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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Anzeigesysteme zum Einblenden eines Bildes in einen Anzeigebereich der Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, und insbesondere Maßnahmen zum Gewährleisten einer ausreichenden Abbildungsschärfe für Informationssymbole geringer Größe.
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Technischer Hintergrund
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In Kraftfahrzeugen besteht ein Trend, fahrrelevante Informationen zunehmend in einen dafür vorgesehenen Anzeigebereich der Windschutzscheibe einzublenden, so dass der Fahrer für die Wahrnehmung von fahrrelevanten Informationen nicht den Blick von der vorausliegenden Fahrbahn auf das Armaturenbrett und zurück lenken muss. So werden beispielsweise mithilfe von Head-up-Anzeigevorrichtungen Geschwindigkeitsanzeigen, Navigationsanzeigen und sonstige Informationen in einem unteren Bereich der Windschutzscheibe in Fahrtrichtung vor dem Fahrer des Kraftfahrzeugs eingeblendet. Dies erfolgt mithilfe einer Projektionseinrichtung, die einen Abbildungsstrahl an einer Combiner-Fläche oder der Windschutzscheibe reflektiert und in das Auge des Fahrers fokussiert.
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Zur Vergrößerung der Fläche des Anzeigebereichs einer solchen Head-up-Anzeige ist es notwendig, die Projektionseinrichtung erheblich zu vergrößern. Da der Bauraum in dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs jedoch insbesondere bei kleineren Kraftfahrzeugen begrenzt ist, sind die Möglichkeiten zur Vergrößerung des Anzeigebereichs der Head-up-Anzeigevorrichtung eingeschränkt.
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Als eine alternative Ausführungsform für eine Head-up-Display-Anzeige können selbstleuchtende Anzeigevorrichtungen, z. B. in Form einer Mikro-LED-Anzeigevorrichtung, auf der Oberseite des Armaturenbretts angeordnet werden, so dass das dort angezeigte Bild an der Innenseite der Windschutzscheibe ins Auge des Fahrers reflektiert wird. Aufgrund der geringen Bautiefe derartiger Reflexionsanzeigevorrichtungen können in einem großen Flächenbereich auf der Oberseite des Armaturenbretts angeordnet werden, so dass entsprechend großflächige Anzeigebereiche auf der Windschutzscheibe entstehen.
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Für die Verwendung solcher selbstleuchtenden Bilderzeugungsvorrichtungen für Reflexionsanzeigevorrichtungen in einem Kraftfahrzeug müssen diese jedoch eine hohe Leuchtstärke aufweisen, damit auch bei lichtheller Umgebung eine wahrnehmbare Anzeige auf dem Anzeigebereich dargestellt wird. Eine hohe Leuchtstärke bei selbstleuchtenden Bilderzeugungsvorrichtungen erfordert jedoch eine größere Pixelgröße als dies bei Anzeigevorrichtungen mit niedrigeren Anforderungen an die Leuchtstärke der Fall ist. Dies reduziert die Bildauflösung einer solchen Reflexionsanzeigevorrichtung.
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Die Bildauflösung solcher selbstleuchtenden Bilderzeugungsvorrichtungen ist in der Regel zur Anzeige von großflächigen Bildern oder großflächigen Informationen in dem Anzeigebereich auf der Windschutzscheibe ausreichend. Jedoch sollen mithilfe der Reflexionsanzeigevorrichtung auch Informationssymbole eingeblendet werden können, die relativ geringe Abmessungen von 0,5 cm - 3cm haben und in einem Randabschnitt des Anzeigebereichs der Windschutzscheibe positioniert sind. Somit können kleine detaillierte Informationssymbole, wie beispielsweise Warn-Icons oder Info-Icons, nicht mit ausreichender Auflösung angezeigt werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anzeige bei einer Reflexionsanzeigevorrichtung zu verbessern und insbesondere die Darstellung von kleinen Informationssymbolen zu ermöglichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch die Bilderzeugungsvorrichtung für eine Reflexionsanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie eine Reflexionsanzeigevorrichtung in einem 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 Bilderzeugungsvorrichtung für eine Reflexionsanzeigevorrichtung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Die Bilderzeugungsvorrichtung weist eine Bildgeberfläche mit selbstleuchtenden Bildpunkten auf, wobei zur Anzeige mindestens eines Informationssymbols ein Symbolbereich auf einem Teil der Bildgeberfläche vorgesehen ist. Der Symbolbereich weist eine Maskierung auf, die einen in Form der Symbolstruktur des Informationssymbols geformten lichtdurchlässigen Bereich aufweist, wobei die Maskierung mit einem Abstand von der Bildgeberfläche angeordnet ist.
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Bei einem Einsatz einer Bilderzeugungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug zum Bereitstellen einer großen Anzeigefläche werden statt Projektionsanzeigevorrichtungen Reflexionsanzeigevorrichtungen bevorzugt. Diese sehen vor, ein Anzeigebild durch Reflektion an einer Reflexionsfläche, wie z.B. eine Windschutzscheibe, einem Fahrzeuginsassen darzustellen. Die dafür benötigten Bilderzeugungsvorrichtungen müssen jedoch aufgrund der teilweise hohen Tageslichteinstrahlung eine sehr hohe Leuchtstärke für jeden einzelnen Bildpunkt aufweisen, um auch bei sehr heller Umgebung ein wahrnehmbares Bild auf der Innenseite der Windschutzscheibe zu reflektieren. Die Verwendung von beispielsweise Mikro-LED-Anzeigevorrichtungen in einer Reflexionsanzeigevorrichtung ermöglicht eine Bilddarstellung mit einer ausreichend hohen Leuchtstärke.
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Ein Grundproblem bei Bilderzeugungsvorrichtungen für Anzeigevorrichtungen besteht darin, dass die erreichbare Bildauflösung und die erreichbare Leuchtstärke eines einzelnen Bildpunktes zueinander entgegengesetzt korreliert sind. Das bedeutet, dass die erreichbare Bildauflösung bei hohen Leuchtstärken des Anzeigebildes relativ niedrig ist.
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Somit besteht ein Nachteil von herkömmlichen Bilderzeugungsvorrichtungen, die eine ausreichend hohe Leuchtstärke für den Einsatz in einer Reflexionsanzeigevorrichtung in Kraftfahrzeugen aufweisen, jedoch darin, dass diese zur Darstellung kleiner Informationssymbole, insbesondere Icons zum Anzeigen von Fahrzuständen, Warnanzeigen und dergleichen, nicht ausreichend ist.
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Die obige Anzeigevorrichtung ermöglicht es nun in besonders einfacher Weise, die Anzeige von kleinen Informationssymbolen in den Anzeigebereich der Anzeigevorrichtung zu integrieren. Dazu wird auf einer Bildgeberfläche der Bilderzeugungsvorrichtung ein Teilbereich, der einem Anzeigebereich für die Darstellung der kleinen Informationssymbole vorgesehen ist, mithilfe einer Maskierung maskiert, die eine Symbolstruktur als ein Negativ-Abbild des darzustellenden Informationssymbols darstellt. D. h., es werden diejenigen Bereiche maskiert, die der unmittelbaren Umgebung des Informationssymbols zugeordnet sind, während der Bereich des Informationssymbols aus der Maskierung ausgespart wird. Durch Ansteuerung aller Bildpunkte der Bildgeberfläche unterhalb der Symbolmaske kann die Anzeige des Informationssymbols ein- und ausgeschaltet werden. Insbesondere werden unterhalb der Maskierung alle Bildpunkte aktiviert, wenn das Informationssymbol dargestellt werden soll, und alle Bildpunkte ausgeschaltet, wenn das Informationssymbol nicht dargestellt werden soll. Dadurch ist in besonders einfacher Weise möglich, die Anzeige eines kleinen Informationssymbols auf der Windschutzscheibe in der Anzeige einer großflächigen Abbildung durch eine gemeinsame Anzeigevorrichtung zu ermöglichen.
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Weiterhin kann der Abstand der Maskierung von der Bildgeberfläche mindestens dem Abstand zwischen zwei benachbarten Bildpunkten der Bildgeberfläche entsprechen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Symbolbereich an einem Rand der Bildgeberfläche angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Maskierung einen lichtdurchlässigen Träger aufweisen, auf dem eine lichtundurchlässige Beschichtung aufgebracht ist.
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Weiterhin kann zwischen der Bildgeberfläche und der Maskierung einer Trennstruktur vorgesehen sein, die zwischen zwei Symbolstrukturen der Maskierung mindestens eine Wand aufweist, um Licht eines Bildpunktes, der einer Symbolstruktur der Maskierung zugeordnet ist, von einem Bestrahlen einer weiteren Symbolstruktur der Maskierung abzuschirmen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Trennstruktur ausgebildet sein, um die Anordnung der Maskierung mit einem Abstand zu der Bildgeberfläche zu halten.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Trennstruktur eine zylinderförmige Struktur aufweist, die mit ihrer axialen Richtung senkrecht zur Bildgeberfläche ausgerichtet ist.
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Weiterhin kann zwischen der Maskierung und der Bildgeberfläche ein Diffusor angeordnet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Reflexionsanzeigevorrichtung mit der obigen Bilderzeugungsvorrichtung zur Anzeige von kleinen Informationssymbolen in einem Symbolanzeigebereich und einer Steuereinheit vorgesehen, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um zur Anzeige eines Informationssymbols durch Reflektion an einem Anzeigebereich Bildpunkte der Bildgeberfläche, die der dem Informationssymbol zugeordneten Symbolstruktur zugeordnet sind, zu aktivieren.
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Weiterhin kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um zur Farbgebung die entsprechenden Bildpunkte und zur Einstellung der Helligkeit die Helligkeit der angesteuerten Bildpunkte und/oder nur ein Teil der anzusteuernden Bildpunkte zu aktivieren.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Reflexionsanzeigevorrichtung eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs umfasst, an der das Anzeigebild der Bilderzeugungsvorrichtung zu einem Fahrzeuginsassen reflektiert wird.
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Figurenliste
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuginnenraums mit einem Armaturenbrett und einer Windschutzscheibe, auf der Informationssymbole sowie großflächige Abbildungen dargestellt werden sollen;
- 2 eine perspektivische Darstellung einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Querschnittsdarstellung durch die Anzeigevorrichtung im Bereich der feinstrukturierten Maskierung; und
- 4A und 4B perspektivische Darstellungen von Kammerstrukturen, die zwischen der Bildgeberfläche und der Maskierung angeordnet werden können.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeuginnenraums 1 in einer Darstellung aus Sicht eines Fahrers in Vorwärtsrichtung auf das Armaturenbrett 2 und die Windschutzscheibe 3. Auf dem Armaturenbrett 2 ist flächig eine Bilderzeugungsvorrichtung 4 einer Reflexionsanzeigevorrichtung angeordnet. Die Bilderzeugungsvorrichtung 4 stellt eine Bildanzeigevorrichtung dar, die im Wesentlichen nach oben ausgerichtet ist. Ein Anzeigebild wird an einem Anzeigebereich 5 der Windschutzscheibe 3 reflektiert, so dass die Windschutzscheibe 3 aufgrund ihrer Neigung das reflektierte Anzeigebild in den Kopfbereich eines Fahrzeuginsassen, insbesondere des Fahrers, richtet. Der Fahrer kann nun durch seinen Blick in Vorwärtsrichtung das von der Reflexionsanzeigevorrichtung dargestellte Anzeigebild so wahrnehmen, dass dieses die Fahrzeugumgebung in Vorwärtsrichtung überlagert.
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In einem Symbolanzeigebereich 51 des Anzeigebereichs 5, insbesondere im Blickbereich des Fahrers durch die Windschutzscheibe 3 in Vorwärtsrichtung bzw. links davon oder darunter, kann die Anzeige von kleinen Informationssymbolen 52 zur Anzeige von fahrrelevanten Informationen vorgesehen sein. Insbesondere können Warnanzeigen oder Statusanzeigen durch ein vorgegebenes Informationssymbol (Fahrtrichtungsanzeige, Temperaturwarnung usw.) angezeigt oder nicht angezeigt werden. Insbesondere kann sich eine derartiger Symbolanzeigebereich 51 zur Darstellung von kleinen Informationssymbolen 52 an einem unteren und/oder seitlichen Rand des Anzeigebereichs 5 auf der Windschutzscheibe 3 befinden, an der das Anzeigebild der Bilderzeugungsvorrichtung 4 zu den Fahrzeuginsassen reflektiert wird. Auch mehrere Symbolanzeigebereiche 51 zur Darstellung von kleinen Informationssymbolen 52 können vorgesehen werden.
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Zur Darstellung der Informationssymbole 52 in dem Symbolanzeigebereich 51 ist ein Symbolbereich 44 auf der Bilderzeugungsvorrichtung 4 vorgesehen, durch den die Informationssymbole 52 angezeigt werden können.
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In 2 ist beispielsweise eine perspektivische Darstellung einer Bilderzeugungsvorrichtung 4 gezeigt. Diese weist eine Bildgeberfläche 42 auf, die nebeneinander angeordnete Bildpunkte 43 aufweist. Insbesondere kann die Bildgeberfläche 42 als Mikro-LED-Anzeigefläche ausgebildet sein, die Bildpunkte 43 mit einer hohen Leuchtkraft zur Verfügung stellt. Die Bildgeberfläche 42 kann monochrome Bildpunkte oder RGB-Bildpunkte aufweisen, um farbige Bilder darzustellen. Ein Anzeigebild, das durch die Bildgeberfläche 42 dargestellt wird, wird an dem Anzeigebereich 5 der Windschutzscheibe 3 zu einem Fahrzeuginsassen reflektiert.
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Die Ansteuerung der einzelnen Bildpunkte 43 der Bildgeberfläche 42 erfolgt beispielsweise durch eine Steuereinheit 7.
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Der Symbolbereich 44 der Bildgeberfläche 42 der Anzeigevorrichtung, der die Informationssymbole darstellt, die in dem Symbolanzeigebereich 51 auf der Windschutzscheibe 3 reflektiert werden, kann nun durch eine Maskierung 45 so abgedeckt sein, dass bei Aktivieren der darunter befindlichen Bildpunkte 43 ein in der Maskierung 45 eingebrachtes Informationssymbol 52 an dem Symbolanzeigebereich 51 der Windschutzscheibe 3 reflektiert wird. Dazu ist die Maskierung 45 als Negativ-Maskierung ausgebildet, bei der die Kontur des darzustellenden Informationssymbols 52 aus der Maskierung ausgespart ist.
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Wie in der Querschnittsansicht der 3 dargestellt, kann die Maskierung 45 in Form eines lichtdurchlässigen Trägers, z.B. als eine Folie, ausgebildet sein, bei der mit einer Beschichtung 47, wie z.B. Schwarzlack, die lichtundurchlässigen Bereiche bedeckt sind, während die lichtdurchlässigen Bereiche, die die Kontur des darzustellenden Informationssymbols 51 aufweisen, nicht mit der Beschichtung 47 versehen sind. Auch andere Träger der Maskierung 45, wie beispielsweise Glasscheiben oder dergleichen, können vorgesehen sein. Insbesondere kann eine Schutzscheibe auf bzw. über der gesamten Bildgeberfläche 42 vorgesehen sein, auf der im Bereich der Maskierung Schwarzlack aufgetragen ist, um die Maskierung 45 auszubilden.
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Um zu vermeiden, dass bei Symbolgrößen der Informationssymbole 52 größer als der Bildpunktabstand der Bildgeberfläche 42 Artefakte innerhalb des dargestellten Anzeigebilds des anzuzeigenden Informationssymbols 52 auftreten, ist, wie in 3 gezeigt, vorgesehen, dass die Maskierung 45 mit einem Abstand von der Bildgeberfläche 42 angeordnet ist. Dadurch verschwimmt aufgrund der Lochlinsenwirkung der Ausnehmung in der Maskierung 45 die getrennte Wahrnehmung der einzelnen Bildpunkte und das dazustellende Informationssymbol 52 wird als kontinuierliche Form wahrgenommen.
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Um ein Übersprechen der Anzeigen, d. h. ein Mitleuchten eines Informationssymbols 52, zu unterbinden, wenn ein benachbartes Informationssymbol 52 angezeigt wird, kann in dem Abstand zwischen Bildgeberfläche und der Maskierung 45 eine Trennstruktur 6 in Form einer Wandstruktur bzw. einer Kammerstruktur vorgesehen sein, die beispielsweise ausgebildet ist, wie es in den 4A und 4B dargestellt ist. Diese unterbinden ein Übersprechen von Licht, das von einem Bildpunkt 43 unterhalb der Symbolstruktur, dessen zugeordnetes Informationssymbol 52 angezeigt werden soll, ausgesandt wird, auf ein benachbartes Informationssymbol 52.
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Auch kann zusätzlich zur Trennstruktur 6 ein Diffusor 61, d.h. ein diffuses Material, in den Abstand zwischen der Bildgeberfläche 42 und der Maskierung 45 eingebracht sein, um die Bildpunktstruktur der Bildgeberfläche 42 beim Beleuchten der Symbolstruktur zu verwischen, so dass die Anzeige der Informationssymbole 52 keine Artefakte aufweist.
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Ist die Bildgeberfläche 42 mit RGB-Bildpunkten versehen, kann durch entsprechende Ansteuerung der farbigen Bildpunkte 43 unterhalb der Symbolstruktur des darzustellenden Informationssymbols 52 die Farbe des Informationssymbols 52 variiert bzw. vorgegeben werden. Auch können Farbübergänge und wechselnde Farben bei einem angezeigten Informationssymbol 52 vorgesehen werden.
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Zur Ansteuerung der Informationssymbole 52, d.h. zu deren Anzeige, werden im Wesentlichen alle sich unterhalb der Symbolstruktur auf der Maskierung 45 befindlichen Bildpunkte 43 aktiviert, so dass diese Licht aussenden und das Informationssymbol angezeigt wird. Zur Einstellung der Leuchtkraft des Informationssymbols 52 können die Bildpunkte 43 mit einer verringerten Leistung angesteuert werden und/oder nur ein Teil der Bildpunkte 43 aktiviert werden, während die übrigen Bildpunkte 43 unter der Symbolstruktur der Maskierung 45 inaktiv bleiben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeuginnenraum
- 2
- Armaturenbrett
- 3
- Windschutzscheibe
- 4
- Bilderzeugungsvorrichtung
- 42
- Bildgeberfläche
- 43
- Bildpunkt
- 44
- Symbolbereich
- 45
- Maskierung
- 46
- lichtdurchlässiger Träger
- 47
- lichtundurchlässige Beschichtung
- 5
- Anzeigebereich
- 51
- Symbolanzeigebereich
- 52
- Informationssymbol
- 6
- Trennstruktur
- 61
- Diffusor
- 7
- Steuereinheit
