DE102020118040A1

DE102020118040A1 - Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020118040A1
Application number: DE102020118040.3A
Authority: DE
Inventors: Armin Wagner-Gentner; Michael Arthur Janzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2022-01-13
Also published as: WO2022008156A1; CN115515813A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Anzeigeeinrichtung mit einem oder mehreren Anzeigeelementen, die auf einer Oberseite eines Armaturenbretts angeordnet sind, so dass eine Bildanzeige an einem Reflexionsbereich in einen Augenbereich eines Fahrers und/oder eines weiteren Fahrzeuginsassen reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Anzeigeelemente als Anzeige mit einer definierten Abstrahlcharakteristik ausgebildet sind, durch die eine Bildanzeige des jeweiligen Anzeigeelements in einem begrenzten Richtungsbereich ausgegeben wird und eine Abstrahlung in davon verschiedene Richtungsbereiche unterbunden wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Anzeigesysteme für Kraftfahrzeuge zur bildlichen Darstellung von fahr- und fahrzeugrelevanten Informationen, Navigations-, Kommunikations- und/oder Medieninformationen.
Technischer Hintergrund
In Kraftfahrzeugen ist eine Vielzahl von Anzeigeeinrichtungen installiert, die als einfache Leuchtsymbole, als Zeigerinstrumente oder als Bildschirmanzeigen ausgebildet sein können. Die Anzeigeeinrichtungen sind in geeigneter Weise platziert, um dem Fahrer ein schnellstmögliches Erfassen der zu übermittelnden Informationen zu ermöglichen.
Durch das Vorsehen von Projektionsanzeigeeinrichtungen, wie beispielsweise eine Head-up-Display-Anzeigeeinrichtung, ist es zudem möglich, ein Symbol oder eine Bildinformation in das Auge des Fahrers zu projizieren. Dabei wird eine Combiner-Fläche, insbesondere in Form einer Reflexionsfläche auf der Windschutzscheibe, zur Reflexion eines projizierten Lichtstrahlenbündels aus der Projektionseinrichtung verwendet, so dass das darzustellende Bild durch den Fahrer erfasst werden kann, ohne die Blickrichtung zu ändern. Projektionseinrichtungen für Head-up-Display-Anzeigen benötigen jedoch einen erheblichen Bauraum, und insbesondere bei Kraftfahrzeugen geringerer Größe ist es schwierig, eine großflächige Anzeige in Form eines Head-up-Displays zu realisieren, da der dafür notwendige Bauraum im Inneren des Armaturenbretts, d.h. unter der Oberseite des Armaturenbretts, fehlt.
Darüber hinaus sind Panorama-Displays bekannt, die durch Anordnen von Anzeigeeinrichtungen auf einer Oberseite einer Instrumententafel bzw. einem Armaturenbrett gebildet werden. Diese erzeugen eine leuchtende Bildanzeige, die über die Windschutzscheibe in einen Augenbereich vom Fahrzeuginsassen reflektiert werden. Somit kommt ein derartiges Panorama-Display ohne aufwendiges optisches System aus, und über die Windschutzscheibe wird ein großes virtuelles Bild für alle Fahrzeuginsassen sichtbar. Eine Möglichkeit, bestimmte Bildinhalte nur für einen oder einen Teil der Fahrzeuginsassen anzuzeigen, besteht bei derartigen Anzeigeeinrichtungen nicht.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das einen geringen Bauraum aufweist und eine große Anzeigefläche bereitstellt, in der Bereiche nur für einen Teil der Fahrzeuginsassen sichtbar dargestellt werden.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 sowie durch das Verfahren zum Betreiben des Anzeigesystems gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Anzeigeeinrichtung mit einem oder mehreren Anzeigeelementen vorgesehen, die auf einer Oberseite eines Armaturenbretts angeordnet sind, so dass eine Bildanzeige an einem Reflexionsbereich in einen Augenbereich eines Fahrers und/oder eines weiteren Fahrzeuginsassen reflektiert wird, wobei das eine oder die mehreren Anzeigeelemente als Anzeige mit einer definierten Abstrahlcharakteristik ausgebildet sind, durch die ein Anzeigebild des jeweiligen Anzeigeelements in einem begrenzten Richtungsbereich ausgegeben wird und eine Abstrahlung in davon verschiedene Richtungsbereiche unterbunden wird.
Weiterhin können die begrenzten Richtungsbereiche abhängig von der Position des Anzeigeelements und eines vordefinierten Augenbereichs eines Fahrzeuginsassen definiert sein.
Eine Idee des obigen Anzeigesystem besteht darin, flache Anzeigeeinrichtungen an der Oberseite des Armaturenbretts anzuordnen, so dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs und weitere Fahrzeuginsassen die Anzeige der flächigen Anzeigeeinrichtungen über eine Reflexion an der Windschutzscheibe wahrnehmen kann.
Die mindestens eine Anzeigeeinrichtung ist mit einer beschränkten Abstrahlcharakteristik versehen, durch die ein Anzeigebild in einem begrenzten Richtungsbereich ausgegeben wird und eine Abstrahlung in davon verschiedene Richtungsbereiche unterbunden wird. Durch die Möglichkeit, die Anzeigeeinrichtung mit einer begrenzenden Abstrahlcharakteristik zu versehen, kann eine Bildanzeige nur für einen Fahrzeuginsassen ausgegeben werden, so dass die übrigen Fahrzeuginsassen die Bildanzeige nicht wahrnehmen können.
Die Anzeigeelemente können eine schaltbare Abstrahlcharakteristik aufweisen, um die Bildanzeige wahlweise so auf einen jeweiligen Reflexionsbereich zu richten, dass diese in dem Augenbereich eines von mehreren Fahrzeuginsassen wahrnehmbar ist.
Alternativ kann die mindestens eine Anzeigeeinrichtung zum Umschalten einer Abstrahlcharakteristik zwischen zwei verschiedenen Richtungsbereichen der Abstrahlung des Bildes ausgebildet sein. Durch die Möglichkeit, die Anzeigeeinrichtung mit einer auswählbaren Abstrahlcharakteristik zu versehen, besteht somit die Möglichkeit, eine Bildanzeige wahlweise für einen Fahrzeuginsassen auszugeben, so dass die übrigen Fahrzeuginsassen die Bildanzeige nicht wahrnehmen können.
Insbesondere können auf der Oberseite des Armaturenbretts mehrere Anzeigeeinrichtungen angeordnet werden, die jeweils unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken aufweisen und somit jeweils nur zur Wahrnehmung über eine einem Fahrzeuginsassen zugeordnete Eyebox möglich ist.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Steuereinheit ausgebildet ist, eine Sitzbelegung zu erkennen und die Abstrahlcharakteristik der Anzeigeelemente individuell abhängig von einer Sitzbelegung zu steuern. Durch die entsprechende Ansteuerung der Anzeigeeinrichtungen auf der Oberseite der Instrumententafel ist es möglich, eine Bildanzeige für den Fahrer und Beifahrer und gegebenenfalls sonstige Insassen getrennt sichtbar zu machen.
Um die Anzeigeeinrichtung auszubilden, eine Bildanzeige nur in einen bestimmten begrenzten Richtungsbereich auszugeben, kann beispielsweise mithilfe einer richtbaren Hintergrundbeleuchtung erreicht werden. Beispielsweise kann eine Hintergrundbeleuchtung mit sogenannten passiven Shutter-Folien versehen sein, die einen Richtungsbereich der Abstrahlung des Hintergrundlichts für eine transparente Anzeigeeinheit, wie beispielsweise eine LCD-Anzeigeeinheit, durch eine Bildanzeige so beschränken, dass die entsprechende Bildanzeige bzw. die an der Frontscheibe reflektierte Bildanzeige, nur durch einen Fahrzeuginsassen auf einem bestimmten Sitzplatz wahrnehmbar ist. Durch das Vorsehen von mehreren separat schaltbaren Anzeigeeinrichtungen auf der Oberseite des Armaturenbretts ist es möglich, verschiedene Bildanzeigen individuell jedem Fahrzeuginsassen anzuzeigen.
Es kann vorgesehen sein, dass die mehreren Anzeigeelemente aneinander angrenzend über zumindest einen Teilbereich der Breite des Armaturenbretts angeordnet sind.
Weiterhin kann die Steuereinheit ausgebildet sein, mithilfe eines Kamerasystems eine Blickrichtung zu erkennen und die Abstrahlcharakteristik der Anzeigeelemente individuell abhängig von einer Blickrichtung zu steuern.
Alternativ kann die Steuereinheit ausgebildet sein, mithilfe eines Sprachassistenten oder eines Gestikerkennungssystem eine sprachliche oder gestuelle Benutzereingabe zu erfassen und die Abstrahlcharakteristik der Anzeigeelemente individuell abhängig von der Benutzereingabe zu steuern.
Figurenliste
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Kraftfahrzeug zur Veranschaulichung der Anordnung der Anzeigeeinrichtung auf einer Oberseite des Armaturenbretts;
2a - 2c verschiedene Alternativen zur gerichteten Abstrahlung einer Bildausgabe durch ein Anzeigeelement;
3a - 3b Darstellungen einer Ausführungsform zur variablen Steuerung der Abstrahlcharakteristik;
4 eine Ausführungsform, bei der die Abstrahlcharakteristik eines Anzeigeelements durch unterschiedliche Einstrahlcharakteristiken in einen Backlight-Lichtleiter erreicht wird;
6 eine Anordnung von Anzeigeelementen der Anzeigeeinrichtung auf der Oberseite des Armaturenbretts mit Bezug zur unteren Kante der Windschutzscheibe;
7 eine Draufsicht auf die Anzeigeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform mit einer Darstellung von Strahlengängen; und
8 eine Darstellung eines Verlaufs eines Strahlenbündels einer Bildanzeige eines Anzeigeelements.

Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Kraftfahrzeug 1 in Längsrichtung, wobei in an sich bekannter Anordnung eine Windschutzscheibe 2 und ein Armaturenbrett 3 vorgesehen ist. Das Armaturenbrett 3 ist in herkömmlicher Weise unterhalb der Windschutzscheibe 2 angeordnet und schließt sich an der unteren Kante 21 der Windschutzscheibe an, so dass es sich in den Innenraum 4 des Kraftfahrzeugs 1 erstreckt. Das Armaturenbrett 3 weist eine im Wesentlichen horizontale Oberfläche 31 auf, die sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Kraftfahrzeugs 1 erstreckt.
Insbesondere zwischen einem Lenkrad 5 und der Windschutzscheibe 3 sind ein oder mehrere Anzeigeelemente 61 einer Anzeigeeinrichtung 6 auf der Oberseite 31 des Armaturenbretts 3 angeordnet. Die Anzeigeelemente 61 können in gesteuerter Weise eine Bildanzeige anzeigen bzw. ausgeben.
Die Anzeigeelemente 61 stellen separat steuerbare Elemente dar, die jeweils eine definierte Abstrahlcharakteristik aufweisen. Unter Abstrahlcharakteristik wird hierin eine Gerichtetheit der angezeigten bzw. abgestrahlten Bildanzeige der Anzeigeelemente 61 verstanden. Wie in 8 für ein Anzeigeelement 61 dargestellt ist das ausgesandete Strahlenbündel der Bildanzeige gerichtet und wird an dem Reflexionsbereich der Windschutzscheibe 2 so reflektiert, dass diese in dem Augenbereich eines der Fahrzeuginsassen wahrnehmbar ist.
Die Anzeigeelemente 61 der Anzeigeeinrichtung 6 sind selbstleuchtend und können als Mikro-LED-Anzeigeeinrichtungen oder LCD-Anzeigeeinrichtungen mit steuerbaren Hintergrundbeleuchtungen ausgebildet sein. Die Anzeigeelemente 61 sind so gestaltet, dass die Abstrahlcharakteristik eine Abstrahlung einer Bildanzeige nur in einem begrenzten Richtungsbereich zulässt.
Die Anzeigeelemente 61 mit einer Bildausgabe in einem beschränkten Richtungsbereich können beispielsweise LCD-Anzeigeeinrichtungen mit einer Hintergrundbeleuchtung umfassen, denen mithilfe eines Shutters oder vergleichbaren Einrichtungen eine bestimmte Abstrahlcharakteristik zugeordnet sind.
2a - 2c zeigen verschiedene Alternativen zur gerichteten Abstrahlung einer Bildausgabe durch ein Anzeigeelement 61. Die Ausführungsform 2a zeigt eine Lochplatte 62, die parallel zu einer selbstleuchtenden Anzeigeeinrichtung (OLED-Anzeige) oder einer LCD-Anzeigeeinrichtung mit einer Hintergrundbeleuchtung angeordnet ist. Die Lochplatte 62 weist gleichmäßig beabstandete Öffnungen auf, die in einem rechteckigen Raster oder als parallel verlaufende Längsschlitze ausgebildet sind. Der örtliche Bezug der Lochplatte 62 zu dem Anzeigeelement 61 gibt eine oder mehrere Anzeigerichtungen der Abstrahlcharakteristik vor.
Die 2b zeigt die Verwendung einer Folie 63 mit Prismenstrukturen über einem Anzeigeelement 61, insbesondere einer LCD-Anzeigeeinrichtung mit einer Hintergrundbeleuchtung, um eine gerichtete Abstrahlcharakteristik zu erreichen.
Die 2c zeigt die Verwendung einer Folie 64 mit Lentikularlinsen über einem Anzeigeelement 61, insbesondere einer LCD-Anzeigeeinrichtung mit einer Hintergrundbeleuchtung, um eine gerichtete Abstrahlcharakteristik zu erreichen.
Alternativ können die Anzeigeelemente 61 auch mit einer schaltbaren Abstrahlcharakteristik ausgebildet sein, die jeweils ein Umschalten zwischen den Richtbereichen der ausgegebenen Bildanzeige ermöglicht.
Die 3a - 3b zeigen Möglichkeiten der variablen Steuerung der Abstrahlcharakteristik durch Verschieben eines optischen Elements. 3a und 3b zeigen analog zur Ausführungsform der 2c eine lateral zur LCD-Anzeigeeinrichtung verschiebbare Folie 64 mit Lentikularlinsen 61, so dass die Abstrahlrichtung geändert werden kann. Dazu ist eine elektrisch ansteuerbare Verschiebeaktuatorik 60 vorgesehen, die die Folie 64 entsprechend der gewünschten Abstrahlcharakteristik lateral relativ zu dem Anzeigeelement 61 gesteuert durch eine geeignete Steuereinheit verschiebt.
4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Abstrahlcharakteristik eines Anzeigeelements 71, insbesondere einer LCD-Anzeigeeinrichtung, durch unterschiedliche Einstrahlcharakteristiken in einen Backlight-Lichtleiter 72 erreicht wird. Je nach Auswahl einer von mehreren einstrahlenden Leuchtquellen 73 wird die Abstrahlrichtung bzw. werden die Abstrahlcharakteristiken eingestellt.
5a - 5c zeigen Ausführungsformen, bei denen unterschiedliche Backlight-Anordnungen vorgesehen sind. Die Ausführungsform der 5a weist eine durch lateral versetzte Leuchtquellen 74 anstrahlbare Kollimatorlinse 75 als Backlight-Anordnung auf, so dass durch selektive elektrische Ansteuerung der Leuchtquellen 74, die Abstrahlcharakteristik eingestellt werden kann.
Die Ausführungsform der 5b zeigt eine Anordnung mit separat ansteuerbaren Backlight-Lichtleiterplatten 76 mit separaten Lichtquellen 77 zur Einkopplung von Licht in die Backlight-Lichtleiterplatten 76 auf, die separat ansteuerbar sind.
Die Ausführungsform der 5c zeigt eine Anordnung mit einer Kombination einer Backlight-Lichtleiterplatte 76 mit einer mit separat ansteuerbaren Lichtquelle 77 und einer Anordnung aus Leuchtquelle 74 und Kollimatorlinse 75.
Die Backlight-Anordnungen weisen Diffusor-Lagen 77 auf, um eine Gleichmäßigkeit der Lichtauskopplung zu erreichen.
So könnten die Anzeigeelemente 61 separat aktiviert werden, um je nach Ausrichtung der Abstrahlcharakteristik eine Bildanzeige für einen bestimmten Fahrzeuginsassen anzuzeigen.
Die Abstrahlcharakteristiken der einzelnen Anzeigeelemente 61 können entsprechend ihrer Position in der Anzeigeeinrichtung 6 (auf der Oberseite des Armaturenbretts) und des Fahrzeuginsassen, dem diese zugeordnet ist, konfiguriert sein.
Die Anzeigeelemente 61 sind im Wesentlichen horizontal mit der Bildanzeige nach oben gerichtet. Die Abstrahlcharakteristiken der Anzeigeelemente kann geneigt vertikal nach oben und ggfs in eine Seitenrichtung ausgelegt sein, so dass die entsprechende Bildanzeige des Anzeigeelements 61 nur durch den Fahrer oder nur durch den Beifahrer wahrgenommen werden kann. Die Wahrnehmung der Bildanzeige erfolgt über eine Reflektion an der Windschutzscheibe 2 in einem Reflexionsbereich, der sich aus dem Strahlengang zwischen dem betreffenden Anzeigeelement 61 und dem Augenbereich des Fahrers bzw. des Beifahrers (Eyebox) ergibt. So kann eine Bildanzeige so in Richtung der Windschutzscheibe gerichtet sein, dass ein dort reflektiertes Bild nur in dem Augenbereich (Eyebox) des Fahrers oder Beifahrers wahrnehmbar ist, während der Beifahrer bzw. Fahrer das angezeigte Bild nicht wahrnehmen kann.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Abstrahlcharakteristik eines oder mehrerer der Anzeigeelemente 61 schaltbar ausgeführt sein, so dass die Richtung, in der die Bildanzeige ausgegeben wird, so wechselt, dass entweder der Fahrer oder der Beifahrer die Bildanzeige über den Reflexionsbereich der Windschutzscheibe 2 wahrnehmen kann.
6 zeigt eine flächige Anordnung von mehreren Anzeigeelementen 61 der Anzeigeeinrichtung, die sich über die Oberseite des Armaturenbretts erstreckt. Die Ausrichtungen der Bildanzeigen der einzelnen Anzeigeelemente 61 können jeweils entweder fest vorgegeben oder schaltbar ausgebildet sein.
In 7 sind Strahlengänge zwischen den Anzeigeelementen 61 und den jeweiligen Augenbereichen (als Kreise dargestellt) des Fahrers und des Beifahrers dargestellt.
Das Aktivieren/Deaktivieren und/oder ein den Schaltzustand der einzelnen Anzeigeelemente 61 kann je nach gewünschter Bildanzeige für einen oder mehrere der Fahrzeuginsassen (Fahrer und Beifahrer) vorgegeben werden. Mithilfe der Steuereinheit 7 können dazu due Anzeigeelemente 61 aktiviert oder deaktiviert werden. Bei verstellbarer Abstrahlcharakteristik eines Anzeigeelements 61 kann dieses auch durch die Steuereinheit 7 angesteuert werden, so dass die Bildanzeige in dem gewünschten Augenbereich des Fahrers oder des Beifahrers erscheint.
Insbesondere kann eine Bildanzeige einem Beifahrer nur dann ausgegeben werden, wenn der Beifahrersitz belegt ist. Wünscht der Beifahrer zusätzlich, dass die Bildanzeige nur ihm zur Verfügung gestellt wird und nicht dem Fahrer, so kann dieser das durch eine entsprechende Einstellung vorgeben. Die Steuereinheit 7 verarbeitet die entsprechende Einstellung und steuert die Anzeigeelemente 61 abhängig von der Einstellung zur Ausgabe der Bildanzeige an.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Windschutzscheibe
21: Reflexionsbereich
22: untere Kante der Windschutzscheibe 2
3: Armaturenbrett
31: horizontale Oberfläche des Armaturenbretts
4: Innenraum
5: Lenkrad
6: Anzeigeeinrichtung
61: Anzeigeelemente
7: Steuereinheit

Claims

Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Anzeigeeinrichtung (6) mit einem oder mehreren Anzeigeelementen (61), die auf einer Oberseite (31) eines Armaturenbretts (3) angeordnet sind, so dass eine Bildanzeige an einem Reflexionsbereich (21) in einen Augenbereich eines Fahrers und/oder eines weiteren Fahrzeuginsassen reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Anzeigeelemente (61) als Anzeige mit einer definierten Abstrahlcharakteristik ausgebildet sind, durch die eine Bildanzeige des jeweiligen Anzeigeelements (61) in einem begrenzten Richtungsbereich ausgegeben wird und eine Abstrahlung in davon verschiedene Richtungsbereiche unterbunden wird.
Anzeigesystem nach Anspruch 1, wobei die begrenzten Richtungsbereiche abhängig von der Position des Anzeigeelements (61) und eines vordefinierten Augenbereichs eines Fahrzeuginsassen definiert sind.
Anzeigesystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Anzeigeelemente (61) aneinander angrenzend über zumindest einen Teilbereich der Breite des Armaturenbretts (3) angeordnet sind.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anzeigeelemente (61) eine schaltbare Abstrahlcharakteristik aufweisen, um die Bildanzeige wahlweise so auf einen jeweiligen Reflexionsbereich zu richten, dass diese in dem Augenbereich eines von mehreren Fahrzeuginsassen wahrnehmbar ist.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Steuereinheit (7) ausgebildet ist, eine Sitzbelegung zu erkennen und die Abstrahlcharakteristik der Anzeigeelemente (61) individuell abhängig von einer Sitzbelegung zu steuern.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Steuereinheit (7) ausgebildet ist, mithilfe eines Kamerasystems eine Blickrichtung zu erkennen und die Abstrahlcharakteristik der Anzeigeelemente (61) individuell abhängig von einer Blickrichtung zu steuern.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Steuereinheit (7) ausgebildet ist, mithilfe eines Sprachassistenten oder eines Gestikerkennungssystem eine sprachliche oder gestuelle Benutzereingabe zu erfassen und die Abstrahlcharakteristik der Anzeigeelemente (61) individuell abhängig von der Benutzereingabe zu steuern.