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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdeckanordnung, insbesondere eine Abdeckanordnung für ein Head-Up-Display, sowie ein Head-Up-Display, insbesondere ein Head-Up-Display für ein Fortbewegungsmittel, das eine solche Abdeckanordnung aufweist.
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Unter einem Head-Up-Display, auch als HUD bezeichnet, wird ein Anzeigesystem verstanden, bei dem der Betrachter seine Blickrichtung beibehalten kann, da die darzustellenden Inhalte in sein Sichtfeld eingeblendet werden. Während derartige Systeme aufgrund ihrer Komplexität und Kosten ursprünglich vorwiegend im Bereich der Luftfahrt Verwendung fanden, werden sie inzwischen auch im Automobilbereich in Großserie verbaut.
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Head-Up-Displays bestehen im Allgemeinen aus einem Bildgenerator, einer Optikeinheit und einer Spiegeleinheit. Der Bildgenerator erzeugt das Bild. Die Optikeinheit leitet das Bild auf die Spiegeleinheit. Der Bildgenerator wird oft auch als bildgebende Einheit oder PGU (Picture Generating Unit) bezeichnet. Die Spiegeleinheit ist eine teilweise spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe. Der Betrachter sieht also die vom Bildgenerator dargestellten Inhalte als virtuelles Bild und gleichzeitig die reale Welt hinter der Scheibe. Als Spiegeleinheit dient im Automobilbereich oftmals die Windschutzscheibe, deren gekrümmte Form bei der Darstellung berücksichtigt werden muss. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit und Spiegeleinheit ist das virtuelle Bild eine vergrößerte Darstellung des vom Bildgenerator erzeugten Bildes.
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Der Betrachter kann das virtuelle Bild nur aus der Position der sogenannten Eyebox betrachten. Als Eyebox wird ein Bereich bezeichnet, dessen Höhe und Breite einem theoretischen Sichtfenster entspricht. So lange sich ein Auge des Betrachters innerhalb der Eyebox befindet, sind alle Elemente des virtuellen Bildes für das Auge sichtbar. Befindet sich das Auge hingegen außerhalb der Eyebox, so ist das virtuelle Bild für den Betrachter nur noch teilweise oder gar nicht sichtbar. Je größer die Eyebox ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter somit bei der Wahl seiner Sitzposition.
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Die Größe des virtuellen Bildes herkömmlicher Head-Up-Displays wird durch die Größe der Optikeinheit begrenzt. Ein Ansatz zur Vergrößerung des virtuellen Bildes besteht darin, das von der bildgebenden Einheit kommende Licht in einen Lichtwellenleiter einzukoppeln. Das in den Lichtwellenleiter eingekoppelte Licht, das die Bildinformation trägt, wird an dessen Grenzflächen totalreflektiert und wird somit innerhalb des Lichtwellenleiters geleitet. Zusätzlich wird an einer Vielzahl von Positionen entlang der Ausbreitungsrichtung jeweils ein Teil des Lichts ausgekoppelt, so dass die Bildinformation über die Fläche des Lichtwellenleiters verteilt ausgegeben wird. Durch den Lichtwellenleiter erfolgt auf diese Weise eine Aufweitung der Austrittspupille. Die effektive Austrittspupille setzt sich hier aus Bildern der Apertur des Bilderzeugungssystems zusammen.
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Vor diesem Hintergrund beschreibt die
US 2016/0124223 A1 eine Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder. Die Anzeigevorrichtung umfasst einen Lichtwellenleiter, der bewirkt, dass von einer bildgebenden Einheit kommendes Licht, das durch eine erste Lichteinfallsfläche einfällt, wiederholt einer internen Reflexion unterzogen wird, um sich in einer ersten Richtung von der ersten Lichteinfallsfläche weg zu bewegen. Der Lichtwellenleiter bewirkt zudem, dass ein Teil des im Lichtwellenleiter geführten Lichts durch Bereiche einer ersten Lichtaustrittsfläche, die sich in der ersten Richtung erstreckt, nach außen austritt. Die Anzeigevorrichtung umfasst weiterhin ein erstes lichteinfallseitiges Beugungsgitter, das auftreffendes Licht beugt, um zu bewirken, dass das gebeugte Licht in den Lichtwellenleiter eintritt, und ein erstes lichtausfallendes Beugungsgitter, das vom Lichtwellenleiter einfallendes Licht beugt.
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Bei der aktuell bekannten Auslegung eines derartigen Head-Up-Displays, bei dem der Lichtwellenleiter aus Glasplatten besteht, innerhalb derer Beugungsgitter oder Hologramme angeordnet sind, tritt ein Problem im Fall von Sonneneinstrahlung auf. Das eingestrahlte Sonnenlicht wird im Lichtwellenleiter mehrfach gebrochen und in seine Spektralfarben zerlegt. Diese kommen an zahlreichen Stellen wieder aus dem Lichtwellenleiter heraus und werden unter anderem in Richtung des Auges gebrochen. Dies führt zu regenbogenähnlichen oder kontrastmindernden Qualitätsverlusten. Das eigentliche Bild wird dadurch nur noch schwächer wahrgenommen. Vergleichbare Probleme treten bei anderen Störlichtquellen sowie auch bei direkten Lichtreflexen am Lichtwellenleiter oder an einer Abdeckung einer Optikeinheit auf. Auch bei herkömmlichen Head-Up-Displays ohne Lichtwellenleiter wirken Lichtreflexe aufgrund von Sonneneinstrahlung oder Umgebungslicht störend.
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Bei herkömmlichen Geräten werden deshalb Komponenten, an denen möglicherweise Reflexionen auftreten, verkippt und mit Strahlfallen kombiniert, sodass Reflexe den Bereich, in dem das Fahrerauge erwartet wird, nicht erreichen. Alternativ werden Antireflexbeschichtungen verwendet und Strukturrauigkeiten genutzt, um die Reflexintensität zu vermindern.
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Das Verkippen der Komponenten kostet erheblich Bauraum, der in Automobilen begrenzt ist. Außerdem ist die Performance der Komponenten bei verkipptem Einbau in der Regel gemindert. Schichten und Strukturen verringern die erreichbare Intensität, die Reflexe bleiben in der Regel aber deutlich sichtbar und verringern den Kontrast erheblich.
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Zur Reduzierung von Reflexen kann das Head-Up-Display alternativ mit einer Abdeckanordnung zur Reflexionsminderung versehen werden, die eine Lamellenstruktur bzw. ein Gitter mit einer Vielzahl von Lamellen aufweist. Durch die Lamellen kann einfallendes Störlicht zu einem großen Teil blockiert werden.
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In diesem Zusammenhang beschreibt
DE 10 2014 214 510 A1 eine Anordnung zur Reflexionsminderung für eine Frontscheibenanzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Anordnung umfasst eine transparente Abdeckscheibe zum Schutz einer Projektionseinrichtung sowie ein Abschirmgitter mit flächigen senkrecht oder geneigt zu einer Oberfläche der Abdeckscheibe angeordneten Gitterelementen einer Gitterstruktur.
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Zur weiteren Verbesserung der Unterdrückung von Störlicht können anstelle einer starren Lamellenanordnung verstellbare Lamellen verwendet werden, deren Stellwinkel basierend auf der Kopfposition des Betrachters nachgeführt wird.
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Beispielsweise beschreibt
DE 10 2017 219 069 A1 eine Abdeckanordnung zur Reflexionsminderung für eine Blickfeldanzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Abdeckanordnung umfasst eine transparente Deckscheibe zum Schutz einer Projektionseinheit der Blickfeldanzeigevorrichtung und eine dynamische Abschirmstruktur, die mehrere entlang einer Oberfläche der Deckscheibe verteilte flächige Lamellen umfasst. Die Neigungswinkel der Lamellen zu einer Oberflächennormalen der Deckscheibe sind dynamisch einstellbar.
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Um eine niedrige Bauhöhe der Lamellenanordnung zu erzielen und eine geringe Auswirkung der Lamellenanordnung auf die wahrgenommene Bildqualität zu gewährleisten, müssen die Lamellen sehr dünn ausfallen. Eine typische Materialstärke der Lamellen liegt je nach Material im Bereich von 20 µm bis 30 µm. Für den Einsatz in der Praxis sind zuverlässige Lösungen für das dynamische Einstellen der Neigung der Lamellen erforderlich.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Lösungen für die Einstellung der Neigung der Lamellen einer Lamellenanordnung einer Abdeckanordnung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Abdeckanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist eine Abdeckanordnung auf:
- - eine Lamellenanordnung, wobei die Lamellenanordnung Endstücke mit dazwischen angeordneten elastischen Lamellen aufweist;
- - einen Rahmen, an dem die Endstücke befestigt sind; und
- - Verstellelemente, die eingerichtet sind, eine Neigung der Lamellen mittels einer elastischen Verformung der Lamellen einzustellen.
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Die Verstellelemente weisen jeweils zwei relativ zueinander bewegliche Lochleisten und eine Mehrzahl an von den Lochleisten gehaltenen und zwischen den Lamellen angeordneten Stellgliedern auf. Durch eine relative parallele Bewegung der Lochleisten in Längsrichtung werden alle Stellglieder synchron gekippt und wirken dabei auf die Lamellen. Da die Lamellen elastisch sind, verstellen sie sich entsprechend der Neigung der Stellglieder. Auf diese Weise wird durch eine einfache lineare eine simultane Einstellung der Neigung aller Lamellen erreicht.
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Elastische Lamellen sind beidseitig an ihren Enden an jeweiligen Endstücken befestigt. Um die Neigung der Lamellen einzustellen, werden die Lamellen durch Verstellelemente elastisch verformt. Die Verstellelemente sind dazu vorzugsweise benachbart zu den Endstücken angeordnet. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann auf eine aufwändige Mechanik zum Einstellen der Neigung verzichtet werden, sodass die Abdeckanordnung kostengünstig hergestellt werden kann und zudem wartungsarm ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine untere Lochleiste am Rahmen befestigt und eine obere Lochleiste ist beweglich angeordnet. Da die untere Lochleiste unterhalb der Lamellen angeordnet ist und somit für eventuelle Wartungsarbeiten oder Reparaturen nur schlecht zugänglich ist, ist es vorteilhaft, die untere Lochleiste fest zu montieren und nur die obere Lochleiste beweglich auszuführen. Selbstverständlich ist es aber ebenso möglich, nur die untere Lochleiste oder aber auch beide Lochleisten beweglich auszuführen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weisen die Stellglieder jeweils einen Grundkörper, einen unteren Fortsatz und einen oberen Fortsatz auf, wobei der untere Fortsatz und der obere Fortsatz in zugehörige Aussparungen der Lochleisten eingreifen. Auf diese Weise wird ohne das Erfordernis aufwändiger Scharniere eine bewegliche Verbindung zwischen den Stellgliedern und den Lochleisten realisiert.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Aussparungen der Lochleisten rechteckig ausgestaltet. Die rechteckige Ausgestaltung der Aussparungen sorgt im Zusammenspiel mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt des unteren und des oberen Fortsatzes dafür, dass die Stellglieder eine definierte Ausrichtung in Bezug auf die Lochleisten haben. Ein Verdrehen der Stellglieder relativ zu den Lochleisten ist nicht möglich.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Grundkörper eine konvexe Form auf. Zu diesem Zweck ist die der jeweiligen Lamelle abgewandte Seite des Grundkörpers vorzugsweise gekrümmt ausgestaltet. Durch die Krümmung kann der Grundkörper bei der Verstellung auf der Oberfläche der unteren Lochleiste abrollen, wodurch eine ruckfreie Verstellung gewährleistet ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung liegen die Lamellen jeweils am Grundkörper an. Durch das Anliegen der Lamellen am Grundkörper kann die Form der Lamellen in Querrichtung gezielt beeinflusst werden. Werden ebene Anlageflächen verwendet, so haben auch die Lamellen eine ebene Oberfläche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Abdeckanordnung einen Schrittmotor zum Bewegen zumindest einer der Lochleisten auf. Durch die Verwendung eines Schrittmotors wird eine sehr präzise Positionierung der bewegten Lochleiste und somit eine sehr präzise Einstellung der Neigung der Lamellen gewährleistet.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist zumindest eines der Endstücke federgespannt am Rahmen befestigt. Diese federgespannte Befestigung sorgt dafür, dass die Lamellen gespannt werden. Auf diese Weise sind die Lamellen vor Vibration geschützt. Zudem wird durch die federgespannte Befestigung ein Ausgleich von temperaturbedingten Änderungen der Längenausdehnung der Lamellen gewährleistet, sodass die Neigung der Lamellen auch bei schwankenden Temperaturen zuverlässig einstellbar ist.
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Vorzugsweise wird eine erfindungsgemäße Abdeckanordnung in einem Head-Up-Display für ein Fortbewegungsmittel eingesetzt, z.B. in einem Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug. Da die erfindungsgemäße Abdeckanordnung weniger empfindlich auf Vibrationen und Temperaturänderungen reagiert, ist sie für diesen Einsatzzweck besonders gut geeignet. Eine erfindungsgemäße Abdeckanordnung kann aber auch in anderen Anwendungsbereichen zum Einsatz kommen, bei denen eine Reflexionsvermeidung wünschenswert ist, beispielsweise in militärische Anwendungen, z.B. zur Reflexionsvermeidung für Zielfernrohre, oder zur Reflexionsvermeidung für Kameras und Überwachungskameras. Weiterhin lässt sich die erfindungsgemäße Lösung auch anwenden als Sichtschutz für Displays, d.h. als Privatsphärenfilter, oder als Sichtschutz für Fenster/Lichtkuppelfenster zur Helligkeitseinstellung.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch ein Head-Up-Display gemäß dem Stand der Technik für ein Kraftfahrzeug;
- 2 zeigt einen Lichtwellenleiter mit zweidimensionaler Vergrößerung;
- 3 zeigt schematisch ein Head-Up-Display mit Lichtwellenleiter;
- 4 zeigt schematisch ein Head-Up-Display mit Lichtwellenleiter in einem Kraftfahrzeug;
- 5 zeigt schematisch die Funktionsweise einer Abdeckanordnung mit Lamellen;
- 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer Abdeckanordnung;
- 7 zeigt eine Schrägansicht einer Lamellenanordnung;
- 8 zeigt eine Seitenansicht der Lamellenanordnung aus 7;
- 9 zeigt eine Integration der Lamellenanordnung aus 7 in eine Abdeckanordnung;
- 10 zeigt einen Schnitt durch die Abdeckanordnung aus 9;
- 11 veranschaulicht die Funktionsweise eines Verstellelements für die Lamellen der Lamellenanordnung; und
- 12 zeigt eine Mehrzahl von Stellgliedern, die durch einen gemeinsamen Anguss gruppiert sind.
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Figurenbeschreibung
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Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
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Zunächst soll anhand der 1 bis 4 der Grundgedanke eines Head-Up-Displays mit Lichtwellenleiter dargelegt werden.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines herkömmlichen Head-Up-Displays für ein Kraftfahrzeug. Das Head-Up-Display weist eine Anzeigevorrichtung 1 mit einer bildgebenden Einheit 10 und einer Optikeinheit 14 auf. Von einem Anzeigeelement 11 geht ein Strahlenbündel SB1 aus, welches von einem Faltspiegel 21 auf einen gekrümmten Spiegel 22 reflektiert wird, der es in Richtung einer Spiegeleinheit 2 reflektiert. Die Spiegeleinheit 2 ist hier als Windschutzscheibe 20 des Kraftfahrzeugs dargestellt. Von dort gelangt das Strahlenbündel SB2 in Richtung eines Auges eines Betrachters 3.
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Der Betrachter 3 sieht ein virtuelles Bild VB, welches sich außerhalb des Kraftfahrzeugs oberhalb der Motorhaube oder sogar vor dem Kraftfahrzeug befindet. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit 14 und Spiegeleinheit 2 ist das virtuelle Bild VB eine vergrößerte Darstellung des vom Anzeigeelement 11 angezeigten Bildes. Hier sind symbolisch eine Geschwindigkeitsbegrenzung, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Navigationsanweisungen dargestellt. So lange sich das Auge des Betrachters 3 innerhalb einer durch ein Rechteck angedeuteten Eyebox 4 befindet, sind alle Elemente des virtuellen Bildes VB für den Betrachter 3 sichtbar. Befindet sich das Auge des Betrachters 3 außerhalb der Eyebox 4, so ist das virtuelle Bild VB für den Betrachter 3 nur noch teilweise oder gar nicht sichtbar. Je größer die Eyebox 4 ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter bei der Wahl seiner Sitzposition.
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Die Krümmung des gekrümmten Spiegels 22 ist an die Krümmung der Windschutzscheibe 20 angepasst und sorgt dafür, dass die Bildverzeichnung über die gesamte Eyebox 4 stabil ist. Der gekrümmte Spiegel 22 ist mittels einer Lagerung 221 drehbar gelagert. Die dadurch ermöglichte Drehung des gekrümmten Spiegels 22 ermöglicht ein Verschieben der Eyebox 4 und somit eine Anpassung der Position der Eyebox 4 an die Position des Betrachters 3. Der Faltspiegel 21 dient dazu, dass der vom Strahlenbündel SB1 zurückgelegte Weg zwischen Anzeigeelement 11 und gekrümmtem Spiegel 22 lang ist, und gleichzeitig die Optikeinheit 14 dennoch kompakt ausfällt. Die bildgebende Einheit 10 und die Optikeinheit 14 werden durch ein Gehäuse 15 mit einer transparenten Abdeckscheibe 23 gegen die Umgebung abgegrenzt. Die optischen Elemente der Optikeinheit 14 sind somit beispielsweise gegen im Innenraum des Fahrzeugs befindlichen Staub geschützt. Auf der Abdeckscheibe 23 kann sich weiterhin eine optische Folie bzw. ein Polarisator 24 befinden. Das Anzeigeelement 11 ist typischerweise polarisiert und die Spiegeleinheit 2 wirkt wie ein Analysator. Zweck des Polarisators 24 ist es daher, die Polarisation zu beeinflussen, um eine gleichmäßige Sichtbarkeit des Nutzlichts zu erzielen. Eine auf der Abdeckscheibe 23 angeordnete Abdeckanordnung 25 dient dazu, das über die Grenzfläche der Abdeckscheibe 23 reflektierte Licht sicher zu absorbieren, sodass keine Blendung des Betrachters hervorgerufen wird. Außer dem Sonnenlicht SL kann auch das Licht einer anderen Störlichtquelle 5 auf das Anzeigeelement 11 gelangen. In Kombination mit einem Polarisationsfilter kann der Polarisator 24 zusätzlich auch genutzt werden, um einfallendes Sonnenlicht SL zu reduzieren.
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2 zeigt in schematischer räumlicher Darstellung einen Lichtwellenleiter 6 mit zweidimensionaler Vergrößerung. Im unteren linken Bereich erkennt man ein Einkoppelhologramm 63, mittels dessen von einer nicht dargestellten bildgebenden Einheit kommendes Licht L1 in den Lichtwellenleiter 6 eingekoppelt wird. In diesem breitet es sich in der Zeichnung nach rechts oben aus, entsprechend dem Pfeil L2. In diesem Bereich des Lichtwellenleiters 6 befindet sich ein Falthologramm 61, das ähnlich wie viele hintereinander angeordnete teildurchlässige Spiegel wirkt, und ein in Y-Richtung verbreitertes, sich in X-Richtung ausbreitendes Lichtbündel erzeugt. Dies ist durch drei Pfeile L3 angedeutet. In dem sich in der Abbildung nach rechts erstreckenden Teil des Lichtwellenleiters 6 befindet sich ein Auskoppelhologramm 62, welches ebenfalls ähnlich wie viele hintereinander angeordnete teildurchlässige Spiegel wirkt, und durch Pfeile L4 angedeutet Licht in Z-Richtung nach oben aus dem Lichtwellenleiter 6 auskoppelt. Hierbei erfolgt eine Verbreiterung in X-Richtung, sodass das ursprüngliche einfallende Lichtbündel L1 als in zwei Dimensionen vergrößertes Lichtbündel L4 den Lichtwellenleiter 6 in einer Lichtrichtung La verlässt.
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3 zeigt in räumlicher Darstellung ein Head-Up-Display mit drei Lichtwellenleitern 6R, 6G, 6B, die übereinanderliegend angeordnet sind und für je eine Elementarfarbe Rot, Grün und Blau stehen. Sie bilden gemeinsam den Lichtwellenleiter 6. Die in dem Lichtwellenleiter 6 vorhandenen Hologramme 61, 62, 63 sind wellenlängenabhängig, sodass jeweils ein Lichtwellenleiter 6R, 6G, 6B für eine der Elementarfarben verwendet wird. Oberhalb des Lichtwellenleiters 6 sind schematisch eine bildgebende Einheit 10 und eine Optikeinheit 14 dargestellt.
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Die Optikeinheit 14 weist einen Spiegel 16 auf, der das von der bildgebenden Einheit 10 erzeugte und von der Optikeinheit 14 geformte Licht in Richtung des jeweiligen Einkoppelhologramms 63 umlenkt. Die bildgebende Einheit 10 weist drei Lichtquellen 17R, 17G, 17B für die drei Elementarfarben auf. Man erkennt, dass die gesamte dargestellte Einheit eine im Vergleich zu ihrer lichtabstrahlenden Fläche geringe Gesamtbauhöhe aufweist.
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4 zeigt ein Head-Up-Display in einem Kraftfahrzeug ähnlich zu 1, hier allerdings in räumlicher Darstellung und mit einem Lichtwellenleiter 6. Man erkennt die schematisch angedeutete bildgebende Einheit 10, die ein paralleles Strahlenbündel SB1 erzeugt, welches mittels der Spiegelebene 623 in den Lichtwellenleiter 6 eingekoppelt wird. Die Optikeinheit ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Mehrere Spiegelebenen 622 reflektieren jeweils einen Teil des auf sie auftreffenden Lichts Richtung Windschutzscheibe 20, der Spiegeleinheit 2. Von dieser wird das Licht Richtung Betrachter 3 reflektiert. Der Betrachter 3 sieht ein virtuelles Bild VB über der Motorhaube bzw. in noch weiterer Entfernung vor dem Kraftfahrzeug. Auch bei dieser Technologie ist die gesamte Optik in einem Gehäuse verbaut, dass von einer transparenten Abdeckung gegen die Umgebung abgegrenzt ist und eine Abdeckanordnung zur Vermeidung von Störlicht aufweist.
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5 zeigt schematisch die Funktionsweise einer Abdeckanordnung 25 mit einstellbaren Lamellen 256. Dargestellt ist ein Querschnitt durch die Abdeckanordnung 25, die in diesem Beispiel zusammen mit der Abdeckscheibe 23 in das Gehäuse 15 integriert und oberhalb eines Lichtwellenleiters 6 angeordnet ist. Eine bildgebende Einheit 10 koppelt ein Lichtbündel L1 in den Lichtwellenleiter 6 ein. An dessen oberer Begrenzungsfläche 601 treten vervielfachte Lichtbündel L4 unter einem Hauptrichtungswinkel α aus. Die durch den Hauptrichtungswinkel α definierte Lichtrichtung La weicht von der Richtung N der Normalen des Lichtwellenleiters 6 bzw. des Gehäuses 15 ab. Die Lichtbündel L4 werden von der als Spiegeleinheit 2 dienenden Windschutzscheibe 20 reflektiert und gelangen in das Auge des Betrachters 3, der somit ein virtuelles Bild VB sieht. Dieses ist hier aus Platzgründen unverhältnismäßig nahe an der Windschutzscheibe 20 angedeutet. Die Abdeckanordnung 25 umfasst eine Lamellenanordnung 250 mit einer Vielzahl schräggestellter Lamellen 256, die entsprechend der Lichtrichtung La ausgerichtet sind, d.h. deren Neigungswinkel β an die Lichtrichtung La angepasst ist. Der Neigungswinkel β ist mittels eines nicht dargestellten Einstellelements einstellbar. Zum Verfolgen einer Position des Betrachters 3 kann ein Eye-Tracking-System 26 verwendet werden.
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6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Abdeckanordnung 25 aus 5. Zu sehen ist von außen einfallendes Sonnenlicht SL als Störlicht. Dieses kann im Wesentlichen nur in demselben Winkel einfallen, in dem auch die Lamellen 256 geneigt sind. Es wird von den Lamellen 256 daher absorbiert, nachdem es von der Abdeckscheibe 23 reflektiert worden ist.
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7 und 8 zeigen eine Schrägansicht und eine Seitenansicht einer Lamellenanordnung 250. Die Lamellenanordnung 250 weist eine erste Zahnstange 251 mit einer Mehrzahl von Zähnen 252 und eine auf der ersten Zahnstange 251 angeordnete erste Deckelzahnleiste 253 mit einer Mehrzahl von Zähnen 252 auf. Die Lamellenanordnung 250 weist zudem eine zweite Zahnstange 254 mit einer Mehrzahl von Zähnen 252 und eine auf der zweiten Zahnstange 254 angeordnete zweite Deckelzahnleiste 255 mit einer Mehrzahl von Zähnen 252 auf. Zwischen den Zähnen 252 der Zahnstangen 251, 254 und der Deckelzahnleisten 253, 255 sind eine Mehrzahl von Lamellen 256 befestigt. Insbesondere können die Zahnstangen 251, 254, die Deckelzahnleisten 253, 255 und die Lamellen 256 miteinander verklebt sein und ein erstes Endstück 258 und ein zweites Endstück 259 bilden. Vorzugsweise werden die Lamellen 256 durch eine Kunststofffolie gebildet, z.B. eine Polyimidfolie. Für die Befestigung von Stützleisten für die Montage in einer Abdeckanordnung weisen die erste Zahnstange 251 und die zweite Zahnstange 254 Befestigungsabschnitte 257 auf.
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9 zeigt eine Integration der Lamellenanordnung 250 aus 7 in eine Abdeckanordnung 25. Die Abdeckanordnung 25 weist einen Rahmen 30 auf, auf dem die beiden Endstücke 258, 259 befestigt werden können. Im dargestellten Beispiel wird das erste Endstück 258 mit einer ersten Stützleiste 31 auf dem Rahmen 30 befestigt, beispielsweise durch Verklebung oder Verschraubung, und bildet so ein Festlager für die Lamellen 256. Alternativ kann auf die erste Stützleiste 31 verzichtet und das erste Endstück 258 direkt auf dem Rahmen 30 befestigt werden. Das zweite Endstück 259 wird hingegen federgespannt befestigt und bildet ein Loslager für die Lamellen 256. Dazu wird das zweite Endstück 259 zunächst mit einer zweiten Stützleiste 32 verschraubt, verstiftet oder verklebt. Die Einheit aus zweitem Endstück 259 und zweiter Stützleiste 32 wird auf den Rahmen 30 aufgelegt und mit Federn 33 niedergehalten. Im dargestellten Beispiel werden zwei Federn 33 verwendet, es kann aber auch eine andere Anzahl Federn 33 genutzt werden. Anstelle von Federn 33 können zudem auch andere Möglichkeiten zum Niederhalten herangezogen werden, z.B. seitliche Führungen für die zweite Stützleiste 32 oder eine bewegliche Befestigung unter Verwendung von Langlöchern in der zweiten Stützleiste 32. Die Lamellen 256 werden im Anschluss durch Zugfedern 34 gespannt, die an Befestigungspunkten 35 der zweiten Stützleiste 32 und des Rahmens 30 befestigt sind. Im dargestellten Beispiel werden fünf Zugfedern 34 verwendet, es kann aber auch eine andere Anzahl Zugfedern 34 genutzt werden. Zum Verstellen der Neigung der Lamellen 256 weist die Abdeckanordnung 25 Verstellelemente 36 auf, die durch Schrittmotoren 37 betätigt werden.
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10 zeigt einen Schnitt durch die Abdeckanordnung 25 aus 9 entlang der Linie A-A. Die zweite Stützleiste 32 ist mittels einer Schraube 320 mit der der zweiten Zahnstange 254 verschraubt. Wie beschrieben bilden die zweite Zahnstange 254 und die zweite Deckelzahnleiste 255 durch die Verklebung eine Einheit. Die zweite Stützleiste 32 umgreift bei der dargestellten Ausführungsform die zweite Deckelzahnleiste 255. Zu diesem Zweck weist die zweite Stützleiste 32 einen übergreifenden Abschnitt 321 auf. Die Zugkraft der Zugfedern 34 wird in die steife zweite Stützleiste 32 übertragen. Die Kraft überträgt sich einerseits über die Verhakung auf die zweite Deckelzahnleiste 255 und über die Verschraubung auf die zweite Zahnstange 254. Dadurch wird die Verklebung der Lamellen 256 im Sandwich zentral belastet. Die Federn ziehen in der Mitte der Lamellen 256. Die daraus resultierende Spannung der Lamellen 256 schützt die Lamellen 256 vor Vibration. Zudem wird durch die federgespannte Befestigung ein Ausgleich von temperaturbedingten Änderungen der Längenausdehnung der Lamellen 256 gewährleistet.
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Wie in 10 gut zu sehen ist, umfasst das Verstellelement 36 eine untere Lochleiste 360, eine obere Lochleiste 361 und eine Mehrzahl von Stellgliedern 362. Jeder Lamelle 256 ist dabei ein Stellglied 362 des Verstellelements 36 zugeordnet. Die Stellglieder 362 weisen jeweils einen Grundkörper 3620 sowie einen unteren Fortsatz 3621 und einen oberen Fortsatz 3622 auf. Der untere Fortsatz 3621 greift in eine zugeordnete Aussparung 3600 der unteren Lochleiste 360 ein, der obere Fortsatz 3622 in eine zugeordnete Aussparung 3610 der oberen Lochleiste 361. Die Aussparungen 3600, 3610 der Lochleisten 360, 361 sind vorzugsweise rechteckig ausgestaltet. Die rechteckige Ausgestaltung sorgt im Zusammenspiel mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt des unteren Fortsatzes 3621 und des oberen Fortsatzes 3622 dafür, dass die Stellglieder 362 eine definierte Ausrichtung in Bezug auf die Lochleisten 360, 361 haben und ein Verdrehen der Stellglieder 362 relativ zu den Lochleisten 360, 361 nicht möglich ist.
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Einer der ersten Montageschritte der Abdeckanordnung 25 besteht darin, dass die untere Lochleiste 360 fest mit dem Rahmen 30 verbunden wird. Danach wird die Lamellenanordnung 250 aufgelegt und die Lamellen 256 werden wie oben beschrieben gespannt. Nun werden die Stellglieder 362 so zwischen die gespannten Lamellen 256 platziert, dass ihr unterer Fortsatz 3621 jeweils in die zugehörige Aussparung 3600 der unteren Lochleiste 360 eingreift. Dazu ist es vorteilhaft, wenn Gruppen von Stellgliedern 362 oder sogar alle Stellglieder 362 durch einen gemeinsamen Anguss gruppiert sind. Dieser kann beispielsweise seitlich am oberen Ende des Grundkörpers 3620 angeordnet sein. Im Anschluss wird die obere Lochleiste 361 derart aufgesetzt, dass der obere Fortsatz 3622 der Stellglieder 362 jeweils in die zugehörige Aussparung 3610 der oberen Lochleiste 361 eingreift. Schließlich werden die Stellglieder 362 durch Abbrechen des Angusses separiert. Die untere Lochleiste 360 ist vorzugsweise derart auf dem Rahmen 30 angeordnet, dass die Lamellen 256 nach der Montage jeweils an einer Seite des Grundkörpers 3620 anliegen. Durch das Anliegen der Lamellen 256 am Grundkörper 3620 kann die Form der Lamellen 256 in Querrichtung gezielt beeinflusst werden. Wenn der Grundkörper 3620 in dem Bereich, in dem die zugehörige Lamelle 256 anliegt, eben ausgestaltet ist, so hat auch die Lamelle 256 eine ebene Oberfläche.
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11 veranschaulicht die Funktionsweise des Verstellelements 36 für die Lamellen der Lamellenanordnung. Die untere Lochleiste 360 ist fest auf dem Rahmen 30 angeordnet. Zum Einstellen der Neigung wird die obere Lochleiste 361 durch den Schrittmotor horizontal in Längsrichtung, parallel zur unteren Lochleiste 360 verschoben. Diese Verschiebung ist in 11 durch den Doppelpfeil angedeutet. Durch die Verschiebung werden zugleich alle Stellglieder 362 gekippt. Da die Lamellen elastisch sind, verstellen sie sich entsprechend der Neigung der Stellglieder 362. Vorzugsweise weisen die Grundkörper 3620 der Stellglieder 362 eine konvexe Form auf. Zu diesem Zweck kann bevorzugt die der jeweiligen Lamelle abgewandte Seite des Grundkörpers 3620 gekrümmt ausgestaltet sein. Durch die Krümmung kann der Grundkörper 3620 bei der Verstellung auf der Oberfläche der unteren Lochleiste 360 abrollen, wodurch eine ruckfreie Verstellung gewährleistet ist. Die Stellglieder 362 bzw. die Grundkörper 3620 der Stellglieder 362 sind zudem so ausgestaltet, dass die Lamellen auf den Stellgliedern 362 gleiten können. Auf diese Weise ist die Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen den Stellgliedern 362 und den Lamellen gewährleistet, sodass eine Beschädigung der Lamellen, auch über einen langen Zeitraum, verhindert wird.
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12 zeigt eine Mehrzahl von Stellgliedern 362, die zum Zwecke einer einfachen Montage zwischen der unteren Lochleiste 360 und der oberen Lochleiste 361 durch einen gemeinsamen Anguss 3623 gruppiert sind. Der Anguss 3623 ist seitlich am oberen Ende des Grundkörpers 3620 angeordnet, sodass die Reste des Angusses 3623 nach dem Abbrechen die Lamellen nicht berühren. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Lamellen nicht beschädigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anzeigevorrichtung
- 2
- Spiegeleinheit
- 3
- Betrachter
- 4
- Eyebox
- 5
- Störlichtquelle
- 6, 6R, 6G, 6B
- Lichtwellenleiter
- 601
- Obere Begrenzungsfläche
- 61
- Falthologramm
- 62
- Auskoppelhologramm
- 622
- Spiegelebene
- 623
- Spiegelebene
- 63
- Einkoppelhologramm
- 10
- Bildgebende Einheit
- 11
- Anzeigeelement
- 14
- Optikeinheit
- 15
- Gehäuse
- 16
- Spiegel
- 17R, 17G
- Lichtquelle
- 17B
-
- 20
- Windschutzscheibe
- 21
- Faltspiegel
- 22
- Gekrümmter Spiegel
- 221
- Lagerung
- 23
- Abdeckscheibe
- 24
- Optische Folie/Polarisator
- 25
- Abdeckanordnung
- 250
- Lamellenanordnung
- 251
- Erste Zahnstange
- 252
- Zahn
- 253
- Erste Deckelzahnleiste
- 254
- Zweite Zahnstange
- 255
- Zweite Deckelzahnleiste
- 256
- Lamelle
- 257
- Befestigungsabschnitt
- 258
- Erstes Endstück
- 259
- Zweites Endstück
- 26
- Eye-Tracking-System
- 30
- Rahmen
- 31
- Erste Stützleiste
- 32
- Zweite Stützleiste
- 320
- Schraube
- 321
- Übergreifender Abschnitt
- 33
- Feder
- 34
- Zugfeder
- 35
- Befestigungspunkt
- 36
- Verstellelement
- 360
- Untere Lochleiste
- 3600
- Aussparung
- 361
- Obere Lochleiste
- 3610
- Aussparung
- 362
- Stellglied
- 3620
- Grundkörper
- 3621
- Unterer Fortsatz
- 3622
- Oberer Fortsatz
- 3623
- Anguss
- 37
- Schrittmotor
- α
- Hauptrichtungswinkel
- β
- Neigungswinkel
- L1...L4
- Licht
- Lα
- Lichtrichtung
- N
- Normale
- SB1, SB2
- Strahlenbündel
- SL
- Sonnenlicht
- VB
- Virtuelles Bild
