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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Frontscheiben-Anzeigeeinrichtungen, insbesondere Head-up-Display-Einrichtungen, für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zur Unterdrückung von Störreflexionen durch in eine Projektionseinrichtung der Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung einfallendes Umgebungslicht.
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Stand der Technik
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Frontscheibenanzeigeeinrichtungen, wie Head-up-Displays, zur visuellen Anzeige von Informationen im Blickfeld eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
DE 10 2010 032 998 A1 ein Head-up-Display für ein Kraftfahrzeug mit einer Projektionseinrichtung, über die ein anzuzeigendes Bild auf eine als Kombiniereinrichtung wirkende Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs projiziert wird. Derartige Frontscheibenanzeigeeinrichtungen haben im Unterschied zu den übrigen Anzeigeeinrichtungen im Kraftfahrzeug den Vorteil, dass der Fahrer den Blick nicht von dem Verkehrsgeschehen abwenden muss, um wichtige Informationen, wie zum Beispiel die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit oder optische Anweisungen eines Navigationssystems zu erfassen.
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Bei Frontscheibenanzeigeeinrichtungen wird die Projektion der visuellen Information auf die Frontscheibe in der Regel so durchgeführt, dass für den Fahrer den Eindruck entsteht, dass sich das Bild außerhalb des Fahrzeuginnenraums vor dem Fahrzeug befindet. Dadurch ist es möglich, dass zum Betrachten der angezeigten Information die Fokussierung der Augen in geringerem Maß geändert werden muss.
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Frontscheibenanzeigeeinrichtungen werden üblicherweise in einer Oberseite einer Instrumententafel im Bereich über der Lenksäule eingesetzt und weisen einen Lichtaustrittsschacht auf, durch den das Projektionslicht von der Projektionseinrichtung auf die Kombiniereinrichtung bzw. auf die Frontscheibe gerichtet wird. Der Lichtaustrittsschacht ist in der Regel durch eine transparente Abdeckscheibe geschlossen, um die Projektionseinrichtung gegen Verschmutzung zu schützen.
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Bei bekannten Frontscheibenanzeigeeinrichtungen werden Maßnahmen vorgesehen, um zu vermeiden, dass Umgebungslicht, das auf die Abdeckscheibe der Frontscheibenanzeigeeinrichtung fällt, auf die Frontscheibe des Kraftfahrzeugs reflektiert wird und die Darstellung der anzuzeigenden Information beeinträchtigt. Daher ist Abdeckscheibe in der Regel gekrümmt, um einfallendes Umgebungslicht in Richtung einer lichtabsorbierenden Fläche, auch Spiegelbank genannt, zu reflektieren. Das reflektierte Umgebungslicht wird an der lichtabsorbierenden Fläche nur in geringem Maß reflektiert, so dass störende Reflexionen von Umgebungslicht oder Ausleuchtungen in einem Anzeigebereich auf der Frontscheibe im Wesentlichen vermieden werden können.
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In der Instrumententafel steht für die Frontscheibenanzeigeeinrichtung in der Regel nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung. In der Regel weist die Baugruppe aus der lichtabsorbierenden Fläche und der reflektierenden gekrümmten Abdeckscheibe jedoch eine Bauhöhe zwischen 5 und 10 cm auf, die die Gesamtbauhöhe der Frontscheibenanzeigeeinrichtung erheblich vergrößert.
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In der Druckschrift
DE 10 2010 032 998 A1 wird dazu vorgesehen, dass die lichtabsorbierende Fläche zumindest teilweise durch eine innenseitige Beschichtung der Frontscheibe gebildet wird. Die Bauhöhe des Head-up-displays wird dennoch erheblich durch die gekrümmte reflektierende Abdeckscheibe bestimmt.
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Auch aus der Druckschrift
DE 10 2007 035 255 A1 ist eine Frontscheibenanzeige bekannt mit einer in einem Gehäuse aufgenommenen Anzeigequelle zur Überlagerung eines virtuellen Bildes, das durch eine Öffnung des Gehäuses auf eine Frontscheibe eines Fahrzeugs projiziert wird, mit einem Vordergrundbild durch die Frontscheibe. Die Abdeckung ist so ausgebildet, dass ein Eintritt von Fremdteilchen durch die Öffnung ins Innere des Gehäuses verhindert wird und das von der Anzeigequelle projizierte Bild hindurchgelangen kann. Die Abdeckung ist im Querschnitt im Wesentlichen keilförmig ausgebildet, so dass eine im Wesentlichen geradlinige Lichtbahn eines direkten Lichts von einem willkürlichen Punkt auf der Anzeigequelle durch die Abdeckung ohne Reflexion transmittiert wird. Durch die gekrümmte Ausgabefläche der Abdeckung wird das durch die Frontscheibe von außen eintretende Licht in Richtungen mit Ausnahme der Richtung zum Augenpunkt eines Fahrers des Fahrzeugs reflektiert.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 075 205 A1 ist eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, wobei die Anzeigevorrichtung ein Gehäuse mit einer Außenwand umfasst, in der eine Austrittsblende angeordnet ist. Weiterhin umfasst die Anzeigevorrichtung einen Bildgeber zum Erzeugen einer Bildinformation, wobei der Bildgeber innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Weiterhin umfasst die Anzeigevorrichtung zumindest ein optisches Element das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und ausgebildet ist, um die Bildinformation in einer Fokalebene, die im Bereich der Austrittsblende angeordnet ist, zu konzentrieren.
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Künftig sollen Frontscheibenanzeigeeinrichtungen für größere Anzeigeflächen vorgesehen werden, so dass der Bildaustrittschacht an der Oberseite der Instrumententafel größer als bisher vorgesehen werden muss. Dies führt bei einer Reflexionsvermeidung mithilfe einer konkav gekrümmten Abdeckscheibe zu einem erheblich vergrößerten Bauraum, da sich durch Erhöhung der lateralen Abmessungen auch die Tiefe der Abdeckscheibe erhöht.
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Weiterhin muss die Stärke der Krümmung jeder der Frontscheiben-Anzeigeeinrichtungen für unterschiedliche Fahrzeuge neu angepasst werden, da sich durch die unterschiedlichen Windschutzscheibenneigungen, Fahrersitzpositionen und Anordnung der Frontscheibe-Anzeigeeinrichtung in der Instrumententafel andere Ablenkungswinkel des einfallenden Lichts ergeben. Dadurch entstehen ein erhöhter Auslegungsaufwand sowie deutlich höhere Herstellkosten, da für jeden Fahrzeugtyp ein eigenes Werkzeug zur Herstellung der gekrümmten Abdeckscheibe benötigt wird.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Frontscheibenanzeigeeinrichtung mit einer geringen Bauhöhe zur Verfügung zu stellen, bei der Störreflexionen durch einfallendes Umgebungslicht zuverlässig vermieden werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung für eine Frontscheibenanzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Frontscheibenanzeigeeinrichtung und ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Anordnung zur Reflexionsminderung für eine Frontscheibenanzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, die eine Abdeckscheibe zum Schutz einer Projektionseinrichtung umfasst, wobei die Abdeckscheibe ein transparentes Substrat und eine Abschirmlage mit einer Vielzahl von Öffnungen aufweist, so dass Licht durch die Öffnungen der Abschirmlage durchtritt, wenn es in einem Einfallswinkel auf die Abschirmlage auftrifft, der sich in einem Winkelbereich um die Flächennormale befindet und wobei Licht, das mit einem Einfallswinkel auf die Abschirmlage auftrifft, der außerhalb des Winkelbereich um die Flächennormale liegt, von der Abschirmlage absorbiert wird.
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Eine Idee der obigen Anordnung für eine Frontscheibenanzeigeeinrichtung besteht darin, eine Abdeckscheibe vorzusehen, die ein transparentes Substrat aufweist, das an einer Flächenseite durch eine halbtransparente Abschirmlage abgedeckt ist. Dazu wird das Substrat der Abdeckscheibe mit einer Abschirmlage versehen, die durch Aufbringen von optisch intransparenten Strukturen auf das transparente Substrat der Abdeckscheibe gebildet ist. Anordnung, Abstand und Höhe der Strukturen sind so ausgelegt, dass aus einem Einfallswinkelbereich auf eine Oberseite der Abdeckscheibe einfallendes Umgebungslicht an Flächen der Strukturen absorbiert werden und von einer Unterseite in einem Projektionswinkelbereich einfallendes Projektionslicht transmittiert wird. Dies ermöglicht, das Projektionsbild nahezu ohne Verluste durch die Abdeckscheibe in Richtung der Windschutzscheibe zu projizieren.
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Somit kann die Abdeckscheibe so mit der Abschirmlage versehen sein, dass durch die Windschutzscheibe einfallendes Umgebungslicht im Wesentlichen nicht reflektiert und der Fahrer durch reflektiertes Umgebungslicht nicht geblendet wird.
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Durch die Absorbtionseigenschaften der mit Abschirmlage versehenen Abdeckscheibe ist die bisher vorgesehene konkave Krümmung der Abdeckscheibe obsolet, so dass der Bauraum in Tiefenrichtung reduziert werden kann und zum anderen die Herstellkosten durch Wegfallen der Individualisierung für verschiedene Fahrzeugtypen gesenkt werden können. Insbesondere hat eine Abdeckscheibe mit Abschirmlage den Vorteil, dass diese in beliebige Form gebracht werden kann und insbesondere eben ausgebildet sein kann.
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Weiterhin kann die Abschirmlage eine Stoff-, Gewebe- oder Gewirkelage enthalten, die als Öffnungen Maschen aufweist.
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Insbesondere kann die Abschirmlage lichtabsorbierend ausgebildet sein und insbesondere eine schwarze Farbe aufweisen.
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Die Abschirmlage kann aus Baumwolle, Leinen oder Kunststofffasern ausgebildet sein.
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Alternativ kann die Abschirmlage ein regelmäßiges Gitter aufweisen, das insbesondere aus Kunststoff ausgebildet ist.
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Insbesondere kann das Gitter Gitteröffnungen mit runden, ovalen oder polygonen Querschnitten aufweisen.
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Weiterhin kann das Gitter über das Substrat gespannt oder an diesem fixiert sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann die obige Anordnung für eine Frontscheibenanzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug verwendet werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Frontscheibenanzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend:
- - eine Projektionseinrichtung zum Projizieren eines Projektionsstrahlenbündels für die Darstellung einer Abbildung auf einem Anzeigebereich auf einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs; und
- - die obige Anordnung, die so an der Projektionseinrichtung angeordnet ist, dass die erste Flächenseite der Windschutzscheibe zugewandt ist und dass außerhalb des Winkelbereichs um die Flächennormale einfallendes Umgebungslicht absorbiert wird, um eine Blendung eines Fahrzeuginsassen zu verhindern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend:
- - eine Instrumententafel zwischen einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs und einer Lenksäule;
- - die obige Frontscheibenanzeigeeinrichtung, wobei die Anordnung im Wesentlichen bündig zur Oberseite der Instrumententafel angeordnet ist.
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Figurenliste
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug; und
- 2 eine Querschnittsdarstellung durch einen Ausschnitt der Abdeckscheibe mit einer Stoff-, Gewebe- oder Gewirkelage; und
- 3 eine Querschnittsdarstellung durch einen Ausschnitt der Abdeckscheibe mit einem Gitter.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung durch eine Frontscheibenanzeigeeinrichtung 1, wie z.B. ein Head-up-display, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die Frontscheibenanzeigeeinrichtung 1 umfasst eine optische Projektionseinrichtung 2 und eine Abdeckung 3.
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Die Frontscheibenanzeigeeinrichtung 1 ist im Wesentlichen in eine Öffnung 9 in einer Oberseite 8 einer Instrumententafel 7 zwischen einem Lenkrad und einer Frontscheibe 5, insbesondere einer Windschutzscheibe, so eingesetzt, dass diese im Wesentlichen bündig mit der Oberseite 8 abschließt bzw. an diese angrenzt.
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Die Projektionseinrichtung 2 gibt in geeigneter Weise ein Projektionsstrahlenbündel L aus, der in einer Projektionsrichtung P auf einen Anzeigebereich 4 der Frontscheibe 5 eines Kraftfahrzeugs gerichtet ist. Die Projektionseinrichtung 2 umfasst in bekannter Weise ein System aus einem oder mehreren Spiegeln 21, ggfs. Linsen (nicht gezeigt) und einem Projektor 22. Ein von dem Projektor 22 ausgegebenes Projektionsbild wird als Projektionsstrahlenbündel L durch den einen oder die mehreren Spiegel 21 in die Projektionsrichtung P ausgerichtet und auf den Anzeigebereich 4 projiziert. Das in dem Anzeigebereich 4 angezeigte Projektionsbild dient zur Darstellung einer Information für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs und wird so abgebildet, dass der Fahrer den Eindruck hat, dass sich das Projektionsbild außerhalb der Fahrgastzelle vor der Frontscheibe 5 befindet.
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Während üblicherweise zwischen der Projektionseinrichtung 2 und dem Anzeigebereich 4 die Abdeckung 3 mit einer Abdeckscheibe 6 mit einer Krümmung ausgebildet ist, um einfallendes Umgebungslicht auf eine seitlich angeordnete lichtabsorbierende Fläche zu richten, ist nun unmittelbar an der Projektionseinrichtung 2 die Abdeckung 3 mit einer Abdeckscheibe 6 vorgesehen, die die Projektionseinrichtung 2 vor einer Verschmutzung durch zum Beispiel Staubpartikel schützt. Die Abdeckscheibe 6 kann transparent und im Wesentlichen eben ausgebildet sein. Jedoch sind auch beliebig gekrümmte bzw. gewellte Formen der Abdeckscheibe 6 denkbar.
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Die Abdeckscheibe 6 ist lösbar an der Oberseite der Instrumententafel 7 angeordnet. Dadurch kann die Abdeckscheibe 6 für eine Reinigung abgenommen werden. Die Abdeckscheibe 6 ist in einem Abdeckrahmen 15 angeordnet, der in die Öffnung 9 der Oberseite 8 der Instrumententafel 7 eingesetzt werden kann. Der Abdeckrahmen 15 weist eine Höhe auf, so dass die Abdeckscheibe 6 darin aufgenommen werden kann, so dass obere Kanten des Abdeckrahmens 15 und der Abdeckscheibe 6 miteinander bündig abschließen. Ferner kann der Abdeckrahmen 15 einen abstehenden Rand 16 aufweisen, der an der Oberseite 8 der Instrumententafel 7 über die Öffnung 9 übersteht und dadurch darin gehalten wird.
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Wie in 2 im Querschnitt dargestellt, weist die Abdeckscheibe 6 ein transparentes Substrat 11 auf, das der Abdeckscheibe 6 Stabilität gibt. Auf das transparente Substrat 11 kann als eine Abschirmlage eine grobmaschige Stoff-, Gewebe- oder Gewirkelage 12 aufgebracht sein, so dass durch deren Maschen Licht gelangen kann, wenn es im wesentlichen in einem Winkelbereich auf die Lage fällt, der sich um die Flächennormale der ersten Flächenseite erstreckt. Fällt Licht unter einem von dem Winkelbereich abweichenden Einfallswinkel auf die Stoff-, Gewebe- oder Gewirkelage 12 so wird das Licht im Wesentlichen absorbiert. Vorteilhaft ist es, die Stoff-, Gewebe- oder Gewirkelage 12 in einer dunklen Farbe oder schwarz auszubilden, um die Lichtabsorbtion zu erhöhen.
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Die Stoff-, Gewebe- oder Gewirkelage 12 kann über das Substrat 11 gespannt sein oder an diesem fixiert sein, wie z.B. aufgeklebt sein.
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Die Dicke des Substrats 11 kann zwischen 0,1mm und 5mm betragen. Das Substrat 11 kann aus Glas, einem Kunststoff, wie PMMA, oder einem anderen optisch transparenten Material ausgebildet sein.
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Die Stoff-, Gewebe- oder Gewirkelage 12 kann aus einem Baumwollstoff, Leinenstoff oder aus Kunststofffasern ausgebildet sein.
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Wie in 3 im Querschnitt dargestellt, weist bei einer weiteren Ausführungsform die Abdeckscheibe 6 ein transparentes Substrat 11 auf, das der Abdeckscheibe 6 Stabilität gibt. Auf das transparente Substrat 11 kann ein Gitter 13 z.B. aus einem Kunststoffmaterial aufgebracht sein. Das Gitter 13 kann Öffnungen mit runden, ovalen oder polygonen Querschnitten aufweisen, so dass durch deren Gitteröffnungen Licht gelangen kann, wenn es in einem Einfallswinkel in einem Winkelbereich um die Flächennormale zur Flächenseite einfällt.
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Das Gitter 13 kann über das Substrat 11 gespannt sein oder an diesem fixiert sein, wie z.B. aufgeklebt sein.
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Die Öffnungen des Gitters 13 können durchschnittliche maximale Durchmesser im Bereich zwischen 0,05 bis 4 mm aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Frontscheibenanzeigeeinrichtung
- 2
- Projektionseinrichtung
- 3
- Abdeckung
- 4
- Anzeigebereich
- 5
- Frontscheibe
- 6
- Abdeckscheibe
- 7
- Instrumententafel
- 8
- Oberseite
- 9
- Öffnung
- 11
- Substrat
- 12
- Stoff-, Gewebe- oder Gewirkelage
- 13
- Gitter
- 15
- Abdeckrahmen
- 16
- abstehender Rand
- 21
- Projektionsspiegel
- 22
- Projektor
- 31
- Strukturierung
- 32
- Substrat
- 33
- Lichtführungskanäle
- L
- Projektionslichtstrahl
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010032998 A1 [0002, 0007]
- DE 102007035255 A1 [0008]
- DE 102011075205 A1 [0009]
