Da
die zweite Polarisationsplatte 10 auf der Oberfläche des
Prismas 11, wie oben erwähnt, befestigt ist, kann externes
Licht, das von der ersten Polarisationsplatte 9 senkrecht
(vertikal) zur zweiten Polarisationsplatte 10 polarisiert
wird, von der zweiten Polarisationsplatte 10 geschwächt werden,
wenn es in das Prisma 11 eindringt. Wenn aus der Augenposition 6 heraus
die Polarisationsplatte 9 betrachtet wird, ist ein klares
Bild sichtbar, weil es keine anderen Bilder (unerwünschte Reflexion
im Prisma) außer den
angezeigten Bildern gibt.
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Nachfolgend
wird beschrieben, wie externes, in das Wageninnere einfallendes
Licht gehandhabt wird.
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Im
Bereich AR1, in dem externes einfallendes Licht von der ersten Polarisationsplatte 9 begrenzt
wird, wird externes Licht von der ersten Polarisationsplatte 9 polarisiert
(Vertikalpolarisation). Wenn das vertikal polarisierte Licht durch
das Prisma 11 hindurch zur Flüssigkristallanzeige 12 gelangt, wird
das Licht von der vor dem Prisma 11 angeordneten zweiten
Polarisationsplatte 10 geschwächt, deren Polarisationsrichtung
senkrecht zur Vertikalpolarisation verläuft.
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In
dem Bereich AR2, in dem externes einfallendes Licht vom Prisma begrenzt
wird, außerhalb des
Bereiches AR1, indem externes einfallendes Licht von der ersten
Polarisationsplatte 9 begrenzt wird, wird externes einfallendes
Licht in dem vor der Flüssigkristallanzeige 12 angeordneten
Prisma 11 vollständig
reflektiert, indem ein Totalreflexionsbereich bzgl. der internen
Reflexion des Prismas vorgesehen wird, so dass das externe Einfallslicht
die Flüssigkristallanzeige 12 nicht
erreichen kann.
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Weil
weiterhin externes Licht vor dem Prisma geschwächt wird, so dass dieses externe
Einfallslicht daran gehindert wird, in das Prisma einzudringen, können Bilder
hoher Qualität
ohne von einem Geisterbild ausgehende störende Effekte oder eine Bildzerstörung der
auf dem Prisma 11 angezeigten Bilder erreicht werden.
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In
den oben erwähnten
Ausführungsformen wird
die Flüssigkristallanzeige
vor externem Einfallslicht mittels Totalreflexion im Prisma und
einer Abschirmung mit zwei Polarisationsplatten geschützt. In der
Ausführungsform
gemäß der Erfindung
wird anstelle des Prismas 11 eine Selfoc-Linsenvorrichtung bzw.
ein Selfoc-Linsenarray angeordnet, welche auf der Oberfläche die
zweite Polarisationsplatte 10 aufweist.
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3A zeigt
eine Schnittansicht vom Hauptbereich der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung
gemäß der Erfindung.
In dieser 3A zeigen die gleichen Symbole
wie in 2A die gleichen oder entsprechende Teile
an. In 3A bezeichnet 14 eine
Selfoc-Linsenvorrichtung, welche die zweite Polarisationsplatte 10 auf
der der bildprojizierenden Seite befindlichen Oberfläche der
Linsenvorrichtung aufweist, welche später genauer beschrieben wird.
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Eine
Selfoc-Linse setzt sich aus gebündelten Mehrfach-Gradientenlichtleitfasern
zusammen, die eine Verteilung der Brechungszahl wie in 4 dargestellt
aufweist, wobei zwischen jedem Lichtleiter eine absorbierende Schicht
vorliegt. Wenn an Objekten reflektiertes Licht oder durch Objekte
hindurch übertragenes
Licht in eine Selfoc-Linse eintritt, indem Licht von einer Lichtquelle
projiziert wird, mäandert das
Licht in der Selfoc-Linse in der Art, dass es in den Bereich des
Zentrums mit höherer
Brechungszahl abgelenkt wird. Dann kann eine Selfoc-Linse die gleichen
optischen Eigenschaften wie eine optische Linse erreichen. Ein Bild
IM1, das in die Selfoc-Linse eingebracht wird, ergibt auf der der
Eingangsseite gegenüberliegenden
Seite ein aufgerichtetes Bild IM2.
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Eine
Selfoc-Linsenvorrichtung wird gebildet, indem Selfoc-Linsen geordnet gebündelt werden
und der Zwischenraum zwischen den Linsen mit einer absorbierenden
Schicht wie z. B. schwarzem Silikon aufgefüllt wird. Die Endfläche der
Vorrichtung wird mit verstärktem
Kunststoff wie z. B. faserverstärktem Kunststoff
(FK) geschützt.
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Mit
Bezug auf 7A, 7B, 7C wird erläutert, wie
externes Licht in einer Selfoc-Linse geführt wird. Der maximale Einfallswinkel
(Aperturwinkel) θ0
wird von der Begrenzungszone gebildet, in der Licht durch einen
Lichtleiter der Selfoc-Linse
verlaufen kann. Der Aperturwinkel θ0 wird mit folgender Gleichung
berechnet: θ0
= n0·R0·√Α mit
- n0:
- Brechungszahl der
Linse
- R0:
- Verteilungskoeffizient
der Brechungszahl
- A:
- Linsenradius
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Jeder
Lichtleiter der Selfoc-Linse hat einen Begrenzungsbereich AR3 für den Lichtdurchtritt,
der vom Aperturwinkel θ0
bestimmt wird, wie in 7A dargestellt ist. Licht, das
außerhalb
dieses Aperturwinkels eingebracht wird, kann nicht durch den Lichtleiter
geführt
werden und wird von der absorbierenden Schicht absorbiert, wie in 7B dargestellt
ist. Innerhalb des Aperturwinkelbereiches einfallendes Licht (mit
gestrichelter Linie dargestellt) mäandert daher in der Lichtleitfaser,
so dass es in den Zentrumsbereich mit höherer Brechungszahl abgelenkt
und weitergeleitet wird. Außerhalb
des Aperturwinkelbereiches einfallendes Licht (mit durchgezogener
Linie dargestellt) kann nicht genügend abgelenkt werden, dringt
in die absorbierende Schicht AB ein und wird dann von der absorbierenden
Schicht absorbiert.
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Wenn
die oben erwähnten
mit derartigen optischen Eigenschaften versehenen Lichtleitfasern
gebündelt
werden und eine Selfoc-Linse
bilden, kann diese einen Bereich AR4 aufweisen, in welchem Licht hindurchtreten
kann, und einen anderen Bereich aufweisen, in welchem Licht nicht
hindurchtreten kann, wie in 7C dargestellt
ist. Wird die eine Seitenrandlinie des Grenzbereiches auf eine Randfläche der
ersten Polarisationsplatte 9 justiert, wie in 3A gezeigt
ist, kann der Abschattbereich der ersten Polarisationsplatte 9 und
der zweiten Polarisationsplatte sowie der Abschattbereich von der
nicht lichtübertragenden
Zone der Selfoc-Linse für
eine vollständige Kontrolle
des externen Lichtes eingestellt werden.
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Nachfolgend
wird ferner die Funktion der Ausführungsform der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung beschrieben,
die gemäß der Erfindung
eine Selfoc-Linsenvorrichtung für
die Steuerung des externen Einfallslichtes benutzt.
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Ein
von der Flüssigkristallanzeige 12 angezeigtes
Bild wird von der zweiten Polarisationsplatte 10 nach dem
Passieren der Selfoc-Linsenvorrichtung 14 polarisiert und
projiziert, so dass ein normales Bild entsteht. Das von der zweiten
Polarisationsplatte 10 durch die Selfoc-Linsenvorrichtung hindurch
projizierte Licht IM1 (Bild) wird auf die gesamte Fläche der
zweiten Polarisationsplatte 10 abgebildet.
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Das
Bild IM1 wird von der ersten Polarisationsplatte 9 zur
Augenposition 6 reflektiert. Wenn das Bild von der Augenposition 6 aus
gesehen wird, kann das Schwebebild IM2 aufgrund des Effektes, dass durch
eine Polarisationsplatte 9 hindurchgesehen werden kann,
in der Luft gesehen werden, wie in 6 dargestellt
ist.
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Nachfolgend
wird zudem die Kontrolle des externen, in das Wageninnere einfallende
Licht gemäß der Erfindung
bei dieser Ausführungsform
beschrieben.
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In
dem Bereich AR1, in dem externes einfallendes Licht von der ersten
Polarisationsplatte 9 begrenzt wird, wird externes Licht,
wie in 3B gezeigt, von der ersten Polarisationsplatte 9 polarisiert (vertikal
polarisiertes Licht). Wenn vertikal polarisiertes Licht durch die
Selfoc-Linsenvorrichtung 14 hindurch
zur Flüssigkristallanzeige 12 gelangt,
wird das Licht von der direkt oberhalb der Selfoc-Linsenvorrichtung
angeordneten ersten Polarisationsplatte 10 geschwächt, deren
Polarisationsrichtung senkrecht zu jener des Lichtes steht.
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In
dem Bereich AR2, in dem externes Einfallslicht von der Selfoc-Linsenvorrichtung 14 begrenzt
wird, außerhalb
des Bereiches AR1, in dem externes einfallendes Licht von der ersten
Polarisationsplatte 9 begrenzt wird, kann, wie in 3A dargestellt,
mittels der Justage der Seitenrandlinie des Grenzbereiches AR4,
in dem Licht durch die Selfoc-Linse hindurchtreten kann, zur oberen
Endfläche der
ersten Polarisationsplatte 9, wie in 3A dargestellt,
externes Einfallslicht außerhalb
des Bereiches AR4 nicht durch die Lichtleitfasern, wie in 7B dargestellt,
hindurchtreten.
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Das
Licht wird von der absorbierenden Schicht rings jeder Lichtleitfaser
absorbiert, so dass dann ein Lichteinfall auf die Flüssigkristallanzeige 12 verhindert
wird.
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Wenn
ein Bild mit großer
Abmessung angezeigt wird, hat die Selfoc-Linsenvorrichtung 14 verglichen
mit dem Prisma 11 einen Größenvorteil. Wenn normale Fahrzeugdaten
angezeigt werden, ist die Prismendicke, wie in 5A dargestellt,
gut genug. Wenn ein grafisches Bild, wie z. B. Navigationsdaten, angezeigt
werden, ist eine größere Bildhöhe erforderlich.
Dann wird, wie in 5C gezeigt, eine stärkere Dicke
des Prismas 11 benötigt,
verglichen mit der Dicke des in 5A dargestellten
Prismas 11 mit der zugehörigen Bildhöhe.
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Der
Grund dafür
liegt darin, dass ein vertikaler Prismenwinkel ein spezifischer
Winkel sein muss, um externes Einfallslicht abzuhalten, wenn das
Prisma zur Kontrolle des externen Lichteinfalls genutzt wird. Falls
die Länge
der Lichteinfallsfläche
des Prismas verlängert
wird, um bei gleicher Prismendicke die angezeigte Bildhöhe einzustellen,
wird der vertikale Winkel θ als
damit zusammenhängende
Größe zum Ausgleich
kleiner. Um den vertikalen Winkel θ des Prismas unabhängig von
der Längenzunahme bei
einem spezifischen Wert zu belassen, muss die Prismendicke zunehmen. tan θ =
A (Dicke)/B (Länge)
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Die
Abschattgrenze des externen einfallenden Lichtes wird im Falle der
Selfoc-Linse vom Aperturwinkel der Selfoc-Linsenvorrichtung bestimmt. Wird dann
die Selfoc-Linsenvorrichtung 14 für eine größere Bildanzeigenhöhe verwendet,
ist es nicht erforderlich, dass die Dicke der Linsenvorrichtung,
wie in 5D gezeigt, dicker ist als die
Dicke der Linsenvorrichtung für
eine normale Bildanzeigenhöhe,
wie in 5B dargestellt. Der Flächeninhalt
der Lichteinfallsfläche
der Linse kann in Abhängigkeit
von der Bildanzeigenhöhe
angepasst werden.
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Weil
die Dicke der Selfoc-Linsenvorrichtung 14 für eine größere Bildanzeigenhöhe im Unterschied
zum Prisma nicht zunimmt, kann der Raumfaktor minimiert werden und
das Gewicht nimmt ebenfalls nicht stark zu.