DE102012011168A1

DE102012011168A1 - Anzeigevorrichtung in einem Armaturenbrett und Verfahren zur Vermeidung von Spiegelungen

Info

Publication number: DE102012011168A1
Application number: DE201210011168
Authority: DE
Inventors: Peter Brandt; Heiko Charle; Georg Bauer
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2013-12-12

Abstract

Es wird eine Anzeigevorrichtung (4) in einem Armaturenbrett (2) und ein Verfahren zur Vermeidung von Spiegelungen von Leuchtsymbolen an einer Windschutzscheibe (3) beschrieben. Die Anzeigevorrichtung (4) weist Leuchtsymbole (9) auf einer Ziffernblattscheibe (11) auf. Die Leuchtsymbole (9) sind auf eine spiegelnde Windschutzscheibe (3) gerichtet. Die Ziffernblattscheibe (11) weist ein Polarisationsfilter (7) auf, dessen Polarisationsrichtung (αp) entgegengesetzt zu einer Polarisationsrichtung (αr) des von der Windschutzscheibe (3) des Fahrzeugs (1) reflektierten polarisierten Lichtes ausgerichtet ist.

Description

Es wird eine Anzeigevorrichtung in einem Armaturenbrett und ein Verfahren zur Vermeidung von Spiegelungen von Leuchtsymbolen an einer Windschutzscheibe beschrieben. Die Anzeigevorrichtung weist Leuchtsymbole auf einer Ziffernblattscheibe auf. Die Leuchtsymbole sind auf eine spiegelnde Windschutzscheibe gerichtet.
Eine derartige Anzeigevorrichtung in einem Armaturenbrett ist aus der Druckschrift DE 10 2005 051 956 A1 bekannt. Bei der bekannten Anzeigevorrichtung weist eine Hintergrundbeleuchtung einen auf der Rückseite des Anzeigebildschirms angeordneten flächenhaften Lichtleiterkörper auf, in den die Leuchtmittel Licht einkoppeln. Dazu weist die zu der Rückseite des Anzeigeschirms gewandte Seite des Lichtleiterkörpers eine Mikrostruktur auf, die derart ausgerichtet ist, dass für das Hintergrundleuchten der Anzeige vorgesehene Licht keinen Anteil in Richtung der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs besitzt. Um dieses zu erreichen ist eine komplexe Winkelstruktur auf der Oberseite des flächenhaften Lichtleiterkörpers angeordnet, was mit hohen Fertigungskosten verbunden ist, zumal diese prismenartige Mikrostruktur exakte Reflexionswinkel aufweisen muss, um keine Anteile des Lichts in Richtung auf die Windschutzscheibe, zu strahlen.
Darüber hinaus muss auch die Rückseite des Lichtleiterkörpers entweder in einem spitzen Winkel zu einem Reflektor der Anzeigevorrichtung angeordnet werden oder der Reflektor entsprechend einer Fresnel-Folie strukturiert sein. Diese Strukturmaßnahmen eines flächenhaften Lichtleiterkörpers sowohl auf seiner Vorderseite als auch des Reflektors auf seiner Rückseite verursachen erhebliche Fertigungskosten des Lichtleiters bzw. des Reflektors und erhöhen die Gesamtkosten einer derartigen bekannten Anzeigevorrichtung und damit die Herstellungskosten des Fahrzeugs.
Aus der Druckschrift DE 30 35 282 C2 ist darüber hinaus eine Vorrichtung zur Vermeidung von Spiegelungen des Lichts der Armaturenbrettbeleuchtung bei einem Fahrzeug mit Windschutzscheibe und Seitenfenster mit einem im Sichtbereich des Fahrers angeordneten, eine selbst leuchtende oder beleuchtete Anzeigeeinrichtung aufweisenden Armaturenbretts. Dabei ist oberhalb des Armaturenbretts eine den Weg des von der Anzeigeeinrichtung zur Windschutzscheibe ausgesandten Lichts unterbrechende Verkleidung vorgesehen. Ferner ist für ein in Richtung auf das Seitenfenster ausgesandtes Licht ein polarisierendes Polarisationsfilter vorgesehen, wodurch die Reflexion des Lichts, das auf dieses Seitenfenster auftrifft, abgeschwächt ist.
Darüber hinaus ist nahe dem Seitenfenster eine Licht reflektierende Oberfläche angeordnet, durch welche die Reflexion von Licht, das von der Anzeigeeinrichtung ausgeht, vermindert wird. Eine derartige Vorrichtung hat den Nachteil, dass das Armaturenbrett einen Sichtschutzschirm zur Windschutzscheibe hin aufweisen muss, um jegliche Spiegelung der beleuchteten Anzeigen des Armaturenbretts in der Windschutzscheibe zu verhindern. Derartige Sichtschutzblenden schränken jedoch die Sicht auf die Anzeigen stark ein, so dass vielfach nur der Fahrer die Anzeigen sehen und vergleichen kann.
Diese Nachteile werden besonders deutlich, wenn Anzeigeschirme für Navigationsgeräte in dem Fahrzeugtyp vorzusehen sind, die vielfach die bisherigen Dimensionen eines Armaturenbretts überschreiten und teilweise auch Reflexionen auf der Innenseite der Windschutzscheibe ausbilden. In einem solchen Fall müsste die für das Seitenfenster vorgesehene Anti-Reflexionsbeschichtung bzw. Folie nicht nur für das Seitenfenster, sondern für die gesamte Windschutzscheibe vorgesehen werden, um eine Entspiegelung der Windschutzscheibe gemäß dem Stand der Technik nach DE 30 35 282 C2 zu erreichen. Auch dieses würde die Fertigungskosten für ein Fahrzeug deutlich in die Höhe treiben.
Eine Aufgabe ist es, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zu schaffen, Reflexionen von Leuchtsymbolen an der Windschutzscheibe zu unterdrücken und dennoch auf eine kostenintensive Strukturierung von Oberseiten eines Lichtleiterkörpers zu verzichten. Ferner ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren zur Vermeidung von Spiegelungen zu schaffen.
Gelöst werden diese Aufgaben mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Anmeldung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Mit einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Anzeigevorrichtung in einem Armaturenbrett und ein Verfahren zur Vermeidung von Spiegelungen von Leuchtziffern an einer Windschutzscheibe geschaffen. Die Anzeigevorrichtung weist Leuchtsymbole auf einer Ziffernblattscheibe auf. Die Leuchtsymbole sind auf eine spiegelnde Windschutzscheibe gerichtet. Die Ziffernblattscheibe weist ein Polarisationsfilter auf, dessen Polarisationsrichtung entgegengesetzt zu einer Polarisationsrichtung des von der Windschutzscheibe des Fahrzeugs reflektierten polarisierten Lichtes ausgerichtet ist.
Eine derartige Anzeigevorrichtung mit Leuchtsymbolen in einem Ziffernblatt hat den Vorteil, dass es durch das Zusammenwirken des Polarisationsfilters, welches die Ziffernblattscheibe aufweist, und der Polarisationswirkung von Windschutzscheiben möglich ist, das Polarisationsfilter der Ziffernblattscheibe solange zu drehen, bis die Polarisationsrichtung, die sich an einer Windschutzscheibe ausbildet, entgegengesetzt zu der Polarisationsrichtung ist, welche die polarisierten Leuchtsymbole, durch das Polarisationsfilter der Ziffernblattscheibe erfahren. Damit wird praktisch eine Spiegelung der Leuchtsymbole an der Windschutzscheibe ausgelöscht, wie es im Einzelnen mit den nachfolgenden 1 bis 9 näher erläutert wird.
Die dazu erforderliche Maßnahme, ein Ziffernblatt mit Leuchtsymbolen mit einem entsprechend ausgerichteten Polarisationsfilter auszustatten, ist deutlich kostensparender und unkomplizierter zu realisieren als die aus dem obigen Stand der Technik bekannten Maßnahmen. Um den jeweils optimalen Löschungswinkel für die Spiegelungen an der Windschutzscheibe auszumessen, reicht es völlig, wenn dieses gemäß der einzelnen Fahrzeugtypen erfolgt, da lediglich die geometrischen Bedingungen von fahrzeugtypabhängigen Einbauten der Windschutzscheibe und der Instrumente des Armaturenbrettes entscheidend sind, um den Löschungseffekt zu erreichen.
Der einmal für einen Fahrzeugtyp festgesetzte Löschungswinkel kann schließlich für sämtliche Instrumente des Armaturenbrettes unter der Voraussetzung, dass die Ziffernblattscheibe in ein und demselben Winkel in Bezug auf die Windschutzscheibe sich von Fahrzeug zu Fahrzeug bei gleichem Fahrzeugtyp nicht ändert, eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ziffernblattscheibe eine Polarisationsfilterscheibe aufweist, die mit farbigen Leuchtsymbolen bedruckt ist, wobei eine Leuchtquelle die farbigen Leuchtsymbole farbig aufleuchten lässt. Bei einer derartigen Anzeigevorrichtung übernimmt die Polarisationsfilterscheibe gleichzeitig die Funktionen einer üblicherweise vorgesehenen Ziffernblattträgerscheibe. Derartige Ziffernblattträgerscheiben sind üblicherweise transparent und mit farbigen Leuchtsymbolen bedruckt, die bei Beleuchtung durch eine im Innern des Instruments angeordneten Leuchtquelle sowohl im Tagbetrieb als auch im Nachtbetrieb aufleuchten.
Dabei sind die Spiegelungen in der Windschutzscheibe, insbesondere bei Nachtbetrieb, störend und können den Fahrer irritieren. Jedoch nicht nur der Fahrer kann aufgrund der blendenden Wirkung der Spiegelungen von Leuchtsymbolen in der Windschutzscheibe irritiert werden, sondern auch die inzwischen vorgesehenen Umgebungserfassungsgeräte, die üblicherweise im Innern des Fahrzeugs montiert sind und durch die Windschutzscheibe hindurch die Umgebung in Bezug auf Verkehrszeichen, Verkehrsbetrieb, Fahrbahnbegrenzungen u. a. überwachen und teilweise auch in die Führung des Fahrzeugs bei Fahrerassistenzsystemen eingreifen. Gerade in diesen Fällen ist es erforderlich, dass keinerlei Spiegelungen auftreten, wenn das Umgebungserfassungsgerät im Betrieb ist. Mithilfe der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung können derartige Spiegelbilder von Leuchtsymbolen an der Windschutzscheibe vollständig unterdrückt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, nicht die Ziffernblattträgerscheibe durch eine Polarisationsfilterscheibe zu ersetzen, sondern lediglich eine bereits bedruckte, transparente Ziffernblattträgerscheibe von einer Polarisationsfilterfolie auf der Außenfläche der transparenten Ziffernblattträgerscheibe zu bedecken. Dieses hat den Vorteil, dass herkömmliche Anzeigevorrichtungen eingesetzt werden können, die lediglich eine Polarisationsfilterfolie zusätzlich aufweisen, welche von außen auf die bedruckte, transparente Ziffernblattträgerscheibe aufgeklebt werden kann, um eine Polarisierung der Leuchtsymbole zu erreichen und derart auszurichten, dass Spiegelungen der polarisierten Leuchtsymbole durch eine entgegengesetzt gerichtete Polarisierung des von der Windschutzscheibe des Fahrzeugs reflektierten polarisierten Lichtes ausgelöscht werden.
Ein etwas größerer Aufwand muss investiert werden, wenn die Polarisationsfilterfolie nicht außen auf die Ziffernblattträgerscheibe aufgeklebt wird, sondern innen angebracht wird. Durch das Anbringen einer Polarisierungsfilterfolie auf der Innenseite der transparenten Ziffernblattträgerscheibe fällt nun direkt polarisiertes Licht auf die Leuchtsymbole, so dass diese nun als polarisierte Leuchtsymbole lediglich in einer Polarisationsrichtung strahlen und bei entsprechender Ausrichtung auf der Innenfläche der Ziffernblattträgerscheibe gegenüber der Polarisationswirkung der Windschutzscheibe eine Auslöschung der Leuchtsymbole an der Windschutzscheibe erfolgen kann.
Ein weiterer Vorteil der nachträglichen Anbringung von Polarisationsfilterfolien entweder auf der Außenfläche oder der Innenfläche einer Ziffernblattträgerscheibe ergibt sich dadurch, dass noch vor der Fixierung der Polarisationsfilterfolie auf der Innenfläche oder der Außenfläche eine Feinjustage erfolgen kann, was bei einer bedruckten Polarisationsfilterscheibe nicht mehr möglich ist. Außerdem ist es von Vorteil, wenn derartige Polarisationsfilterfolien auf der Innenfläche bzw. auf der Außenfläche mittels eines transparenten Klebstoffs stoffschlüssig mit der transparenten Ziffernblattträgerscheibe verbunden werden.
Die Leuchtsymbole können aufgrund einer weiteren Ausführungsform der Erfindung Buchstaben, Ziffern, Zeichen, Skalen oder Bereichsmarkierungen aufweisen. Derartige Bereichsmarkierungen können beispielsweise in einem Geschwindigkeitszähler unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche hervorheben, wie beispielsweise einen grünen Bereich bis 50 km/h, einen gelben Bereich bis beispielsweise 130 km/h und schließlich dann einen roten Bereich, wenn eine Geschwindigkeit über 130 km/h vorliegt. Ähnlich können optimale und kritische Bereiche bei einem Drehzahlmesser unterschieden werden, indem auch wieder zwischen grüne, gelbe und rote Drehzahlbereiche durch farbig leuchtende Kreissegmente markiert werden.
Als Polarisationsfilterscheiben sowie auch als Polarisationsfilterfolien können Polarisationsfilter linear polarisierte oder auch zirkularpolarisierte Filter eingesetzt werden. In beiden Fällen richtet sich die Abstimmung und Ausrichtung einzig und allein nach den Eigenschaften der Windschutzscheibe, um die Drehrichtung eines zirkulationspolarisierten Filters wie ein Verdrehwinkel oder Löschungswinkel beim linear polarisierten Polarisationsfilter einzustellen.
Eine derartige Anzeigevorrichtung ist insbesondere für ein Fahrzeug vorgesehen, in dem ein optisches Umgebungserfassungsgerät angeordnet ist, welches durch die Windschutzscheibe hindurch auf die Fahrzeugumgebung mit einer Umgebungserfassungsoptik gerichtet ist.
Wenn eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung in dem Fahrzeug installiert ist, wird die Gefahr, dass Spiegelungen von Leuchtsymbolen in der Windschutzscheibe Fehlinterpretationen durch das Umgebungserfassungsgerät auslösen, vollständig unterbunden, so dass mit der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung die Sicherheit der Umgebungserfassung durch optische Umgebungserfassungsgeräte erhöht wird.
Ein Verfahren zur Vermeidung von Spiegelungen von Leuchtsymbolen einer Anzeigevorrichtung eines Armaturenbretts in einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs weist nachfolgende Verfahrensschritte auf. Zunächst ist ein Fahrzeug oder ein Fahrzeugtyp mit einer Windschutzscheibe herzustellen, das ein Armaturenbrett und mindestens eine Anzeigevorrichtung mit Leuchtsymbolen einer Ziffernblattscheibe im Armaturenbrett aufweist. Steht der Fahrzeugtyp fest, wird ein Löschungswinkel unter Drehung einer Polarisationsrichtung eines Polarisationsfilters, das die Ziffernblattscheibe aufweist, ermittelt.
Dazu wird die Polarisationsrichtung des Polarisationsfilters gegenüber der Polarisationsrichtung des von der Windschutzscheibe des Fahrzeugs reflektierten polarisierten Lichtes geändert, bis eine größtmögliche Löschung von Spiegelbildern der Leuchtsymbole auf der Windschutzscheibe erreicht ist. Anschließend kann ein Einbau des Polarisationsfilters unter dem ermittelten Löschungswinkel in die Anzeigevorrichtung als Ziffernblattscheibe oder als Polarisationsfilterfolie auf einer Außen- oder einer Innenfläche einer transpatenten Ziffernblattträgerscheibe erfolgen.
Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass mit relativ einfachen Mitteln eine den Fahrer störende und optische Umgebungserfassungsgeräte irritierende Spiegelungen von Leuchtsymbolen an einer Windschutzscheibe unterdrückt werden können. Dieses Anordnen eines Polarisationsfilters bzw. einer Polarisationsfilterfolie als Ziffernblatt bzw. auf einer Ziffernblattträgerscheibe ist deutlich kostengünstiger als die im Stand der Technik vorgeschlagenen Maßnahmen zur Entspiegelung einer Windschutzscheibe.
In einer Durchführung des Verfahrens erfolgt ein Bedrucken einer Polarisationsfilterscheibe zu einer Ziffernblattscheibe mit Leuchtsymbolen nach dem Ermitteln des Löschungswinkels. In diesem Fall wird die als Ziffernblattscheibe vorgesehene Polarisationsfilterscheibe mit einer Winkelmarkierung zur Ausrichtung beim Aufbringen der Leuchtsymbole versehen.
Alternativ können auch Polarisationsfilterfolien nachträglich, nachdem bereits eine transparente Ziffernblattträgerscheibe mit Leuchtsymbolen bedruckt ist, unter einem Löschungswinkel entweder auf die Außenseite oder auf die Innenseite der üblichen transparenten Ziffernblattträgerscheibe aufgebracht werden, wobei die Leuchtsymbole noch vor dem Aufbringen der Polarisationsfilterfolien auf die transparente Ziffernblattträgerscheibe aufgedruckt werden können.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs;
2 zeigt eine schematische Innenansicht eines Frontbereichs des in 1 dargestellten Fahrzeugs mit Armaturenbrett und Anzeigevorrichtung;
3 zeigt eine Prinzipskizze der Überlagerung des polarisierten Lichts der Leuchtsymbole und des von der Windschutzscheibe des Fahrzeugs reflektierten polarisierten Lichtes;
4 zeigt eine Fresnel-Formel für eine Linearpolarisation und Reflexion an einer Oberfläche der Windschutzscheibe und ein Diagramm zur Abhängigkeit der Reflexion von dem Einfallswinkel;
5 zeigt die Polarisation durch Reflexion an einer Oberfläche der Windschutzscheibe;
6 zeigt eine Prinzipskizze von polarisierten Lichtstrahlen eines Leuchtsymbols unter Löschung der Reflexion durch Überlagerung von senkrecht zueinander liegenden Polarisationsrichtungen;
7 zeigt eine schematische Ansicht einer Instrumententafel mit vier Zeigerinstrumenten und einem Display, die Leuchtsymbole aufweisen, welche Spiegelbilder auf einer Windschutzscheibe verursachen können;
8 zeigt eine schematische Ansicht der Instrumententafel gemäß 7 im Frontbereich eines Fahrzeugs mit Spiegelbildern von Leuchtsymbolen an einer Windschutzscheibe;
9 zeigt eine schematische Ansicht der Instrumententafel gemäß 7 nach Ausstatten der Ziffernblattscheiben in den Zeigerinstrumenten mit Polarisationsfiltern;
10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Zeigerinstrument mit einer Polarisationsfilterscheibe als Ziffernblattscheibe;
11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Zeigerinstrument mit einer Polarisationsfilterfolie auf einer Außenfläche einer transparenten Ziffernblattträgerscheibe;
12 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Zeigerinstrument mit einer Polarisationsfolie auf einer Innenfläche einer transparenten Ziffernblattträgerscheibe.
1 zeigt ein Beispiel eines Fahrzeugs 1 mit einem Armaturenbrett 2 und einer Windschutzscheibe 3. An dem Armaturenbrett 1 sind mehrere Anzeigevorrichtungen angeordnet. Zumindest eine Anzeigevorrichtung weist Leuchtsymbole auf, deren polarisiertes Licht sich nicht mehr in der linear polarisierenden Windschutzscheibe spiegeln kann.
2 zeigt einen Frontbereich 30 des in 1 dargestellten Fahrzeugs 1 mit einem Querschnitt durch das Armaturenbrett 2 und einer Anzeigevorrichtung 4 sowie die Windschutzscheibe 3. Bei dem Armaturenbrett 2 handelt es sich um ein Armaturenbrett, das keine optische Blende in Richtung auf die Windschutzscheibe 3 aufweist. Folglich können Spiegelungen auftreten, die Abbindungen von Leuchtsymbolen 9 der Anzeigevorrichtung 4 auf der Windschutzscheibe 3 zeigen. Folglich kann sich auf der Windschutzscheibe 3, insbesondere bei Nachtfahrten, ein unerwünschter Spiegelbildbereich 18 von Leuchtsymbolen der Anzeigevorrichtung 4 abbilden, welche die Insassen 19, von denen hier symbolisch eine Ellipse 20 dargestellt ist, irritieren könnte.
Eine weitere nachteilige Wirkung eines derartigen Spiegelbildbereichs 18 ist darin zu sehen, dass der Spiegelbildbereich 18 nicht nur im Blickfeld der Insassen 19 liegt, sondern auch zu Fehlinterpretationen von optischen Umgebungserfassungsgeräten 8 führen kann, wenn, wie 2 zeigt, ein derartiges Umgebungserfassungsgerät 8 im Inneren des Fahrzeugs 1 angeordnet ist und mit einer Umgebungserfassungsoptik 17 einer Kamera 10 auf die Windschutzscheibe 3 ausgerichtet ist, um durch die Windschutzscheibe 3 hindurch die Umgebung beispielsweise in Bezug auf Verkehrsschilder, Fahrstreifenbegrenzungen sowie Verkehrsfluss zu erfassen.
Um derartige Spiegelungen von Leuchtsymbolen 9 zu vermeiden, wird die Polarisationsrichtung α_p von polarisierten Leuchtsymbolen 9 entgegengesetzt zu einer Polarisation α_r des von der Windschutzscheibe 3 des Fahrzeugs reflektierten polarisierten Lichtes ausgerichtet, indem ein Polarisationsfilter 7 in Bezug auf Leuchtsymbole 9 einer Ziffernblattscheibe 11 solange gedreht wird, bis die Polarisationsrichtung α_r des von der Windschutzscheibe 3 des Fahrzeugs reflektierten polarisierten Lichtes gegenüber der Polarisationsrichtung α_p der polarisierten Leuchtsymbole 9 derart verdreht ist, dass die störende Reflexion an der Windschutzscheibe 3 nicht mehr sichtbar ist.
3 zeigt eine Prinzipskizze der Überlagerung von polarisierten Lichtstrahlen 35 der Leuchtsymbole 9 und des polarisierten Lichts 46 der Windschutzscheibe 3, wobei die Intensität E_r der Reflexion durch eine in 4 gezeigte Fresnel-Formel gegeben ist und die Intensität E_r von einem Einfallswinkel auf die Windschutzscheibe 3 abhängt. Die Polarisationsrichtung α_p, wie sie in 3 gezeigt wird, wird durch die Dehnungsrichtung einer Polarisationsfolie mit langkettigen Molekülen gegeben, wobei im Bereich der Überlagerung 21 von der Polarisationsrichtung der polarisierten Leuchtsymbole 9 mit der Polarisationsrichtung des von der Windschutzscheibe 3 des Fahrzeugs reflektierten polarisierten Lichtes in einem Spiegelbildbereich 18 sich auslöschen, was hier durch eine schwarze, unbeleuchtete Überlagerung 21 dargestellt ist.
4 zeigt die Fresnel-Formel für eine lineare Polarisation bei Reflexion an einer Oberfläche der Windschutzscheibe mit einem Diagramm zur Abhängigkeit der Reflexion R_P von einem Einfallswinkel α_e. Dieses Diagramm zeigt, dass bei einem so genannten Brewster-Winkel (α_B) die Reflexion einer Oberfläche bei einem Einfallswinkel von etwa 57° gegen Null geht. Das heißt, das Licht, das unter einem Brewster-Winkel auf eine Glasoberfläche abgestrahlt wird, wird von dem Glas vollständig absorbiert und nicht mehr reflektiert. Das bedeutet, dass ein polarisiertes Leuchtsymbol einer Anzeigevorrichtung bei einer festen Ausrichtung unter einem Löschungswinkel Δα, der dem Brewster-Winkel Δα_B entspricht, keine Reflexion auf der Windschutzscheibe hervorruft.
5 zeigt die Polarisation durch Reflexion an der Oberfläche 23 der Windschutzscheibe 3. Der parallel zur Oberfläche 23 der Windschutzscheibe 3 ausgerichtete Anteil mit der Intensität E_φ wird von der Reflexionsoberfläche vollständig absorbiert. Damit wird die Intensität E_r des reflektierten Lichts Null, wenn der Lichteinfallswinkel α_e gleich dem Brewster-Winkel von 57,3° ist.
Ein beliebiger Beleuchtungsstrahl 24 jedoch, der unter einem Einfallswinkel α_e auf die Oberfläche 23 der Windschutzscheibe 3 trifft, wird linear polarisiert und unter einem Reflexionswinkel α_r mit einer verminderten Intensität E_r abgestrahlt. Wird demgegenüber jedoch bereits polarisiertes Licht der polarisierten Leuchtsymbole auf die Oberfläche 23 der Windschutzscheibe 3 gerichtet, so wird durch die lineare Polarisation der Windschutzscheibe 3 bei geeigneter Ausrichtung der Polarisation der polarisierten Leuchtsymbole durch Überlagerung der beiden Polarisierungsrichtungen ein Spiegelbild abgeschwächt und bei 90° zwischen den Polarisationsrichtungen sogar völlig gelöscht. Dieses zeigt die nachfolgende 6.
6 zeigt eine Prinzipskizze von polarisierten Lichtstrahlen 35 von Leuchtsymbolen unter Löschung der Reflexion durch Überlagerung von senkrecht aufeinander stehenden Polarisationsrichtungen. Dazu zeigt 6 wie polarisierte Lichtstrahlen 35 von Leuchtsymbolen auf die Oberfläche 23 unter einem Brewster-Winkel α_B fallen und vollständig von der Windschutzscheibe 3 absorbiert werden, so dass in Richtung α_r sich kein Reflexionsstrahl ausbildet.
7 zeigt eine schematische Ansicht einer Instrumententafel 22 mit vier Zeigerinstrumenten 25 bis 28 und einem Display 29. Das Zeigerelement 25 zeigt Leuchtsymbole 9 in Form von Ziffern 42, welche die Motordrehzahl in 1000 Umdrehungen pro Minute zeigen. Zusätzlich ist eine Skalierung 37 aus einem Ring von Strichen vorgesehen, die ebenfalls Leuchtsymbole 9 darstellen. Ähnlich ist auch das Ziffernblatt 38 des Zeigerinstruments 26 zur Anzeige der Geschwindigkeit in km/h aus Leuchtziffern 42 und Skalierungen 37 aufgebaut.
Außerdem sind für die Geschwindigkeit drei Geschwindigkeitsbereiche farblich gekennzeichnet mit einem ersten Geschwindigkeitsbereich von Null bis 50 km/h mit einem grünen Kreissegment 39, einem zweitem Geschwindigkeitsbereich von 50 km/h bis 130 km/h mit einem gelben Kreissegment 40 und schließlich ein rotes Kreissegment 41, das Geschwindigkeiten über 130 km/h markiert. Die weiteren Zeigerinstrumente 27 und 28 zeigen zum einen eine Kühlmitteltemperatur und zum anderen eine Tankfüllung.
8 zeigt eine schematische Ansicht der Instrumententafel 22 gemäß 7 im Frontbereich 30 eines Fahrzeugs 1 mit Spiegelbildern 31 bis 34 von Leuchtsymbolen 9 an einer Windschutzscheibe 3. Dazu ist die in 7 gezeigte Instrumententafel 22 in dem Armaturenbrett 2 angeordnet, während sich darüber die Windschutzscheibe 3 mit dem Rückspiegel 43 befindet, der die Kamera 10 als optisches Umgebungserfassungsgerät 8 hält, wobei auch das optische Umgebungserfassungsgerät 8 insbesondere durch das Spiegelbild 32 des Geschwindigkeits-Zeigerinstrument 26 bei einer optischen Erfassung der Umgebung beeinträchtigt sein kann. Derartige Spiegelbilder 31 bis 34 der Zeigerinstrumente 25 bis 28 der Instrumententafel 22 in dem Armaturenbrett 2 können, wie es die nachfolgende 9 zeigt, völlig verschwinden, wenn entsprechende Ziffernblattscheiben 11 mit entsprechend ausgerichteten Polarisationsfiltern ausgestattet sind.
9 zeigt dementsprechend eine schematische Ansicht der Instrumententafel 22 gemäß 7 nach Ausstatten der Ziffernblattscheiben 11 in Zeigerinstrumente 25 bis 28 mit Polarisationsfiltern.
10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Zeigerinstrument 25 mit einer Polarisationsfilterscheibe 12, die anstelle einer Ziffernblattträgerscheibe nun mit Leuchtsymbolen 9 bedruckt ist, und somit eine Farbdruckbeschichtung 36 aufweist. Durch diese Farbdruckbeschichtung 36 können auch intransparent schwarze Flächen 44 neben linear- oder zirkular polarisierten, transparenten oder farbigen Bereichen mit den Leuchtsymbolen 9 geschaffen werden. Durch eine Beleuchtungseinrichtung 6 innerhalb des Zeigerinstruments 25 leuchten diese Leuchtsymbole 9 auf, die dann, insbesondere bei Nachtfahrten, durch Spiegelung in der Windschutzscheibe, wie in den vorhergehenden Figuren gezeigt, durchaus störend wirken können.
Jedoch durch die Polarisationsfilterscheibe 12 anstelle einer herkömmlichen transparenten Ziffernblattträgerscheibe leuchten nun die Leuchtsymbole 9 in einem polarisierten Licht auf, wobei die Polarisationsrichtung der Polarisationsfilterscheibe 12 entgegengesetzt zur Polarisationsrichtung des von der Windschutzscheibe des Fahrzeugs reflektierten polarisierten Lichtes eingestellt ist, wenn es sich um eine Zirkularpolarisation handelt und um eine 90°-Versetzung gegenüber der Polarisation des von der Windschutzscheibe des Fahrzeugs reflektierten polarisierten Lichtes, wenn es sich um eine lineare Polarisation handelt. 10 zeigt außerdem einen Zeigerantrieb 45, wobei der aufgesteckte Zeiger des Zeigerantriebs 45 aus Darstellungsgründen weggelassen ist. Die Anzeigevorrichtung 4 weist zusätzlich zu der Ziffernblattscheibe aus einer Polarisationsfilterscheibe 12 einen Anzeigeschutzschirm 5 auf, welcher dafür sorgt, dass das Zeigerinstrument 25 nicht beschädigt wird.
11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Zeigerinstrument 26 mit einer Polarisationsfilterfolie 14 auf einer Außenfläche 15 einer transparenten Ziffernblattträgerscheibe 13. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in der vorhergehenden 10 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Der entscheidende Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 10 liegt darin, dass nun das Zeigerinstrument 26 unverändert bleibt und lediglich um eine Polarisationsfilterfolie 14 auf der Außenfläche 15 der Ziffernblattträgerscheibe 13 ergänzt ist. Dabei kann vor dem Aufbringen der Polarisationsfilterfolie 14 auf die Ziffernblattträgerscheibe 13 die Polarisationsfilterfolie 14 solange gedreht werden, bis sämtliche Reflexionen der Leuchtsymbole 9 auf der Windschutzscheibe gelöscht sind.
12 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Zeigerinstrument 27 mit einer Polarisationsfilterfolie 14 auf einer Innenfläche 16 einer transparenten Ziffernblattträgerscheibe 13. Auch hier bleibt der Aufbau des Zeigerinstruments 27 unverändert. Es wird lediglich auf der Innenseite der Ziffernblattträgerscheibe 13 eine entsprechend gedrehte Polarisationsfilterfolie 14 aufgeklebt.
Obwohl beispielhafte Ausführungsformen in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurden, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung von beispielhaften Ausführungsformen zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in den beispielhaften Ausführungsformen beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Armaturenbrett
3: Windschutzscheibe
4: Anzeigevorrichtung
5: Anzeigeschutzschirm
6: Beleuchtungseinrichtung
7: Polarisationsfilter
8: optisches Umgebungserfassungsgerät
9: Leuchtsymbol
10: Kamera
11: Ziffernblattscheibe
12: Polarisationsfilterscheibe
13: transparente Ziffernblattträgerscheibe
14: Polarisationsfilterfolie
15: Außenfläche
16: Innenfläche
17: Umgebungserfassungsoptik
18: Spiegelbildbereich
19: Fahrzeuginsasse
20: Ellipse
21: Überlagerung
22: Instrumententafel
23: Oberfläche der Windschutzscheibe
24: Beleuchtungsstrahl
25: Zeigerinstrument
26: Zeigerinstrument
27: Zeigerinstrument
28: Zeigerinstrument
29: Display
30: Frontbereich
31: Spiegelbild
32: Spiegelbild
33: Spiegelbild
34: Spiegelbild
35: polarisierte Lichtstrahlen
36: Farbdruckbeschichtung
37: Skalierung
38: Ziffernblatt
39: grünes Kreissegment
40: gelbes Kreissegment
41: rotes Kreissegment
42: Leuchtziffern
43: Rückspiegel
44: intransparente Fläche
45: Zeigerantrieb
46: polarisiertes Licht
α_e: Einfallswinkel
α_p: Polarisationsrichtung der polarisierten Leuchtsymbole
α_r: Polarisationsrichtung des von der Windschutzscheibe des Fahrzeugs reflektierten polarisierten Lichtes
Δα = (α_B): Löschungswinkel (Brewster-Winkel)
E_r: Intensität des reflektierten Lichts
E_φ: Intensitätsanteil des Lichts parallel zu einer Oberfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005051956 A1 [0002]
DE 3035282 C2 [0004, 0006]

Claims

Anzeigevorrichtung, die Leuchtsymbole (9) auf einer Ziffernblattscheibe (11) aufweist, wobei die Leuchtsymbole (9) auf eine spiegelnde Windschutzscheibe (3) gerichtet sind, und wobei die Ziffernblattscheibe (11) ein Polarisationsfilter (7) aufweist, dessen Polarisationsrichtung (α_p) entgegengesetzt zu einer Polarisationsrichtung (α_r) des von der Windschutzscheibe (3) des Fahrzeugs (1) reflektierten polarisierten Lichtes ausgerichtet ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ziffernblattscheibe (11) eine Polarisationsfilterscheibe (12) aufweist, die mit farbigen Leuchtsymbolen (9) bedruckt ist, und wobei eine Leuchtquelle die farbigen Leuchtsymbole (9) farbig aufleuchten lässt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ziffernblattscheibe (11) eine transparente Ziffernblattträgerscheibe (13) aufweist, die mit farbigen Leuchtsymbolen (9) bedruckt ist, und wobei eine Leuchtquelle die farbigen Leuchtsymbole farbig aufleuchten lässt, und wobei die bedruckte transparente Ziffernblattträgerscheibe (13) von einer Polarisationsfilterfolie (14) auf Ihrer Außenfläche (15) bedeckt ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ziffernblattscheibe (11) eine transparente Ziffernblattträgerscheibe (13) aufweist, die mit farbigen Leuchtsymbolen (9) bedruckt ist, und wobei eine Leuchtquelle die farbigen Leuchtsymbole (9) farbig aufleuchten lässt, und wobei die bedruckte transparente Ziffernblattträgerscheibe (13) von einer Polarisationsfilterfolie (14) auf Ihrer Innenfläche (16) bedeckt ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtsymbole (9) Buchstaben, Ziffern, Zeichen, Skalen oder Bereichsmarkierungen aufweisen.
Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polarisationsfilter (7) ein linear polarisiertes oder ein zirkular polarisiertes Filter aufweist.
Fahrzeug mit einem Armaturenbrett (2), das eine Anzeigevorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei ein optisches Umgebungserfassungsgerät (8) innerhalb des Fahrzeugs (1) angeordnet ist und durch die Windschutzscheibe (3) hindurch auf die Fahrzeugumgebung mit einer Umgebungserfassungsoptik (17) in einem Spiegelbildbereich (18) der Leuchtsymbole (9) der Anzeigevorrichtung (4) ausgerichtet ist.
Verfahren zur Vermeidung von Spiegelungen von Leuchtsymbolen (9) einer Anzeigevorrichtung (4) eines Armaturenbretts (2) in einer Windschutzscheibe (3) eines Fahrzeugs (1), das folgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellung eines Fahrzeugs (1) oder eines Fahrzeugtyps mit Windschutzscheibe (3), Armaturenbrett (2) und mindestens einer Anzeigevorrichtung (4) mit Leuchtsymbolen (9) einer Ziffernblattscheibe (11) im Armaturenbrett (2); – Ermitteln eines Löschungswinkels (Δα) unter Drehung einer Polarisationsrichtung eines Polarisationsfilters (7), das die Ziffernblattscheibe (11) aufweist; – Ändern der Polarisationsrichtung (α_p) des Polarisationsfilters gegenüber der Polarisationsrichtung des von der Windschutzscheibe (3) des Fahrzeugs (1) reflektierten polarisierten Lichtes bis eine größtmögliche Löschung von Spiegelbildern der Leuchtsymbole (9) auf der Windschutzscheibe (3) erreicht ist; – Einbau des Polarisationsfilters (7) unter dem ermittelten Löschungswinkel (Δα) in die Anzeigevorrichtung (4) als Ziffernblattscheibe (11) oder als Polarisationsfilterfolie (14) auf einer Außen- oder einer Innenfläche (15, 16) einer transparenten Ziffernblattträgerscheibe (13).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Bedrucken einer Polarisationsfilterscheibe (12) zu einer Ziffernblattscheibe (11) mit Leuchtsymbolen (9) nach dem Ermitteln des Löschungswinkels (Δα) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei nach dem Ermitteln des Löschungswinkels (Δα) die als Ziffernblattscheibe (11) vorgesehene Polarisationsfilterscheibe (12) mit einer Winkelmarkierung zur Ausrichtung beim Aufbringen der Leuchtsymbole (9) versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei nach Ermitteln des Löschungswinkels (Δα) ein Aufbringen einer Polarisationsfilterfolie (14) auf die Außen- oder die Innenfläche (15, 16) einer transparenten Ziffernblattträgerscheibe (13) mit fertiggestellten farbigen Leuchtsymbolen (9) unter dem ermittelten Löschungswinkel (Δα) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei zum Aufbringen einer Polarisationsfilterfolie (14) auf die Außen- oder die Innenfläche (15, 16) einer transparenten Ziffernblattträgerscheibe (13) ein transparenter Klebstoff zwischen der Polarisationsfilterfolie (14) und der Außen- oder einer Innenfläche (15, 16) der transparenten Ziffernblattträgerscheibe (13) aufgebracht wird.