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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 auf eine Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung einfallendes Umgebungslicht.
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Stand der Technik
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Frontscheiben-Anzeigeeinrichtungen, 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 Frontscheiben-Anzeigeeinrichtungen 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 Frontscheiben-Anzeigeeinrichtungen wird die Projektion der visuellen Information auf die Frontscheibe in der Regel so durchgeführt, dass für den Fahrer der 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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Frontscheiben-Anzeigeeinrichtungen 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 Frontscheiben-Anzeigeeinrichtungen werden Maßnahmen vorgesehen, um zu vermeiden, dass Umgebungslicht, das auf die Abdeckscheibe der Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung fällt, den Fahrer blendet oder 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 Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung 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 Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung 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 der Anteil des durch die Frontscheibe von außen eintretenden Lichts, der an der Abdeckung reflektiert wird, 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 Frontscheiben-Anzeigeeinrichtungen für größere Anzeigeflächen vorgesehen werden, so dass der Bildaustrittsschacht 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 Frontscheiben-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 Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung 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 Anti-Reflexionsanordnung für eine Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung und ein Kraftfahrzeug gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Antireflexionsanordnung für eine Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend eine transparente Abdeckscheibe mit einer Oberflächenstruktur auf einer ersten Seite, die Strukturen mit dreieckigen Querschnitten aufweist und sich in einer ersten Flächenrichtung parallel zueinander erstreckende Reflexionsflächen und Lichtfangflächen aufweist, wobei die Reflexionsflächen und die Lichtfangflächen in einer senkrecht zur ersten Flächenrichtung erstreckenden zweiten Flächenrichtung wechselweise angeordnet sind, wobei die Reflexionsflächen jeweils mit einem Reflexionsflächenneigungswinkel und die Lichtfangflächen jeweils mit einem Lichtfangflächenneigungswinkel zu einer Flächennormalen angeordnet sind, wobei der Reflexionsflächenneigungswinkel größer als der Lichtfangflächenneigungswinkel gewählt ist, so dass Licht aus einem Einfallswinkelbereich bezüglich der zweiten Flächenrichtung jeweils auf eine der benachbarten Lichtfangflächen reflektiert wird, so dass eine Reflexion in einen bezüglich der zweiten Flächenrichtung definierten Reflexionsausschlusswinkelbereich unterbunden wird.
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Die Antireflexionsanordnung ist flächig und transparent ausgebildet. Die Antireflexionsanordnung weist beim Einsatz mit einer Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung auf einer ersten Seite eine Oberflächenstruktur auf, die einen dreieckigen, insbesondere sägezahnförmigen Querschnitt aufweist. Die Oberflächenstruktur umfasst sich parallel zueinander erstreckende Reflexionsflächen und zwischen den Reflexionsflächen angeordnete Lichtfangflächen. Die Reflexionsflächen und die Lichtfangflächen sind quer zur deren Erstreckungsrichtung geneigt, so dass der dreieckige Querschnitt gebildet wird.
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Die Antireflexionsanordnung dient dazu, Umgebungslicht, das auf die erste Seite mit einem Einfallswinkel innerhalb eines Einfallswinkelbereichs auftrifft, in verbesserter Weise zu reflektieren oder in die Antireflexionsanordnung einzukoppeln, so dass es durch die oder in die Antireflexionsanordnung transmittieren kann. Der Einfallswinkelbereich ist durch die Einfallfläche der Windschutzscheibe und/oder, falls vorhanden, durch die Einfallfläche des Panoramadachs gegeben. Dadurch wird einfallendes Umgebungslicht, das auf die Reflexionsflächen trifft, an diesen reflektiert, so dass der reflektierte Lichtstrahl auf die benachbarte Lichtfangfläche trifft. Die Lichtfangfläche ist so ausgebildet, dass das reflektierte Umgebungslicht nicht in einen vorgegebenen Reflexionsausschlusswinkelbereich gelangt. Der Reflexionsausschlusswinkelbereich entspricht einem vorgegebenen Winkelbereich, in den eine Reflexion von Umgebungslicht unterbunden wird bzw. nicht erfolgen soll. Durch die Oberflächenstruktur der Antireflexionsanordnung ist es daher möglich, dass Umgebungslicht, das aus einem Einfallswinkelbereich auf die Antireflexionsanordnung auftrifft, nicht in den vorgegebenen Reflexionsausschlusswinkelbereich reflektiert wird.
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Durch die transparente Ausbildung der Antireflexionsanordnung kann zudem von einer gegenüberliegenden zweiten Seite einfallendes Projektionslicht durch die Antireflexionsanordnung transmittiert werden und so zur Projektion eines Projektionsbilds durch Reflexion an einer Windschutzscheibe verwendet werden.
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Weiterhin können die Lichtfangflächen lichtabsorbierend ausgebildet sein, die insbesondere mit einer Beschichtung oder einem Absorptionselement versehen sind, oder transparent ausgebildet sein. um reflektiertes Umgebungslicht in die transparente Abdeckscheibe einzukoppeln. Insbesondere kann die Lichtfangfläche mit einer stark lichtabsorbierenden Beschichtung versehen sein, die beispielsweise als Folie oder Lack ausgebildet ist. Dann kann die Lichtfangfläche die Funktion einer Spiegelbank wahrnehmen und zudem das Einsehen in die Frontscheiben-Anzeigevorrichtung erschweren.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtfangflächen mit jeweils einem Absorptionselement versehen sind, das insbesondere über eine zwischen der Reflexionsfläche und der Lichtfangfläche gebildeten, von der ersten Seite der Abdeckscheibe abstehenden Kante hinausragt. Dabei sollte die Erstreckung des Absorptionselements annähernd parallel zum Mittenstrahl des virtuellen Bildes verlaufen, damit keine Abschattung des Bildes erfolgt. Entsprechend kann die Lichtfangfläche parallel zu dem Absorptionselement verlaufen. In alternativen Ausführungsformen kann die Lichtfangfläche auch zu dem Absorptionselement geneigt sein.
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Das Absorptionselement kann dabei helfen, Streuung von Licht an den Kanten zu unterdrücken. Zudem kann das Absorptionselement dazu dienen, den Reflexionsausschlusswinkelbereich, in den eine Reflexion von Umgebungslicht unterbunden wird bzw. nicht erfolgen soll, zu vergrößern.
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Gemäß einer Ausführungsform kann zu der Anti-Reflexionsanordnung zudem eine zusätzliche Spiegelbank eingeführt werden, die den Reflexionsausschlusswinkelbereich, in dem eine Reflexion von Umgebungslicht unterbunden wird bzw. nicht erfolgen soll, vergrößert. Dies kann bei großen Frontscheiben, ungünstig gelegenen Deckgläsern oder bei Panoramadächern hilfreich sein.
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Weiterhin kann eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite mit einer Oberflächenstruktur versehen sein, die sich in die erste Flächenrichtung parallel zueinander erstreckende Transmissionsflächen zum Einkoppeln von Projektionslicht aufweist, wobei die Transmissionsflächen parallel zu den Reflexionsflächen und diesen gegenüberliegend ausgebildet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform kann eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite mit einer Oberflächenstruktur versehen sein, die sich in die erste Flächenrichtung parallel zueinander erstreckende Transmissionsflächen zum Einkoppeln von Projektionslicht aufweist, wobei die Transmissionsflächen zu den Reflexionsflächen geneigt sind, so dass das Substrat der Abdeckscheibe hin zu Vertiefungen zwischen Reflexionsflächen und den Lichtfangflächen auf der ersten Seite sich verjüngend ausgebildet ist.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite eben ausgebildet sein.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Oberfläche der ersten Seite und/oder die gegenüberliegende zweite Seite mit einer Anti-Reflexbeschichtung versehen sein. Die Anti-Reflexbeschichtung kann zum Beispiel durch eine Mottenaugen-Struktur oder einer dielektrischen Schicht realisiert sein und dazu verwendet werden, parasitäre Reflexe und Doppelbilder zu unterdrücken.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Verwendung der obigen Antireflexionsanordnung für eine Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend:
- - eine Projektionseinrichtung zum Projizieren eines Projektionsstrahlenbündels durch Reflexion an einem Anzeigebereich auf einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs in einen Augenbereich eines Benutzers; und
- - die obige Antireflexionsanordnung, die so an der Projektionseinrichtung angeordnet ist, dass die erste Seite der Frontscheibe zugewandt ist und dass der definierte Reflexionsausschlusswinkelbereich so angeordnet ist, dass ein vorgegebener Augenbereich des Benutzers umfasst ist, wobei der Einfallswinkelbereich zumindest durch den Anzeigebereich der Frontscheibe auf die erste Seite einfallendes Umgebungslicht umfasst, d.h. dass der gesamte Bereich, in dem das Bild der Anzeigeeinrichtung für das Auge des Fahrers sichtbar ist, umfasst ist.
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Durch die Integration des üblicherweise für Frontscheiben-Anzeigevorrichtungen verwendeten Deckglases und einer Spiegelbank in einer planaren Struktur kann der vertikale Bauraum erheblich verringert werden. Durch ein Anpassen des Reflexionsflächenneigungswinkels und des Lichtfangflächenneigungswinkels, die den Reflexionsausschlusswinkelbereich kann die Anordnung der Projektionseinrichtung der Frontscheiben-Anzeigevorrichtung an der Antireflexionsanordnung variiert werden, ohne den Austrittswinkel des Projektionslichtes zu ändern. Die Variationsmöglichkeit kann zur Bauraumoptimierung der Projektionseinrichtung genutzt werden.
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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 Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung, 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 einer Antireflexionsanordnung;
- 3a und 3b Querschnittsdarstellungen durch einen Ausschnitt der Antireflexionsanordnung mit einem Gitter.
- 4 eine Querschnittsdarstellung durch einen Ausschnitt einer weiteren Antireflexionsanordnung; und
- 5 eine Querschnittsdarstellung durch einen Ausschnitt einer weiteren Antireflexionsanordnung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung durch eine Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung 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 Frontscheiben-Anzeigeeinrichtung 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, das in einer Projektionsrichtung P auf einen Anzeigebereich 4 der Frontscheibe 5 eines Kraftfahrzeugs gerichtet ist. Der Anzeigebereich 4 dient als Reflexionsbereich, an dem ein in den Augenbereich B eines Benutzers zu projizierendes Anzeigebild reflektiert wird.
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Die Projektionseinrichtung 2 umfasst in bekannter Weise ein System aus einem oder mehreren Spiegeln 17, ggfs. Linsen (nicht gezeigt) und einem Projektor 18. Ein von dem Projektor 18 ausgegebenes Projektionsbild wird als Projektionsstrahlenbündel L durch den einen oder die mehreren Spiegel 17 in die Projektionsrichtung P ausgerichtet und auf den Anzeigebereich 4 projiziert. Das über den Anzeigebereich 4 angezeigte Projektionsbild dient zur Darstellung einer Information für einen Benutzer (Fahrer) des Kraftfahrzeugs und wird so auf der Netzhaut des Benutzers abgebildet, dass der Benutzer 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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Die Abdeckscheibe 6 kann als eine flächige Antireflexionsanordnung mit einem transparenten Substrat bzw. einer Scheibe ausgebildet sein oder diese umfassen. Die Abdeckscheibe 6 kann eine Oberflächenstruktur auf einer ersten Seite 21 aufweisen, wie sie in 2 dargestellt ist. Die Oberflächenstruktur der Abdeckscheibe 6 weist einen dreieckigen Querschnitt auf, der einer Sägezahnstruktur entsprechen kann. Die Oberflächenstruktur auf der ersten Seite 21 weist Reflexionsflächen 22 und Lichtfangflächen 23 auf. Die Reflexionsflächen 22 und die Lichtfangflächen 23 verlaufen im Wesentlichen parallel zu einer ersten Flächenrichtung F1 der Antireflexionsanordnung und sind in einer zur ersten Flächenrichtung F1 senkrechten zweiten Flächenrichtung F2 wechselweise benachbart aneinander angeordnet.
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Bezüglich einer Normalenrichtung N senkrecht zu den Flächenrichtungen F1, F2 der Abdeckscheibe 6 weisen die Reflexionsflächen 22 einen größeren Neigungswinkel (Reflexionsflächenneigungswinkel RW) auf als der Neigungswinkel die Lichtfangflächen 23 (Lichtfangflächenneigungswinkel LFW). Der Reflexionsflächenneigungswinkel RW ist so gewählt, das Umgebungslicht, das aus einem vorgegebenen Einfallswinkelbereich α auf die Reflexionsfläche 22 auftrifft, auf die Lichtfangfläche 23 reflektiert wird.
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Die Lichtfangfläche 23 ist entweder als Spiegelfläche, lichtabsorbierende Fläche oder Einkopplungsfläche zum Einkoppeln des reflektieren Umgebungslichts ausgebildet. Ist die Lichtfangfläche 23 als reflektierende Fläche ausgebildet, so sollte der Lichtfangflächenneigungswinkel LFW der Lichtfangfläche 23 so gewählt sein, dass das Licht nicht in den vorbestimmten Reflexionsausschlusswinkelbereich β reflektiert wird. Weiterhin sollte der Neigungswinkel LFW der Lichtfangfläche 23 so gewählt sein, dass kein über die zweite Seite eingestrahltes Projektionslicht absorbiert wird, d.h. das über die zweite Seite in die Abdeckscheibe 6 eingekoppelte Projektionslicht verläuft im Wesentlichen parallel zu dem Verlauf der Lichtfangflächen 23 bezüglich der Normalenrichtung N und der zweiten Flächenrichtung F2.
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Der vorbestimmte Reflexionsausschlusswinkelbereich β ergibt sich aus der Anordnung der Windschutzscheibe 5 der Abdeckscheibe 6 und dem Augenbereich B des Benutzers im Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs, in dem die Frontscheiben-Anzeigeanordnung angeordnet ist.
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Ist die Lichtfangfläche 23 mit einer absorbierenden Schicht versehen, z. B. mit einer mattschwarzen Folie oder Lack oder einem mattschwarzen flächigen Element, so wird darauf an der Reflexionsfläche reflektiertes Umgebungslicht absorbiert. In diesem Fall übernimmt die Lichtfangfläche 23 die Funktion einer Spiegelbank und erschwert zudem das Einsehen in das Innere der Frontscheiben-Anzeigevorrichtung 1.
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Ist die Lichtfangfläche 23 unbeschichtet, so sollte der Lichtfangflächenneigungswinkel LFW so gewählt sein, dass das an der Reflexionsfläche reflektierte Umgebungslicht eingekoppelt wird, über die zweite Seite 24 der Antireflexionsanordnung 6 auf eine adsorbierende Fläche im Inneren der Frontscheiben-Anzeigevorrichtung ausgekoppelt wird oder über die erste Seite 21 unter Vermeidung des vorbestimmten Unterdrückungsbereichs ausgekoppelt wird. Grundsätzlich kann der erste Reflexionsflächenneigungswinkel RW zwischen 20 und 55° betragen und der Lichtfangflächenneigungswinkel LFW zwischen 0 und 30° betragen. Der Lichtfangflächenneigungswinkel LFW kann vorzugsweise dem Transmissionswinkel des von der Projektionseinrichtung 2 durch die Abdeckscheibe 6 ausgesandten Projektionslichts P entsprechen, um zu vermeiden, dass das Projektionslicht P durch die Lichtfangfläche 23 abgelenkt oder absorbiert wird.
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Ist die Lichtfangfläche 23 mit einer Absorptionsschicht versehen, so kann diese, wie in 3a gezeigt, als flächiges Absorptionselement 25 ausgebildet sein, die auf der Lichtfangfläche 23 angeordnet ist. Das Absorptionselement 25 kann die Lichtfangfläche 23 nach außen hin erweitern bzw. über diese überstehen, um das Abstrahlverhalten zu verbessern und insbesondere eine ungewollte Streuung des Umgebungslichts an der abstehenden Kante zwischen der Reflexionsfläche 22 und der Lichtfangfläche 23 zu verhindern.
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Weiterhin kann, wie in 3b gezeigt, der nach außen, d. h. von der ersten Seite 21 hinweg weisende Übergang zwischen der Reflexionsfläche 22 und der Lichtfangfläche 23 mit einer Rundung 26 versehen sein bzw. abgerundet oder diffus ausgebildet sein, um dort kein undefiniertes Reflexionsverhalten in den vorbestimmten Unterdrückungsbereich zu erhalten.
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Wie in 4 dargestellt, können, um eine möglichst geringe Verzerrung (Aberration) des transmittierten Projektionslichtes zu erreichen, Transmissionsflächen 27 für das Projektionslicht auf der zweiten Seite 24 der Antireflexionsanordnung 20 im Wesentlichen parallel zu der Reflexionsfläche 22 auf der ersten Seite 21 vorgesehen sein. Über die Transmissionsflächen 27 wird das Projektionslicht P in die Abdeckscheibe 6 eingekoppelt. Dadurch ergibt sich auf der zweiten Seite 24 der Abdeckscheibe 6 eine im Wesentlichen zur ersten Seite 21 identische Oberflächenstruktur, die zur Oberflächenstruktur der ersten Seite 21 in der zweiten Flächenrichtung F2 versetzt ist. Die Struktur der Antireflexionsanordnung 20 ähnelt somit im Querschnitt einer Struktur aus aneinander axial parallel angeordneten Trapezprismen. Der Verlauf des Mittenstrahls des Projektionslichts P ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
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In einer alternativen Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, sind die den Reflexionsflächen 22 gegenüberliegenden Transmissionsflächen 27 nicht parallel zueinander, sondern geneigt. Dadurch kann die Abdeckscheibe 6 an eine veränderte Position und Ausrichtung der Projektionsvorrichtung 1 angepasst werden. Der Strahlengang des Mittenstrahls des Projektionslichts P ist durch die gestrichelte Linie dargestellt. Dies ermöglicht eine flachere Bauweise, wie beispielsweise in 5 dargestellt ist.
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Somit kann die Abdeckscheibe 6 der obigen Ausführungsformen aus aneinandergereihten Trapezoid-Prismen ausgebildet sein, bei denen die zwei parallel zueinander verlaufenden Lichtfangflächen 23 mit einem Teilbereich aneinander anliegend ausgebildet sind. Es ergibt sich eine Abdeckscheibe 6 mit Reflexionsflächen 22 und Transmissionsflächen 27, die verschiedene Neigungswinkel bezüglich der Flächennormalen N haben, und Lichtfangflächen 23, die im Wesentlichen den gleichen Neigungswinkel zur Flächennormalen aufweisen.
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Ist die Lichtfangfläche 23 mit einer Beschichtung oder einem Absorptionselement 25 versehen, so kann dieses sich über die Lichtfangfläche 23 und die innen liegende Lichtfangfläche 23' erstrecken und auch zwischen den Trapezoid-Prismen an den aneinander anliegenden Flächen angeordnet sein. Dies hilft, den Spiegelbankeffekt zu verbessern, da auch in die Abdeckscheibe 6 eingekoppeltes Umgebungslicht absorbiert werden kann.
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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
- 15
- Abdeckrahmen
- 16
- abstehender Rand
- 18
- Projektor
- 17
- Spiegel
- 21
- erste Seite
- 22
- Reflexionsfläche
- 23
- Lichtfangfläche
- 24
- zweite Seite
- 25
- Absorptionselement
- 26
- Rundung
- 27
- Transmissionsflächen
- F1
- erste Flächenrichtung
- F2
- zweite Flächenrichtung
- N
- Normalenrichtung
- P
- Projektionslicht
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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]
