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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Head-up-Display-Systeme, kurz HUD-Systeme genannt, dienen der Generierung optischer Informationen wie Geschwindigkeit oder Navigationshinweisen im Bereich eines Sichtfelds eines Fahrers. Dies geschieht in der Regel über die Projektion eines auf einem Display elektronisch erzeugten Bilds in den Sichtbereich mithilfe optischer Elemente wie etwa Spiegel oder Linsenelemente.
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Übliche Head-up-Display-Systeme nutzen beispielsweise die fahrzeugseitige Windschutzscheibe zur optischen Bildgenerierung. Ferner sind Systeme bekannt, die hierzu eine zusätzliche Scheibe, auch Combinerscheibe oder kurz Combiner genannt, statt der Windschutzscheibe verwenden. Solche Systeme werden auch als Combiner-Head-up-Display-Systeme oder kurz CHUD-Systeme bezeichnet.
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Die Combinerscheibe ist bei diesen Systemen zumeist über eine zusätzliche Aufnahme, auch Combinerhalter genannt, am Combiner-Head-up-Display beweglich gelagert. Diese Lagerung ermöglicht es, die Combinerscheibe bei Nichtverwendung des Combiner-Head-up-Displays einzuklappen und somit aus dem Sichtfeld des Fahrers herauszuschwenken. Die Combinerscheibe kann beispielsweise im eingeklappten Zustand über eine zusätzliche Klappe abgedeckt werden, die dazu dient, die Combinerscheibe vor Verschmutzung zu schützen oder Reflexionen zwischen Lichtquellen, Combinerscheibe und gegebenenfalls einer Fahrzeugverglasung zu vermeiden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Projektionsvorrichtung für ein Head-up-Display, ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung für ein Head-up-Display, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Es wird eine Projektionsvorrichtung für ein Head-up-Display vorgestellt, wobei das Head-up-Display ein Gehäuse mit einer Gehäuseöffnung zum Durchlassen eines ein virtuelles Bild repräsentierenden Lichtstrahls aufweist, wobei die Projektionsvorrichtung folgende Merkmale aufweist:
einen Combinerhalter zum Halten einer Combinerscheibe, wobei der Combinerhalter drehbar zwischen einer Projektionsstellung, in der die Combinerscheibe den Lichtstrahl in einen Sichtbereich eines Fahrers projiziert, und einer Verschlussstellung, in der die Combinerscheibe im Gehäuse versenkt ist, im Gehäuse angeordnet oder anordenbar ist;
eine Führungseinrichtung mit zumindest einer Führungsschiene zum Führen eines Abdeckelements zum Abdecken der Gehäuseöffnung, wobei das Abdeckelement dreh- und/oder verschiebbar in der Führungsschiene angeordnet oder anordenbar ist, wobei die Führungsschiene ausgeformt ist, um eine Haupterstreckungsebene des Abdeckelements im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Combinerscheibe zu führen; und
einen Antriebsmechanismus zum Synchronisieren einer Bewegung des Abdeckelements mit einer Bewegung des Combinerhalters, wobei der Antriebsmechanismus zumindest ein mit dem Abdeckelement gekoppeltes erstes Abtriebselement, ein mit dem Combinerhalter gekoppeltes zweites Abtriebselement und ein in das erste Abtriebselement und das zweite Abtriebselement eingreifendes Antriebselement aufweist.
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Unter einem Head-up-Display kann ein Anzeigegerät zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtbereich eines Fahrers verstanden werden. Unter einer Projektionsvorrichtung kann eine Komponente des Head-up-Displays verstanden werden, deren Funktion darin besteht, den Lichtstrahl, d. h. das virtuelle Bild, in den Sichtbereich umzulenken. Die Projektionsvorrichtung kann in dem Gehäuse angeordnet oder anordenbar sein, wobei das Gehäuse in ein Armaturenbrett des Fahrzeugs integrierbar oder integriert sein kann. Die Gehäuseöffnung kann im eingebauten Zustand des Gehäuses beispielsweise einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs zugewandt sein.
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Unter einer Combinerscheibe kann eine lichtdurchlässige, insbesondere transparente Projektionsfläche zum gezielten Umlenken des Lichtstrahls verstanden werden. Die Combinerscheibe kann starr mit dem Combinerhalter verbunden sein. Unter einem Abdeckelement kann ein flächiges, insbesondere starres Element verstanden werden. Beispielsweise kann das Abdeckelement je nach Ausführungsform als ein- oder mehrteilige Platte ausgeführt sein. Ist das Abdeckelement mehrteilig, so können einzelne Segmente des Abdeckelements beweglich miteinander verbunden sein.
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Die Führungsschiene kann je nach Ausführungsform etwa als längliche Erhebung oder Vertiefung realisiert sein. Hierbei kann die Abdeckplatte mit einer einer Kontur der Erhebung bzw. Vertiefung entsprechenden Gegenkontur ausgeformt sein, die ein Verankern der Abdeckplatte mit der Führungsschiene ermöglicht.
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Die Führungseinrichtung und der Antriebsmechanismus können derart ausgestaltet sein, dass das Abdeckelement die Gehäuseöffnung in der Projektionsstellung freigibt und in der Verschlussstellung verschließt. Beispielsweise kann das Abdeckelement in der Projektionsstellung so weit seitlich versetzt zur Combinerscheibe angeordnet sein, dass die Combinerscheibe durch das Abdeckelement nicht verdeckt wird. Entsprechend können die Combinerscheibe und das Abdeckelement in der Verschlussstellung einander gegenüberliegend angeordnet sein. Die Bewegung des Combinerhalters, und somit der Combinerscheibe, kann eine im Wesentlichen rotatorische Bewegung sein, während die Bewegung des Abdeckelements insbesondere eine Kombination aus einer rotarischen und einer translatorischen Bewegung sein kann.
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Der Antriebsmechanismus kann als Getriebe realisiert sein. Entsprechend kann unter einem An- oder Abtriebselement beispielsweise ein Rad, insbesondere ein Zahnrad, oder ein Segment eines solchen Rads verstanden werden. Das Antriebselement kann beispielsweise drehbar in der Führungseinrichtung gelagert sein. Beispielsweise können der Combinerhalter und das zweite Abtriebselement einteilig realisiert sein. Das Antriebselement kann mit einer entsprechenden Antriebseinrichtung wie etwa einem Elektromotor gekoppelt sein und als Antriebsritzel realisiert sein.
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Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass es durch die Verwendung eines einfachen, robusten Antriebsmechanismus, etwa in Form eines Zwischengetriebes, möglich ist, eine Drehbewegung einer Combinerscheibe mit einer Dreh- oder Schiebebewegung einer Abdeckung zum Abdecken eines Head-up-Display-Gehäuses zu koppeln. Hierzu kann der Combiner ebenso wie die Abdeckung an den Antriebsmechanismus gekoppelt sein, wobei der Antriebsmechanismus insbesondere beispielsweise über einen Führungshebel mit der Abdeckung verbunden sein kann und diese dadurch bewegen kann. Dabei kann die je nach Ausführungsform ein- oder mehrteilige Abdeckung in einer Führungsschiene verschiebbar gelagert sein. Somit kann eine Verschiebung der Abdeckung direkt mit der Drehbewegung des Combiners gekoppelt werden. Hierzu kann beispielsweise ein erster Seitenabschnitt der Abdeckung in der Führungsschiene gelagert sein, während ein dem ersten Seitenabschnitt gegenüberliegender zweiter Seitenabschnitt der Abdeckung außerhalb der Führungsschiene angeordnet, mit dem Führungshebel verbunden und durch diesen geführt sein kann. Bei den Seitenabschnitten kann es sich etwa um im Wesentlichen quer zu einer Verschieberichtung der Abdeckung verlaufende Kanten oder Ränder der Abdeckung handeln. Der Führungshebel kann beispielsweise mit einer Ecke der Abdeckung verbunden sein.
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Eine derartige Projektionsvorrichtung bietet den Vorteil einer geringen Komplexität und einer guten Anpassbarkeit an ungünstige Bauraumverhältnisse, insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung einer relativ großflächigen Abdeckung. Somit ist es beispielsweise möglich, eine relativ große Gehäuseöffnung mit steifen Abdeckelementen zu verschließen.
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Des Weiteren kann hierdurch ein Bewegungsablauf mit rascher Öffnungs- und Schließbewegung der bewegten Elemente realisiert werden, wobei die jeweiligen Öffnungsbewegungen des Combiners und der Abdeckung simultan ablaufen können, d. h., die Abdeckung muss nicht erst zu einem gewissen Teil geöffnet werden, bevor der Combiner gedreht werden kann.
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Von Vorteil ist auch, dass die kinematische Kopplung durch möglichst wenige Elemente gestaltet werden kann. Beispielsweise kann auch die Abdeckung mit wenigen Abdeckelementen, insbesondere mit nur einem Element, realisiert werden.
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Somit kann die Projektionsvorrichtung entsprechend einfach und kostengünstig aufgebaut werden, insbesondere wenn hierzu je nach Bauraum eine einteilige Abdeckung verwendet wird. Auch der kombinierte Antrieb von Combiner und Abdeckung über eine einzelne Antriebseinheit, je nach Ausführungsform mittels einer Hebelkopplung, kann verhältnismäßig einfach realisiert werden. Durch die geringere Anzahl beweglicher Bauteile kann auch die Robustheit der Projektionsvorrichtung gegenüber Vibrationen oder Fehlereinwirkungen erhöht werden. Insbesondere eine einteilige Abdeckung hat den Vorteil, dass sie während der Bewegung sehr geräuscharm ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Projektionsvorrichtung zumindest einen Führungshebel zum Koppeln des Abdeckelements mit dem ersten Abtriebselement aufweisen. Insbesondere kann der Führungshebel drehbar an der Führungseinrichtung befestigt sein. Je nach Ausführungsform kann zusätzlich oder alternativ das Abdeckelement drehbar mit einem ersten Ende des Führungshebels verbunden sein oder das erste Abtriebselement drehfest an einem zweiten Ende des Hebels angeordnet sein. Das erste Abtriebselement und der Führungshebel können optional einteilig ausgeführt sein. Unter einem Führungshebel kann etwa ein Verbindungselement in Form eines Pendelstabs oder ein pendelstabähnliches Verbindungselement verstanden werden. Je nach Ausführungsform kann der Führungshebel gerade oder gebogen, symmetrisch oder asymmetrisch ausgeführt sein. Durch diese Ausführungsform wird eine stabile sowie verhältnismäßig einfach und kostengünstig zu realisierende Kopplung des Antriebsmechanismus und des Abdeckelements ermöglicht.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Projektionsvorrichtung zumindest einen weiteren Führungshebel aufweist. Hierbei kann der Antriebsmechanismus zumindest ein drittes Abtriebselement aufweisen, das über eine Welle drehfest mit dem ersten Abtriebselement verbunden sein kann. Das Abdeckelement kann über den weiteren Führungshebel mit dem dritten Abtriebselement gekoppelt sein. Insbesondere kann je nach Ausführungsform der weitere Führungshebel drehbar an der Führungseinrichtung befestigt sein, die Welle drehbar in der Führungseinrichtung gelagert sein, das Abdeckelement drehbar mit einem ersten Ende des weiteren Führungshebels verbunden sein oder das dritte Abtriebselement drehfest an einem zweiten Ende des weiteren Führungshebels angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können das dritte Abtriebselement und der weitere Führungshebel einteilig ausgeführt sein. Dadurch kann die Stabilität der Anlenkung des Abdeckelements deutlich erhöht werden und somit eine dauerhaft zuverlässige Funktion der Projektionsvorrichtung gewährleistet werden.
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Besonders günstig ist es, wenn der Combinerhalter zwischen dem Führungshebel und dem weiteren Führungshebel angeordnet oder anordenbar ist. Dadurch kann die Projektionsvorrichtung möglichst kompakt realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Combinerhalter drehbar in der Führungseinrichtung gelagert sein. Hierbei kann die Führungseinrichtung im Gehäuse befestigt sein. Durch diese Ausführungsform kann auf zusätzliche Teile zur Lagerung des Combinerhalters verzichtet werden.
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Des Weiteren kann die Führungseinrichtung auf dem Combinerhalter befestigt sein. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Führungseinrichtung und somit das darin geführte Abdeckelement sehr einfach gleichzeitig mit dem Combinerhalter gedreht werden kann.
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Die Führungsschiene kann zumindest abschnittsweise einen kurvenförmigen Verlauf aufweisen. Dadurch kann die Führungseinrichtung flexibel an unterschiedliche Bauraumverhältnisse angepasst werden. Ferner kann das Abdeckelement dadurch beim Verschieben in der Führungsschiene je nach Verlauf der Führungsschiene zusätzlich gekippt werden.
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Von Vorteil ist auch, wenn die Führungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest eine weitere Führungsschiene aufweist. Hierbei kann das Abdeckelement ferner in der weiteren Führungsschiene dreh- und/oder verschiebbar angeordnet oder anordenbar sein. Insbesondere kann ein erster Randbereich des Abdeckelements in der Führungsschiene und ein dem ersten Randbereich gegenüberliegender zweiter Randbereich des Abdeckelements in der weiteren Führungsschiene angeordnet oder anordenbar sein. Auch durch diese Ausführungsform wird eine besonders stabile, vibrationsunempfindliche Führung des Abdeckelements entlang der Combinerscheibe ermöglicht.
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Das Abdeckelement kann zumindest ein Zahnstangensegment aufweisen, wobei der Antriebsmechanismus zumindest ein Zahnstangenantriebselement aufweisen kann. Das Zahnstangensegment kann über das zumindest eine Zahnstangenantriebselement mit dem ersten Abtriebselement gekoppelt sein. Ein derartiger Antrieb des Abdeckelements bietet den Vorteil einer hohen mechanischen Robustheit und somit eines geringen Verschleißes.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Abdeckelement als starre Platte ausgeführt sein. Ein solches Abdeckelement kann besonders kostengünstig bereitgestellt werden und bietet den Vorteil einer hohen Stabilität.
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Die Projektionsvorrichtung kann zudem eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des Antriebselements aufweisen. Bei der Antriebseinrichtung kann es sich etwa um einen Elektromotor handeln. Durch diese Ausführungsform können der Combinerhalter und das Abdeckelement kontinuierlich und synchron zueinander angetrieben werden.
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Der hier beschriebene Ansatz schafft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen eines Steuersignals zum Steuern einer Antriebseinrichtung zum Antreiben des Antriebselements, um den Combinerhalter synchron mit dem Abdeckelement zwischen der Verschlussstellung und der Projektionsstellung zu verstellen.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand;
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3 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung aus 2 im halb geöffneten Zustand;
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4 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung aus 2 im geöffneten Zustand;
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5 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand;
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6 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung aus 5 im halb geöffneten Zustand;
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7 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung aus 5 im geöffneten Zustand;
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8 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand;
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9 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung aus 8 im halb geöffneten Zustand;
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10 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung aus 8 im geöffneten Zustand;
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11 eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand;
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12 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung aus 11 im geschlossenen Zustand;
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13 eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand;
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14 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung aus 13 im halb geöffneten Zustand;
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15 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung aus 13 im geöffneten Zustand;
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16 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein Gehäuse eines Head-up-Displays mit eingebauter Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im geöffneten Zustand;
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17 eine schematische Darstellung einer auf einem Combinerhalter montierten Führungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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18 eine schematische Darstellung einer Führungseinrichtung aus 17;
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19 eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im geöffneten Zustand;
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20 eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im geöffneten Zustand;
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21 eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im halb geöffneten Zustand;
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22 eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand;
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23 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung aus 22 im geschlossenen Zustand;
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24 eine schematische Darstellung eines Combiner-Head-up-Displays; und
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25 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Projektionsvorrichtung 100 eignet sich zum Einbau in ein Gehäuse für ein Head-up-Display und ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem drehbar in einer Führungseinrichtung 102 gelagerten Combinerhalter 104 zum Halten einer Combinerscheibe 106 realisiert. Die Combinerscheibe 106 dient zum Umlenken eines ein virtuelles Bild repräsentierenden Lichtstrahls in einen Sichtbereich eines Betrachters des Head-up-Displays. In 1 ist der Combinerhalter 104 in einer Projektionsstellung gezeigt, in der die Combinerscheibe 106 derart ausgeklappt ist, dass ein auf die Combinerscheibe fallender Lichtstrahl in den Sichtbereich projiziert wird. Durch Drehen des Combinerhalters 104 kann die Combinerscheibe 106 zwischen der Projektionsstellung und einer Verschlussstellung, in der die Combinerscheibe 106 im Gehäuse versenkt ist, bewegt werden.
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Die Führungseinrichtung 102 weist eine hier beispielhaft s-förmig ausgestaltete Führungsschiene 108 auf, die der Führung eines Abdeckelements 110 zum Abdecken einer Gehäuseöffnung des Gehäuses dient. Beim Verschieben des Abdeckelements 110 entlang der Führungsschiene 108 wird das Abdeckelement 110 im Wesentlichen parallel zur Combinerscheibe 106 geführt. Das Abdeckelement 110 ist ferner mittels geeigneter Lagerelemente gelenkig mit der Führungsschiene 108 verbunden, sodass das Abdeckelement 110 beim Verschieben gleichzeitig gekippt werden kann. Gemäß 1 ist das Abdeckelement 110 als eine zweiteilige Platte aus einem größeren Plattensegment und einem beweglich mit dem größeren Plattensegment verbundenen kleineren Plattensegment realisiert.
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Um die Rotationsbewegung des Combinerhalters 104, und somit der Combinerscheibe 106, mit der Rotations- und Translationsbewegung des Abdeckelements 110 derart zu koppeln, dass sich das Abdeckelement 110 synchron zum Auf- bzw. Zuklappen der Combinerscheibe 106 bewegt, ist die Projektionsvorrichtung 100 mit einem entsprechenden Antriebsmechanismus 112 realisiert, der gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein mittels einer Welle 114 drehbar in der Führungseinrichtung 102 gelagertes Antriebselement 116, hier ein Antriebsrad, sowie ein erstes Abtriebselement 118 und ein zweites Abtriebselement 120 in Form zweier Radsegmente aufweist, wobei die beiden Abtriebselemente 118, 120 jeweils in das Antriebselement 116 eingreifen und wie die Welle 114 drehbar in der Führungseinrichtung 102 gelagert sind. Wie in 1 zu erkennen, ist das erste Abtriebselement 118 als Teil eines in der Führungseinrichtung 102 drehbar gelagerten Führungshebels 122 realisiert, dessen von dem ersten Abtriebselement 118 abgewandtes Ende gelenkig mit dem Abdeckelement 110 verbunden ist. Der Führungshebel 122 ist in 1 beispielhaft tropfenförmig ausgestaltet. Das Antriebselement 116 wird mittels einer optionalen Antriebseinrichtung 124, die beispielhaft eine Antriebseinheit in Form eines Elektromotors und ein geeignetes Getriebe aufweist, angetrieben. Dadurch, dass das Antriebselement 116 gleichzeitig in die beiden Abtriebselemente 118, 120 eingreift, können der Combinerhalter 104 und das Abdeckelement 110 beim Aktivieren der Antriebseinrichtung 124 durch eine gegenläufige Drehbewegung der beiden Abtriebselemente 118, 120 gleichzeitig und kontinuierlich bewegt werden. Drei Pfeile markieren die jeweiligen Drehrichtungen der beiden Abtriebselemente 118, 120 und des Antriebselements 116 beim Bewegen des Combinerhalters 104 in die Verschlussstellung.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sitzt auf der Welle 114 ein optionales weiteres Antriebselement 126, das in ein optionales drittes Abtriebselement 128 eingreift. Das dritte Abtriebselement 128 ist Teil eines optionalen weiteren Führungshebels 130, der analog zum Führungshebel 122 drehbar in der Führungseinrichtung 102 gelagert ist und dessen Ende ebenfalls mit dem Abdeckelement 110 gelenkig verbunden ist. Wie in 1 zu erkennen, sind die beiden Führungshebel 122, 130 an einander gegenüberliegenden Innenwänden der Führungseinrichtung 102 gelagert, wobei der Combinerhalter 104 zwischen den beiden Führungshebeln 122, 130 angeordnet ist, sodass diese seitlich an der Combinerscheibe 106 vorbeibewegt werden können.
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Die Führungseinrichtung 102 dient gemäß einem Ausführungsbeispiel zur Befestigung der Protektionsvorrichtung 100 im weiter oben erwähnten Gehäuse.
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Die Antriebseinrichtung 124 ist durch ein mit der Antriebseinheit verbundenes Steuergerät 132 ansteuerbar. Hierzu erzeugt das Steuergerät 132 ein entsprechendes Steuersignal 134 zum Steuern der Antriebseinheit.
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Die Drehbewegung des Combinerhalters 104 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel über ein Zwischengetriebe als Antriebsmechanismus 112 auf die Führungshebel 122, 130 übertragen. Der Antriebsmechanismus 112 besteht etwa aus einem Antriebszahnrad, einem in das Antriebszahnrad eingreifenden Zwischenritzel 116 zur Richtungsumkehr und zumindest einem Abtriebszahnrad 118, 120. Das Abtriebszahnrad 118 bildet zusammen mit dem Führungshebel 122 eine starre Einheit. Die Auslegung der Getriebeübersetzung richtet sich nach den Bauraum- und Bewegungsverhältnissen und sollte eine kollisionsfreie Bewegung ermöglichen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Führungshebel 122, 130 je über ein Drehlager an das Abdeckelement 110 angebunden. Idealerweise befindet sich dieses Drehlager an einem dem Antriebsmechanismus 112 zugewandten Ende des Abdeckelements 110. Ein anderes Ende des Abdeckelements 110 ist etwa über eine Kontur frei entlang einer durch die Führungsschiene 108 vorgegebenen Bahn beweglich gelagert, beispielsweise mittels eines gelenkigen Schiebelagers. Die Führungsschiene 108 weist einen an einen zur Verfügung stehenden Bauraum angepassten Kurvenverlauf auf und ermöglicht ein Versenken des Abdeckelements 110 im geöffneten Zustand der Projektionsvorrichtung 100 in einem entsprechenden Gehäuse eines Combiner-Head-up-Displays, wie im Nachfolgenden näher beschrieben. Das Abdeckelement 110 ist beispielsweise über einen Zapfen innerhalb der Führungsschiene 108 gelagert.
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Ist es aufgrund der Bauraumsituation nicht möglich, ein einteiliges Abdeckelement zu verwenden, so ist alternativ eine zwei- oder mehrteilige Ausführung des Abdeckelements 110 denkbar, wobei die einzelnen Segmente des Abdeckelements 110 auf der Führungsschiene 108 verschiebbar gelagert sind. Ein dem Antriebsmechanismus 112 zugewandter Teilabschnitt des Abdeckelements 110 ist auch in diesem Fall über ein Drehlager mit dem Führungshebel 122 bzw. dem weiteren Führungshebel 130 verbunden und nicht in der Führungsschiene 108 gelagert.
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Über diesen Mechanismus ist es möglich, die Drehbewegung des Combinerhalters 104 über relativ wenige Bauelemente in eine Schiebebewegung des Abdeckelements 110 umzuwandeln.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand. Der geschlossene Zustand entspricht beispielsweise der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Verschlussstellung. Bei der Projektionsvorrichtung 100 handelt es sich beispielsweise um eine anhand von 1 beschriebene Projektionsvorrichtung. Zu erkennen sind die Führungsschiene 108, das über den Führungshebel 122 und dem daran angeordneten ersten Abtriebselement 118 mit dem Antriebselement 116 gekoppelte Abdeckelement 110 sowie die über den hier nicht sichtbaren Combinerhalter mit dem daran angeordneten zweiten Abtriebselement 120 mit dem Antriebselement 116 gekoppelte Combinerscheibe 106. Das Antriebselement 116 ist beispielsweise als Zwischenritzel realisiert, während die beiden Abtriebselemente 118, 120 als Radsegmente realisiert sind. Das Abdeckelement 110 und die Combinerscheibe 106 sind in dem in 2 gezeigten geschlossenen Zustand der Projektionsvorrichtung 100, in dem die Combinerscheibe 106 von dem Abdeckelement 110 bedeckt ist, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
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Die Führungsschiene 108 ist beispielsweise über ein gelenkiges Schiebelager mit einem mit einem Kreis markierten Lagerelement im äußeren Bereich des Abdeckelements 110 beweglich verbunden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 100 aus 2 im halb geöffneten Zustand. Auch im halb geöffneten Zustand der Projektionsvorrichtung 100 sind das Abdeckelement 110 und die Combinerscheibe 106 annähernd parallel zueinander angeordnet.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 100 aus 2 im geöffneten Zustand. Auch hier sind das Abdeckelement 110 Combinerscheibe 106 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Der geöffnete Zustand entspricht beispielsweise der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Projektionsstellung.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand. Die Projektionsvorrichtung 100 entspricht im Wesentlichen der anhand der 2 bis 4 beschriebenen Projektionsvorrichtung, mit dem Unterschied, dass das Abdeckelement 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel als mehrteilige Abdeckung mit einem kleineren Segment 500 und einem gelenkig mit dem kleineren Segment 500 verbundenen größeren Segment 502 ausgeführt ist.
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Die Segmente 500, 502 sind auf der Führungsbahn der Führungsschiene 108 über einzelne, mit einem Kreis markierte Lagerelemente 503 verschiebbar gelagert. Der Führungshebel 122 treibt dabei die Bewegung des Abdeckelements 110 an. Die Anbindung des Führungshebels 122 an das Abdeckelement 110 erfolgt beispielsweise über ein ebenfalls mit einem Kreis markiertes Drehlager 504 am größeren Segment 502. Der in 5 gezeigte geschlossene Zustand entspricht im Wesentlichen dem anhand von 4 beschriebenen geschlossenen Zustand der Projektionsvorrichtung 100.
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6 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 100 aus 5 im halb geöffneten Zustand. Der in 6 gezeigte halb geöffnete Zustand entspricht im Wesentlichen dem in 3 gezeigten halb geöffneten Zustand.
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7 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 100 aus 5 im geöffneten Zustand. Der in 7 gezeigte geöffnete Zustand entspricht im Wesentlichen dem anhand von 4 beschriebenen geöffneten Zustand.
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8 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand. Bei der Projektionsvorrichtung 100 kann es sich um eine vorstehend anhand der 1 und 5 bis 7 beschriebene Projektionsvorrichtung mit mehrteiligem Abdeckelement 110 handeln. 8 zeigt die Projektionsvorrichtung 100 ähnlich wie in 5 in der Verschlussstellung. Zu erkennen sind die Führungsschiene 108 sowie eine weitere Führungsschiene 800, wobei das Abdeckelement 110 verschiebbar zwischen den beiden Führungsschienen 108, 800 angeordnet ist. Hierbei ist die Form der mittels der beiden Führungsschienen 108, 800 realisierten Schienenlagerung des Abdeckelements 110 an einen verfügbaren Bauraum angepasst. Der hier erkennbare weitere Führungshebel 130 ist drehend gelagert und über ein Zwischengetriebe als Antriebsmechanismus direkt mit einer Drehbewegung des Combinerhalters 104 gekoppelt. Somit fungiert der weitere Führungshebel 130 als Antriebselement zum Ziehen oder Schieben des Abdeckelements 110.
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Analog zu den 6 und 7 ist die Projektionsvorrichtung 100 in 9 im halb geöffneten und in 10 im geöffneten Zustand dargestellt.
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11 zeigt eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse 1100 eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand, etwa einer Projektionsvorrichtung, wie sie vorangehend anhand der 1 bis 10 beschrieben ist. Beispielhaft ist das Gehäuse 1100 mit einem zweiteiligen Aufbau aus einem Bodenelement 1102 und einem mit dem Bodenelement 1102 verrastbaren Deckelelement 1104 mit einer Gehäuseöffnung 1106 zum Durchlassen eines ein virtuelles Bild repräsentierenden Lichtstrahls realisiert. In der in 11 gezeigten Verschlussstellung ist die Gehäuseöffnung 1106 durch das Abdeckelement 110, hier beispielhaft ein zweiteiliges Abdeckelement, vollständig verschlossen.
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12 zeigt die Projektionsvorrichtung 100 aus 11 im geöffneten Zustand, d. h. in der Projektionsstellung, in der die Combinerscheibe 106 aus dem Gehäuse 110 so weit herausgeklappt ist, dass der durch die Gehäuseöffnung 1106 geleitete Lichtstrahl über die Combinerscheibe 106 in den Sichtbereich des Fahrers gelenkt wird.
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13 zeigt eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse 1100 eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand. Die Projektionsvorrichtung 100 sowie das Gehäuse 1100 entsprechen im Wesentlichen einer Projektionsvorrichtung bzw. einem Gehäuse, wie sie vorangehend anhand der 11 und 12 beschrieben sind.
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Die Projektionsvorrichtung 100 ist in 14 im halb geöffneten Zustand und in 15 im geöffneten Zustand gezeigt, in dem die Combinerscheibe 106 vollständig ausgefahren ist.
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Das Ausfahren der Combinerscheibe 106 erfolgt gemäß dem in den 13 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine gekoppelte Bewegung des Abdeckelements 110 und der Combinerscheibe 106 bei gleichzeitiger Lagerung des Abdeckelements 110 auf dem Combinerhalter.
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16 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein Gehäuse 1100 eines Head-up-Displays mit eingebauter Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel im geöffneten Zustand, etwa einer vorangehend anhand der 11 bis 15 beschriebenen Projektionsvorrichtung. Wie in 16 zu erkennen, ist die Führungseinrichtung 102 gemäß diesem Ausführungsbeispiel an dem Combinerhalter 104 befestigt, sodass die Führungseinrichtung 102 beim Drehen des Combinerhalters 104 entsprechend mitgedreht wird. Je nach Ausführungsform können der Combinerhalter 104 und die Führungserfahrung 102 einteilig ausgeführt sein. Das Abdeckelement 110 ist somit direkt auf dem Combinerhalter 104 gelagert. Eine Drehrichtung ist mit einem gekrümmten Pfeil markiert. Ein gestrichelter Pfeil markiert eine Verschieberichtung des Abdeckelements 110 entlang der Combinerscheibe 106. Je nach Ausführungsform verfährt das Abdeckelement 110 hierbei entlang einer Linien- oder Kurvenbahn. Durch die kombinierte Bewegung des Abdeckelements 110 und des Combinerhalters 104 und der daran befestigten Combinerscheibe 106 können Engstellen in einem zur Verfügung stehenden Bauraum umfahren werden.
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17 zeigt eine schematische Darstellung einer auf einem Combinerhalter 104 montierten Führungseinrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa einer Führungseinrichtung, wie sie im Zusammenhang mit einer in den 11 bis 16 gezeigten Projektionsvorrichtung beschrieben ist. Hierbei sind die beiden Führungsschienen 108, 800 zur schienenartigen Lagerung des Abdeckelements 110 etwa als Elemente des Combinerhalters 104 realisiert. Zur Lagerung weist das Abdeckelement 110 auf beiden Seiten je eine längliche Nut 1700 auf, in die jeweils eine mit einer entsprechenden Gegenkontur geformte, längliche Erhebung der beiden Führungsschienen 108, 800 eingreift.
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18 zeigt den Combinerhalter 104 mit der darauf montierten Führungseinrichtung 102 aus 17 von schräg unten. Hierbei ist zu erkennen, dass das Abdeckelement 110 auf einer der Combinerscheibe 106 zugewandten Unterseite mit zwei sich entlang je einer Seitenkante des Abdeckelements 110 erstreckenden Zahnstangensegmenten 1800 ausgeführt ist, in die je ein Zahnstangenantriebselement 1802 eingreift. Die beiden Zahnstangenantriebselemente 1802, die etwa als Zahnräder realisiert sein können, sind über eine in dem Combinerhalter 104 drehbar gelagerte Antriebswelle 1804 drehfest miteinander verbunden, wobei die beiden Zahnstangenantriebselemente 1802 ferner mit dem ersten Abtriebselement des hier nicht gezeigten Antriebsmechanismus gekoppelt sind. Zu erkennen ist ferner eine Mehrzahl von an der Unterseite des Abdeckelements 110 angeordneten Rippen 1806, die der Versteifung des Abdeckelements 110 dienen. Der Zahnstangenmechanismus aus den beiden Zahnstangensegmenten 1800 und den beiden Zahnstangenantriebselementen 1802 dient der Kopplung der Drehbewegung des Combinerhalters 104 mit der gewünschten translativen Bewegung des Abdeckelements 110.
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19 zeigt eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse 1100 eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel im geöffneten Zustand, etwa einer Projektionsvorrichtung, wie sie beispielsweise anhand der 12, 15 und 16 beschrieben ist. Gezeigt ist der Antriebsmechanismus 112 mit verschiedenen Bewegungselementen zum Bewegen des Abdeckelements 110 in Kombination mit dem Combinerhalter 104. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Antriebsmechanismus 112 durch lediglich einen Antriebsmotor angetrieben. Hierbei sind die beiden Führungsschienen 108, 800 und der Combinerhalter 104 als starre Einheit ausgebildet, wobei eine der Führungsschienen, in 19 beispielhaft die weitere Führungsschiene 800, über einen Kipphebel 1900 mit dem Antriebsmechanismus 112 gekoppelt ist. Mittels des Kipphebels 1900 ist es möglich, den Combinerhalter 104 und die beiden Führungsschienen 108, 800 gleichzeitig zu drehen. Eine Drehrichtung zum Drehen der Combinerscheibe 106 in die Projektionsstellung ist mit einem Pfeil markiert.
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20 zeigt eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse 1100 eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel im geöffneten Zustand. Die Projektionsvorrichtung 100 entspricht im Wesentlichen der anhand von 19 beschriebenen Projektionsvorrichtung, mit dem Unterschied, dass die Projektionsvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel getrennte Antriebseinheiten für den Combinerhalter 104 und das Abdeckelement 110 aufweist. Die Bewegung des Abdeckelements 110 erfolgt hier durch einen separaten Antriebsmotor 2000 mit dazugehörigen Bewegungselementen, etwa den Zahnstangenantriebselementen 1802.
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21 zeigt eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse 1100 eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel im halb geöffneten Zustand. Die Bewegung des Abdeckelements 110 erfolgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch Federkraft- oder Federdämpfungselemente. Je nach Stellung des Combinerhalters 104 ergeben sich unterschiedliche Kraftrichtungen und -beträge, die ein Öffnen oder Schließen des Abdeckelements 110 bewirken.
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22 zeigt eine schematische Darstellung einer in einem Gehäuse 1100 eines Head-up-Displays eingebauten Projektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand. Gezeigt ist eine Variante der Projektionsvorrichtung 100, bei der das Abdeckelement 110 teilweise von dem Gehäuse 1100 aufgenommen und geführt wird. Beispielsweise wird das Abdeckelement 110 im geschlossenen Zustand der Projektionsvorrichtung 100 auf dem starren Gehäuse 1100 geführt.
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23 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 100 aus 22. Zum Aktivieren der Projektionsvorrichtung 100 wird das Abdeckelement 110 zunächst über einen geeigneten Mechanismus auf eine auf dem Combinerhalter 104 befindliche Führungseinheit in Richtung des gestrichelten Pfeils geschoben. Erst danach beginnt die eigentliche Öffnungsbewegung des Combinerhalters 104 in Richtung des gekrümmten Pfeils.
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Durch eine derartig kombinierte Bewegung von Combinerhalter 104 und Abdeckelement 110 und durch die zusätzliche Lagerung des Abdeckelements 110 auf dem Combinerhalter 104 können besonders kritische Engstellen während des Bewegungsablaufes berücksichtigt werden.
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Die schienenartige Lagerung des Abdeckelements 110 ist beispielsweise derart ausgelegt, dass das Abdeckelement 110 eine rein translative oder kurvenbahnartige Bewegung vollführt. Der translative Freiheitsgrad entlang der Lagerung wird wahlweise durch weitere Mechanismen mit der Drehbewegung der Combinerscheibe 106 bzw. des Combinerhalters 104 gekoppelt oder aber durch einen separaten Mechanismus angetrieben.
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Wie vorstehend beschrieben, ist die Kopplung der Bewegungen beispielsweise über eine Zahnstangenverbindung zwischen Abdeckelement und Antriebsmechanismus realisiert. Hierbei kann für beide Bewegungen ein und dasselbe Antriebselement, etwa ein Elektromotor, verwendet werden. Die Drehbewegung des Combinerhalters wird über zusätzliche Getriebeelemente und ein Zahnstangenelement in eine translatorische Bewegung des Abdeckelements übertragen.
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Denkbar ist auch, dass der Combinerhalter und das Abdeckelement durch separate Antriebselemente bewegt werden. Hierbei können zusätzliche Elemente zur Kopplung beider Bewegungen wie etwa Getriebe, Federn oder Gelenkelemente entfallen. Eine derartige Ansteuerung hat den Vorteil, dass der Combinerhalter und das Abdeckelement über verschiedene Bewegungsmuster bewegt werden können, die eine bessere Anpassung der Bewegungen an einen vorgegebenen Bauraum ermöglichen.
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Wie bereits erwähnt, ist es ferner möglich, das Abdeckelement durch entgegenwirkende Federkräfte zu bewegen, die sich in ihrem Betrag je nach Stellung des Combinerhalters verändern und somit das Abdeckelement in die eine oder andere Richtung bewegen.
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Die Aufnahme und Führung des Abdeckelements kann gemäß einem Ausführungsbeispiel so ausgestaltet sein, dass dieses sich während des Öffnungsvorgangs nur auf dem Combinerhalter befindet, sich aber in den voll geöffneten oder geschlossenen Positionen der Combinerscheibe auf starren Elementen des Combiner-Head-up-Displays, etwa den Gehäuseschalen, befindet.
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Insbesondere bei kritischen Bauraumsituationen kann das Abdeckelement auch mehrteilig aus mehreren Abdecksegmenten aufgebaut sein, die entlang einer entsprechenden Führungshalterung, etwa in Form der im Vorangegangenen beschriebenen Führungsschienen, verschiebbar sind.
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24 zeigt eine schematische Darstellung eines Combiner-Head-up-Displays 2400. Das Combiner-Head-up-Display 2400 weist eine anhand der 1 bis 23 beschriebene Projektionsvorrichtung 100 auf. Die Projektionsvorrichtung 100 befindet sich in der Projektionsstellung.
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25 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 2500 zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa einer vorangehend anhand der 1 bis 24 beschriebenen Projektionsvorrichtung. Das Verfahren 2500 kann beispielsweise von einem vorangehend anhand von 1 beschriebenen Steuergerät ausgeführt oder angesteuert werden. Das Verfahren 2500 umfasst einen Schritt 2510, in dem ein Steuersignal bereitgestellt wird, um die Antriebseinrichtung derart zu steuern, dass der Combinerhalter synchron mit dem Abdeckelement zwischen der Verschlussstellung und der Projektionsstellung verstellt wird. Hierbei können sich die Combinerscheibe und das Abdeckelement näherungsweise parallel zueinander bewegen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Bewegung über einen gemeinsamen Antrieb über Ritzel, die jeweils ein Zahnsegment einer Compilerbaugruppe und den mit dem Abdeckelement gekoppelten Führungshebel antreiben, wobei der Führungshebel gleichzeitig zur Lagerung eines Endes des Abdeckelements dienen kann.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
