DE112016003971B4

DE112016003971B4 - Displayvorrichtung

Info

Publication number: DE112016003971B4
Application number: DE112016003971.9T
Authority: DE
Inventors: Yoshimasa Osumi; Yuji Hirose; Keiichiro Tanaka; Toshinori Yamasue
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2023-07-20
Anticipated expiration: 2036-08-12
Also published as: JP6551068B2; JP2017049420A; CN107850789B; TW201712300A; US10841987B2; CN107850789A; WO2017038424A1; US20180146519A1; DE112016003971T5

Abstract

Displayvorrichtung (1), welche zur Darstellung eines Bildes innerhalb eines Fahrzeugs (2) konfiguriert ist und innerhalb des Fahrzeugs (2) als interne Komponente eingebaut ist, wobei die Displayvorrichtung (1) umfasst:
eine Lichtquelle (10), die so konfiguriert ist, dass sie Licht emittiert, und
ein Lichtführungselement (11), das so konfiguriert ist, dass es von der Lichtquelle (10) einfallendes Licht führt,
wobei das Lichtführungselement (11) umfasst:
eine Emissionsoberfläche (13), die so konfiguriert ist, dass sie einfallendes Licht aussendet, und
eine Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten (15), die so konfiguriert sind, dass sie den Weg des einfallendes Lichts in Richtung Emissionsoberfläche (13) verändern, wodurch bewirkt wird, dass das ausgesendete Licht an einem Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie außerhalb des Lichtführungselements (11) derart konvergiert, dass das ausgesendete Licht von dem Konvergenzpunkt oder der Konvergenzlinie außerhalb des Lichtführungselements (11) ausstrahlt, so dass ein dreidimensionales Bild in einem Raum außerhalb des Lichtführungselements (11) gebildet wird, welches an einer Position ist, die sich von der Emissionsoberfläche (13) unterscheidet, und welches an einer Position getrennt von der Emissionsoberfläche (13) wahrgenommen wird.

Description

BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Displayvorrichtung zur Darstellung eines Bildes, welche als interne Komponente eines Beförderungsmittels, wie beispielsweise eines Automobils, dient.
HINTERGRUND
Es können eine Vielzahl verschiedener Kontrollleuchten in einem Armaturenbrett innerhalb eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Personenkraftwagens, vorliegen, um Anzeigen bezüglich des Fahrzeugzustands bereitzustellen. Die durch die Anordnung der Kontrollleuchten bereitgestellten Warnhinweise werden ungeachtet der Bedeutung der darzustellenden Information üblicherweise in kleinen schwer zu erkennenden Bereichen gezeigt. Eine derartige Darstellung kann daher problematisch sein.
Zum Beispiel offenbart die Japanische Patentveröffentlichung JP 2006 - 214 757 A eine Fahrzeug-Displayvorrichtung, die mit einer Warnanzeigeeinheit und einer Multifunktionsanzeigeeinheit ausgestattet ist; die Warnanzeigeeinheit listet sämtliche Warnhinweise, welche darauf dargestellt werden können, einzeln auf, während die Multifunktionsanzeigeeinheit Details bezüglich der Vielzahl an Warnhinweisen darstellen kann. Die Fahrzeug-Displayvorrichtung zeigt den relevanten Warnhinweis auf der Warnanzeigeeinheit, wenn die Details des Warnhinweises auf der Multifunktionsanzeigeeinheit gezeigt werden.
Weiterer Stand der Technik wird durch die Druckschrift US 2011 / 0 255 303 Al gebildet, welche eine lichtemittierende Vorrichtung offenbart, die einen Lichtleiter enthält. Der Lichtleiter enthält einen Lichtleiterbereich und eine Anordnung von Kopplungslichtleitern. In Absatz [0493]ff. der US 2011 / 0 255 303 A1 wird ein Darstellungsverfahren nach der Stereoskopie beschrieben.
Technisches Problem
Jedoch können in Anbetracht der großen Vielfalt an Inhalten, wie beispielsweise der Kontrollleuchten, die auf dem Armaturenbrett dargestellt werden können, das Armaturenbrett und die einzelnen Kontrollleuchten so dimensioniert und positioniert sein, dass sie kaum zu erkennen sind. Die Auswahl der Größe und Position, welche die Erkennbarkeit der Kontrollleuchten und dergleichen verbessert, kann dann zu einem begrenzten Gestaltungsspielraum des Armaturenbretts führen. Trotz der Bereitstellung der in der Japanischen Patentveröffentlichung JP 2006 - 214 757 A beschriebenen Fahrzeug-Displayvorrichtung mit einem mit einer Multifunktionsanzeigeeinheit, welche Details darstellen kann, und einer Warnanzeigeeinheit, welche die Vielzahl an Warnhinweisen, die darauf einzeln dargestellt werden können, auflistet, bestehen immer noch Einschränkungen bezüglich der Gestaltungsmöglichkeiten des Armaturenbretts.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Displayvorrichtung als interne Komponente bereitzustellen, wobei die Displayvorrichtung mit einem Lichtführungselement ausgestattet ist, das imstande ist, den Lichtweg zu verändern, um extern ein Bild zu bilden, wodurch die Flexibilität der Gestaltungsmöglichkeiten anderer Komponenten in einem Armaturenbrett und dergleichen sowie die Sichtbarkeit verbessert werden. Diese Aufgabe wird durch eine Displayvorrichtung gemäß Anspruch 1 und 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert. Aspekte der Erfindung sind nachfolgend aufgeführt.
ÜBERBLICK
Eine hierin beschriebene Displayvorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung ist so konfiguriert, dass sie ein Bild innerhalb eines Fahrzeugs zeigt und innerhalb des Fahrzeugs als interne Komponente eingebaut ist. Die Displayvorrichtung umfasst: eine Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie Licht emittiert, und ein Lichtführungselement, das so konfiguriert ist, dass es von der Lichtquelle einfallendes Licht führt, wobei das Lichtführungselement umfasst: eine Emissionsoberfläche, die so konfiguriert ist, dass sie einfallendes Licht aussendet, und eine Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten, die so konfiguriert sind, dass sie den Weg des einfallendes Lichts in Richtung Emissionsoberfläche verändern, wodurch bewirkt wird, dass das ausgesendete Licht an einem Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie außerhalb des Lichtführungselements konvergiert oder von einem Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie außerhalb des Lichtführungselements ausstrahlt und dadurch ein Bild außerhalb des Lichtführungselements bildet.
In der hierin beschriebenen Displayvorrichtung sind die lichtfokussierenden Abschnitte so konfiguriert, dass ein Bild auf einer virtuellen Ebene schräg oder orthogonal zu der Emissionsoberfläche gebildet wird.
In der hierin beschriebenen Displayvorrichtung ist das Lichtführungselement im oberen Bereich eines Armaturenbretts angeordnet, wobei die Emissionsoberfläche nach oben orientiert ist, und die lichtfokussierenden Abschnitte bilden ein Bild oberhalb des Armaturenbretts.
In der hierin beschriebenen Displayvorrichtung ist das Lichtführungselement zur Anordnung auf einer Fensterfläche des Fahrzeugs konfiguriert, wobei die Emissionsoberfläche in Richtung Innenraum des Fahrzeugs orientiert ist.
In der hierin beschriebenen Displayvorrichtung ist das Lichtführungselement zur Anordnung auf einer internen Komponente des Fahrzeugs, einschließlich Handschuhfach, Mittelkonsole, Armlehne, Türverkleidung, Containerverkleidung und/oder Vordersitz, konfiguriert.
In der hierin beschriebenen Displayvorrichtung sind die lichtfokussierenden Abschnitte so konfiguriert, dass ein Bild an einer Position gebildet wird, die von einem Fahrersitz aus sichtbar ist.
In der hierin beschriebenen Displayvorrichtung sind die lichtfokussierenden Abschnitte so konfiguriert, dass ein Bild an einer Position gebildet wird, die von einem Sitz hinter dem Fahrersitz aus sichtbar ist.
In der hierin beschriebenen Displayvorrichtung sind die lichtfokussierenden Abschnitte so konfiguriert, dass ein Bild gebildet wird, welches zur Darstellung des Fahrzeugzustands, des Fahrgastzustands und/oder den Fahrzeugbetriebszustands dient.
Eine hierin beschriebene Displayvorrichtung kann in ein Beförderungsmittel eingebaut und so konfiguriert sein, dass sie ein Bild innerhalb des Beförderungsmittels zeigt, wobei die Displayvorrichtung umfasst: eine Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie Licht emittiert, und ein Lichtführungselement, das so konfiguriert ist, dass es von der Lichtquelle einfallendes Licht führt, wobei das Lichtführungselement umfasst: eine Emissionsoberfläche, die so konfiguriert ist, dass sie einfallendes Licht aussendet, und eine Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten, die so konfiguriert sind, dass sie den Weg des einfallendes Lichts in Richtung Emissionsoberfläche verändern, wodurch bewirkt wird, dass das ausgesendete Licht an einem Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie außerhalb des Lichtführungselements konvergiert oder von einem Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie außerhalb des Lichtführungselements ausstrahlt und dadurch ein Bild außerhalb des Lichtführungselements bildet.
Die hierin beschriebene Displayvorrichtung ist imstande, ein Bild darzustellen, welches innerhalb eines Beförderungsmittels, wie beispielsweise eines Personenwagens, gebildet wird.
Wirkungen
Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden als interne Komponenten bereitgestellt und umfassen eine Lichtquelle und ein Lichtführungselement, und das Lichtführungselement verwendet von der Lichtquelle eintretendes Einfallslicht, um extern ein Bild zu bilden. Hierdurch kann die Displayvorrichtung Darstellungsinhalte, wie beispielsweise verschiedene Kontrollleuchten und dergleichen, außerhalb der Vorrichtung und zum Beispiel in einem Raum oberhalb eines Armaturenbretts darstellen. Dem entsprechend weist die Displayvorrichtung Vorteile auf, indem sie beispielsweise die Gestaltung anderer interner Komponenten ermöglicht, ohne dass diese zum Beispiel durch die Konstruktion des Armaturenbretts nachteilig eingeschränkt werden, und die Einschränkungen der Gestaltung anderer Komponenten reduziert, wobei gleichzeitig eine bessere Sichtbarkeit bereitgestellt wird.
Figurenliste

1 dient der Beschreibung einer Displayvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und zeigt schematisch die Displayvorrichtung zusammen mit einem in einem Raum gebildeten Bild;
2 ist eine konzeptionelle Darstellung, welche einen Querschnitt der Displayvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und einen Lichtweg zeigt;
3 ist eine konzeptionelle Darstellung, welche einen Querschnitt der Displayvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und einen Lichtweg zeigt;
4 ist eine schematische Ansicht, welche den Bereich um den Fahrersitz herum in einem Fahrzeug darstellt, das mit einer Displayvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als darin eingebaute interne Komponente ausgestattet ist;
5 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Bereich um den Fahrersitz herum mit einem Fahrer in einem Fahrzeug darstellt, das mit einer Displayvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als darin eingebaute interne Komponente ausgestattet ist;
6A und 6B sind schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einer Emissionsoberfläche der Displayvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einem Bild;
7 ist eine schematische Ansicht, welche den Bereich in der Nähe des Fahrersitzes in einer Fahrzeugkabine darstellt, das mit einer Displayvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als darin eingebaute interne Komponente ausgestattet ist;
8 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Bereich um den Fahrersitz herum mit einem Fahrer in einem Fahrzeug darstellt, das mit einer Displayvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als darin eingebaute interne Komponente ausgestattet ist; und
9 ist eine schematische Ansicht, welche den Bereich in der Nähe des hinteren Beifahrersitzes in einer Fahrzeugkabine darstellt, das mit einer Displayvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als darin eingebaute interne Komponente ausgestattet ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die folgenden Arbeitsbeispiele lediglich Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen und den technischen Charakter der vorliegenden Erfindung in keiner Weise einschränken.
Die Displayvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung fokussiert Licht in einem Raum innerhalb eines Beförderungsmittels, wie beispielsweise eines Personenwagens, und erzeugt ein Bild darin. Zunächst wird das Prinzip der Erzeugung eines Bildes in einem Raum beschrieben. 1 dient der Beschreibung einer Displayvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und veranschaulicht schematisch die Displayvorrichtung zusammen mit einem in einem Raum gebildeten Bild. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen Skizzen oder schematische Ansichten darstellen, um eine einfache und leicht verständliche Beschreibung zu ermöglichen. Ebenso enthalten in einigen Fällen die Zeichnungen, auf die in der Beschreibung Bezug genommen wird, Elemente, die hinsichtlich der horizontalen und vertikalen Proportionen oder der Abstände zwischen Komponenten nicht maßstabsgetreu dargestellt sind.
Die lichtempfangende Vorrichtung 1 ist mit einer Lichtquelle 10, welche Licht emittiert, und einer Lichtführungsplatte 11 (Lichtführungselement), welche das von der Lichtquelle 10 einfallende Licht führt, ausgestattet. Die Lichtquelle 10 kann so konfiguriert sein, dass sie ein lichtemittierendes Element, wie beispielsweise eine LED, verwendet, wobei das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht in die Lichtführungsplatte 11 eintritt. Die Lichtführungsplatte 11 kann aus einem flexiblen Dünnschichtmaterial oder einer härtbaren Platte unter Verwendung eines transparenten Harzes mit hohem Brechungsindex, wie beispielsweise Polycarbonat (PC)-Harz oder Polymethylmethacrylat (PMMA)-Harz, oder unter Verwendung eines anorganischen Materials, wie beispielsweise Glas, in rechteckiger plattenartiger Form ausgebildet sein. Hierbei bezeichnet „plattenartig“ einen Gegenstand, der in der Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) kürzer (dünner) ist als in der planaren Richtung, die sich in zwei Dimensionen (XY-Ebene) orthogonal zu der Dickenrichtung ausbreitet. Das heißt, während die Lichtführungsplatte 11 ein rechteckiges Parallelepiped ist, beträgt ihre Länge in der Dickenrichtung (Z-Achsen-Richtung) weniger als die Länge in einer Ebene, die sich in zwei Dimensionen ausbreitet und durch die Längsrichtung (X-Achsen-Richtung) und Querrichtung (Y-Achsen-Richtung) gebildet wird.
Die Lichtquelle 10 ist an einer Stirnfläche in Längsrichtung der Lichtführungsplatte 11 angebracht. Das heißt, eine der Oberflächen, welche die kurze Seite des Rechtecks in der Dickenrichtung bilden, ist die Einfallsstirnfläche 12, durch die das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht eintritt. Die Lichtführungsplatte 11 bewirkt, dass von der Stirnfläche aus eintretendes Licht sich in planarer Form ausbreitet. Die plattenartige Lichtführungsplatte 11 umfasst eine Emissionsoberfläche 13, die so konfiguriert ist, dass sie von der Lichtquelle 10 eintretendes Einfallslicht emittiert, und eine rückseitige Oberfläche 14 auf der anderen Seite in Bezug auf die Emissionsoberfläche 13.
In der folgenden Beschreibung wird gegebenenfalls das rechteckige Koordinatensystem und insbesondere das rechtshändige Koordinatensystem aus X-Achse, Y-Achse und Z-Achse verwendet. Die X-Achse ist die Querrichtung der Lichtführungsplatte 11, d.h., die Richtung entlang der kurzen Seite des Rechtecks. Die Y-Achse ist die Längsrichtung der Lichtführungsplatte 11, d.h., die Richtung entlang der langen Seite des Rechtecks, wobei die Richtung von der Einfallsstimfläche 12 zu der Stirnfläche hin, die der Einfallsstimfläche gegenüberliegt, die positive Richtung ist. Die Z-Achse ist die Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 11, wobei die Richtung von der rückseitigen Oberfläche 14 zu der Emissionsoberfläche 13 die positive Richtung ist. Die Lichtführungsplatte 11 kann in einer nicht-planaren Art und Weise verwendet werden, d.h., sie kann für ihren Einsatz gebogen werden. In diesem Fall kann die Oberfläche, welche den Hauptanteil der Emissionsoberfläche 13 umfasst, oder eine benachbarte Oberfläche als Bezugsfläche für die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse dienen.
Auf der rückseitigen Oberfläche 14 der Lichtführungsplatte 11 sind eine Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15 ausgebildet; in den Zeichnungen sind die lichtfokussierenden Abschnitte 15 als lichtfokussierende Abschnitte 15a, 15b, 15c,... dargestellt. Die lichtfokussierenden Abschnitte 15 sind entlang des fortlaufenden Wegs des Einfallslichts, welches von der Einfallsstimfläche her eintritt, angeordnet; das heißt, die lichtfokussierenden Abschnitte 15 richten den Lichtweg des einfallenden Lichts in Richtung Emissionsoberfläche 13. Die lichtfokussierenden Abschnitte 15 sind hier als innerhalb der Lichtführungsplatte 11 ausgebildete optische Oberflächen, und in diesem speziellen Fall als Reflexionsflächen 150 (2: 150x, 150y; und 3: 150x1, 150x2, 150x3) dargestellt, welche das von der Einfallsstimfläche 12 eintretende Einfallslicht reflektieren. In die rückseitige Oberfläche 14 können schräge Kerbungen geschnitten sein, wobei die geneigten Oberflächen als Reflexionsflächen 150 dienen. Die Reflexionsflächen 150 der lichtfokussierenden Abschnitte 15 sind im Wesentlichen fortlaufend in X-Achsen-Richtung ausgebildet. Insbesondere liegt die Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15a, 15a, ... entlang einer Linie 16a, die Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15b, 15b, ... liegt entlang einer Linie 16b. Gleichermaßen liegen die Vielzahlen an lichtfokussierenden Abschnitten 15c, 15d, ..., 15g entlang von Linien 16c, 16d, ..., 16g. Hierbei sind die Linien 16 (Linien 16a, 16b, ..., 16g) virtuelle gerade Linien, die sich im Wesentlichen parallel zu der X-Achse auf der rückseitigen Oberfläche 14 erstrecken. Jeder gegebene lichtfokussierende Abschnitt 15, 15 ... ist im Wesentlichen fortlaufend entlang einer geraden Linie 16 ausgebildet, die im Wesentlichen parallel zu der X-Achsen-Richtung verläuft. Das in die Lichtführungsplatte 11 eintretende Einfallslicht wird in Richtung der lichtfokussierenden Abschnitte 15, 15 ...geführt, die entlang der X-Achsen-Richtung ausgerichtet sind.
Die lichtfokussierenden Abschnitte 15 umfassen Komponenten, wie beispielsweise die Reflexionsflächen 150, zur Änderung des Lichtwegs. Die Reflexionsfläche 150 in einem lichtfokussierenden Abschnitt 15 verändert den Weg des einfallenden Lichts, wodurch bewirkt wird, dass das Licht aus der Emissionsoberfläche 13 austritt und im Wesentlichen an dem Konvergenzpunkt P, der dem lichtfokussierenden Abschnitt 15 entspricht, konvergiert. 1 zeigt einen Teil der lichtfokussierenden Abschnitte 15, nämlich die lichtfokussierenden Abschnitte 15a, 15b, ..., 15g; insbesondere zeigt 1 die Vielzahl an Lichtstrahlen, deren Wege durch die jeweiligen lichtfokussierenden Abschnitte 15a, 15b, ..., 15g verändert werden, so dass sie jeweils an den Konvergenzpunkten Pa, Pb, ..., Pg zusammenlaufen. Jeder der lichtfokussierenden Abschnitte 15 bewirkt, dass Lichtstrahlen an den Konvergenzpunkten P konvergieren, um ein Bild zu bilden, wodurch das Bild 17 entsteht.
Insbesondere können die mehreren lichtfokussierenden Abschnitte 15 auf irgendeiner der Linien 16a, 16b, ... einem Konvergenzpunkt P in dem Bild 17 entsprechen. Die mehreren lichtfokussierenden Abschnitte 15 in irgendeiner gegebenen Linie 16 können den Lichtweg der Lichtstrahlen, die von den Positionen der lichtfokussierenden Abschnitte 15 ausstrahlen, verändern, wenn das Licht von den optischen Oberflächen, zum Beispiel von den Reflexionsflächen 150, reflektiert wird; hierdurch treten die Lichtstrahlen aus der Emissionsoberfläche 13 aus und konvergieren an einem Konvergenzpunkt P. Dadurch wird die Wellenfront des Lichts von der Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15 zu einer Wellenfront, die scheinbar von dem Konvergenzpunkt P ausstrahlt. Zum Beispiel entspricht die Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15a auf der Linie 16a einem Konvergenzpunkt Pa in dem Bild 17. Die lichtfokussierenden Abschnitte 15a verändern den Lichtweg der Lichtstrahlen, die in Richtung der Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15a auf der Linie 16a geführt werden, wodurch die Lichtstrahlen aus der Emissionsoberfläche 13 austreten und an dem Konvergenzpunkt Pa konvergieren. Licht, welches von der Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15 entlang anderer Linien 16 reflektiert wird, konvergiert auf die gleiche Art und Weise an Konvergenzpunkten P. Dadurch kann jeder beliebige lichtfokussierende Abschnitt 15 eine Wellenfront des Lichts bereitstellen, so dass Licht von dem entsprechenden Konvergenzpunkt P auszustrahlen scheint. Die Konvergenzpunkte P entsprechen jeweils unterschiedlichen lichtfokussierenden Abschnitten 15. Eine Bündelung einer Vielzahl an Konvergenzpunkten P, welche den jeweiligen lichtfokussierenden Abschnitten 15 entspricht, erzeugt ein wahrnehmbares Bild 17 in einem Raum. Auf diese Weise projiziert die Displayvorrichtung 1 das Bild 17 als dreidimensionales Bild in einen Raum. Das in 1 dargestellte Bild 17 ist als dreidimensionales mit Linien gezeichnet; die Linien, die zur Zeichnung des Bildes 17 verwendet werden, werden durch Bündelung einer Vielzahl an Konvergenzpunkten P, die den jeweiligen lichtfokussierenden Abschnitten 15 entsprechen, erzeugt.
Die Displayvorrichtung 1 bildet ein Bild mit Licht, welches aus der Emissionsoberfläche 13 austritt, wodurch das Bild 17 als spektroskopisches Bild erzeugt wird. Das Bild 17 ist ein spektroskopisches Bild, das durch einen Betrachter in einem Raum wahrgenommen werden kann. In dieser Beschreibung bezieht sich der Ausdruck „spektroskopisches Bild“ auf ein Bild 17, welches an einer Position, die sich von der Emissionsoberfläche 13 unterscheidet, außerhalb der Displayvorrichtung 1 vorzuliegen scheint. Der Ausdruck „stereoskopisches Bild“ ist nicht auf ein dreidimensionales Bild beschränkt und schließt ein zweidimensionales Bild ein, das zum Beispiel an einer Position getrennt von der Emissionsoberfläche 13 der Displayvorrichtung 1 wahrgenommen wird. Anders ausgedrückt, bezieht sich der Ausdruck „stereoskopisches Bild“ nicht nur auf ein Bild, das als dreidimensionale Form aufweisend wahrgenommen wird, sondern umfasst auch das Bild 17 in zweidimensionaler Form, das an einer anderen Position als auf der Emissionsoberfläche 13 der Displayvorrichtung 1 wahrgenommen wird und ein Bild 17 darstellt, das aus der Lichtführungsplatte 11 der Displayvorrichtung 1 hervorzustehen scheint.
Das von der Lichtführungsplatte 11 geführte Licht wird in eine Richtung gerichtet, die Positionen in der Lichtführungsplatte 11 und die Lichtquelle 10 miteinander verbindet, wobei keine Streukomponente orthogonal zu einer Richtung, in der Positionen in der Lichtführungsplatte 11 und die Lichtquelle 10 miteinander verbunden sind, enthalten ist. Die lichtfokussierenden Abschnitte 15 können an Positionen getrennt von der Lichtquelle 10 vorliegen; in diesem Fall wird das durch die Lichtführungsplatte 11 geführte Licht von der Position aus, an der der lichtfokussierende Abschnitt bereitgestellt wird, im Allgemeinen in Y-Achsen-Richtung ausgerichtet, breitet sich jedoch nicht in X-Achsen-Richtung aus. Daher konvergiert das Licht von dem lichtfokussierenden Abschnitt 15 im Wesentlichen an einem einzigen Konvergenzpunkt P in einer Ebene parallel zu der XZ-Ebene, welche den Konvergenzpunkt P einschließt.
Wenn sich Licht, welches in die lichtfokussierenden Abschnitte 15 eintritt, in Z-Achsen-Richtung ausbreitet, konvergiert das Licht von den lichtfokussierenden Abschnitten 15 auf einer Konvergenzlinie entlang der Y-Achse in einem Raum, welcher den Konvergenzpunkt P enthält. Jedoch konzentriert sich die Beschreibung der Ausführungsform auf die Konvergenz von Licht in der XZ-Ebene, um das Verständnis der Ausführungsform zu erleichtern, und beschreibt dieses als Licht von den lichtfokussierenden Abschnitten 15, welches an den Konvergenzpunkten P konvergiert.
Die 2 und 3 sind konzeptionelle Darstellungen, in denen ein Querschnitt der Displayvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und ein Lichtweg dargestellt sind. 2 zeigt einen Querschnitt parallel zu der YZ-Ebene, und 3 zeigt zusätzlich das Bild 17 eines Querschnitts parallel zu der XZ-Ebene, das durch einen Betrachter gesehen wird. Die 2 und 3 veranschaulichen nicht nur die Emissionsoberfläche 13 der Lichtführungsplatte 11 (d.h., die positive Z-Achsen-Richtung), sondern geben auch ein Beispiel für das Bild 17, welches einen Pfeil darstellt, der sich auch an der rückseitigen Oberfläche 14 (negative Z-Achsen-Richtung) ausbreitet. In den in den 2 und 3 dargestellten Beispielen erscheint das Bild 17, welches einen Pfeil darstellt, so, dass der vordere Abschnitt des Pfeils aus der Emissionsoberfläche 13 vorsteht und der hintere Abschnitt des Pfeils aus der rückseitigen Oberfläche 14 herausragt.
Wie in 2 dargestellt, ist die Lichtquelle 10 an der Einfallsstirnfläche 12 der Lichtführungsplatte 11 angebracht, und die Einfallsstirnfläche 12 und die Emissionsoberfläche 13 sind im Wesentlichen orthogonal zueinander. Außerdem liegt die rückseitige Oberfläche 14 der Emissionsoberfläche 13 gegenüber, und die rückseitige Oberfläche 14 ist ebenso im Wesentlichen orthogonal zu der Einfallsstimfläche 12. Die rückseitige Oberfläche 14 ist eine flache Oberfläche, die im Wesentlichen parallel zu der Emissionsoberfläche 13 ist, und ist mit geneigten Oberflächen versehen, welche die Reflexionsflächen 150 (150x, 150y) der lichtfokussierenden Abschnitte 15 bilden. Die flache rückseitige Oberfläche 14 führt zusammen mit der Emissionsoberfläche 13 das einfallende Licht, welches in die Lichtführungsplatte 11 von der Einfallsstimfläche 12 her eintritt, über totale Innenreflexion zwischen den Oberflächen, wodurch sich das Licht in der Lichtführungsplatte 11 in planarer Form ausbreitet. Die geneigten Reflexionsflächen 150 der lichtfokussierenden Abschnitte 15 reflektieren das in die Lichtführungsplatte 11 eintretende Einfallslicht, wodurch der Lichtweg des Lichts in Richtung Emissionsoberfläche 13 ausgerichtet wird.
Das heißt, das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht, welches von der Einfallsstirnfläche 12 her in die Lichtführungsplatte 11 eintritt, wird wiederholt zwischen der Emissionsoberfläche 13 und der rückseitigen Oberfläche 14 innerhalb der Lichtführungsplatte 11 totalreflektiert und pflanzt sich durch diese hindurch in planarer Form fort. Bei Erreichen einer Reflexionsfläche 150, die in dem lichtfokussierenden Abschnitt 15 ausgebildet ist, wird das sich durch die Lichtführungsplatte 11 hindurch fortpflanzende Licht durch die Reflexionsfläche 150 reflektiert und tritt aus der Emissionsoberfläche 13 nach außen aus.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, schließt die Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15x (lichtfokussierende Abschnitte 15x1, 15x2, 15x3, ...), die sich auf einer Linie 16 befinden, die jeweiligen Reflexionsflächen 150x1, 150x2, 150x3 ..., ein. Die Reflexionsflächen 150x1, 150x2, 150x3, ..., welche der Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15x entsprechen, die entlang der Linie 16 angeordnet sind, reflektieren Licht in Richtung der Emissionsoberfläche 13 in eine Richtung, die an einem Konvergenzpunkt P1 nahe der Emissionsoberfläche 13 konvergiert. Eine Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15y (15y1, 15y2, 15y3,...) befindet sich auf einer anderen Linie 16 und schließt die jeweiligen Reflexionsflächen 150y1, 150y2, 150y3,... ein. Die Reflexionsflächen 150y1, 150y2, 150y3, welche der Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15y entsprechen, die entlang der Linie 16 angeordnet sind, reflektieren Licht in Richtung Emissionsoberfläche 13 in eine Richtung, in der das Licht von einem Konvergenzpunkt P2 nahe der rückseitigen Oberfläche 14 ausstrahlt. Somit sind die Neigungen der Reflexionsfläche 150y2 des lichtfokussierenden Abschnitts 15y2 und der Reflexionsfläche 150y3 des lichtfokussierenden Abschnitts 15y3 (in 3 in Klammern gesetzt) in 3 entgegengesetzt und sind zu der Stirnfläche der Lichtführungsplatte 11 hin geneigt.
Die Reflexionsflächen 150x (z.B. die Reflexionsflächen 150x1, 150x2, 150x3,...) reflektieren jeweils Licht von der Lichtquelle 10 in eine Richtung entlang einer Linie, welche einen Punkt auf jeder der Reflexionsflächen 150x und den Konvergenzpunkt P1 verbindet. Die von den Reflexionsflächen 150x reflektierten Lichtstrahlen konvergieren an dem Konvergenzpunkt P1. Somit reflektiert die Vielzahl an Reflexionsflächen 150x in den entsprechenden lichtfokussierenden Abschnitten 15x das von der Lichtquelle 10 eintretende Einfallslicht in eine Richtung entlang einer Linie, die einen Punkt auf jeder der Reflexionsflächen 150x und den Konvergenzpunkt P1 verbindet. Dadurch kann die Displayvorrichtung 1 Licht von dem Konvergenzpunkt P1 liefern, das auf irgendwelche Positionen in einem Bereich von einer Position V2 über eine Position V1 und bis zu Position V3 gerichtet ist. Ein derartiger Konvergenzpunkt P1 erzeugt das Bild 17, welches nahe der Emissionsoberfläche 13 hervorzustehen scheint.
Die Reflexionsflächen 150y (z.B. die Reflexionsflächen 150y1, 150y2, 150y3, ...) reflektieren jeweils von der Lichtquelle 10 eintretendes Einfallsicht in eine Richtung entlang einer Linie, welche einen Punkt auf jeder der Reflexionsflächen 150y und den Konvergenzpunkt P2 verbindet. Die von den Reflexionsflächen 150y reflektierten Lichtstrahlen können in eine Richtung verlängert werden, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich die Lichtstrahlen fortpflanzen; in diesem Fall konvergieren die Verlängerungslinien der Lichtstrahlen an dem Konvergenzpunkt P2. Somit reflektiert die Vielzahl an Reflexionsflächen 150y in den entsprechenden lichtfokussierenden Abschnitten 15y das von der Lichtquelle 10 eintretende Einfallslicht in eine Richtung entlang einer Linie, die einen Punkt auf jeder der Reflexionsflächen 150y und den Konvergenzpunkt P2 verbindet. Dadurch kann die Displayvorrichtung 1 Licht von dem Konvergenzpunkt P2 liefern, das auf irgendwelche Positionen in einem Bereich von einer Position V2 über eine Position V1 und bis zu Position V3 gerichtet ist. Ein derartiger Konvergenzpunkt P2 erzeugt das Bild 17, welches aus der der Emissionsoberfläche 13 gegenüberliegenden Seite (d.h., nahe der rückseitigen Oberfläche 14) hervorzustehen scheint.
Wie oben beschrieben, umfasst die Lichtführungsplatte 11 eine Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15, welche jeweils unterschiedliche Konvergenzpunkte P aufweisen, wobei eine Bündelung mehrerer Konvergenzpunkte P, welche einen Konvergenzpunkt P1 und einen Konvergenzpunkt P2 einschließen, ein Bild 17 erzeugt, welches als stereoskopisches Bild dient. Das heißt, die Lichtführungsplatte 11 ist mit einer Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15 versehen, welche den Weg des einfallenden Lichts zu einer Emissionsoberfläche 13 hin verändern, wodurch bewirkt wird, dass das ausgesendete Licht an einem externen Konvergenzpunkt oder einer externen Konvergenzlinie konvergiert oder von einem externen Konvergenzpunkt oder einer externen Konvergenzlinie ausstrahlt und dadurch extern ein Bild bildet. Durch Bündelung mehrerer Konvergenzpunkte P und Konvergenzlinien kann die Displayvorrichtung somit ein Bild 17 außerhalb der Lichtführungsplatte 11 bilden, das durch einen Betrachter als stereoskopisches Bild wahrgenommen werden kann.
Anders ausgedrückt, können folgende Aussagen getroffen werden. Licht, welches von einer Lichtquelle 10 emittiert wird, tritt in eine Lichtführungsplatte 11 ein, und die Lichtführungsplatte 11 führt das Licht innerhalb einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche 13. Auf der Lichtführungsplatte 11 sind eine Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15 ausgebildet; die lichtfokussierenden Abschnitte 15 erstrecken sich durchgehend in eine Richtung (d.h., die X-Achsen-Richtung) orthogonal zu der Richtung (Y-Achsen-Richtung), in der die Lichtführungsplatte 11 Licht führt innerhalb einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche 13. Jeder der lichtfokussierenden Abschnitte 15 schließt optische Oberflächen ein, in denen die Richtung ihrer Normallinie, die auf eine Oberfläche parallel zu der Emissionsoberfläche projiziert wird, kontinuierlich oder graduell entlang der Längsrichtung (X-Achsen-Richtung) der lichtfokussierenden Abschnitte 15 variiert. Das durch die Lichtführungsplatte 11 geführte Licht wird von den optischen Oberflächen reflektiert, wobei das Licht als Emissionslicht aus der Emissionsoberfläche 13 in eine Richtung austritt, um im Wesentlichen an einem einzigen Konvergenzpunkt P oder einer Konvergenzlinie in einem Raum zu konvergieren oder im Wesentlichen von einem einzigen Konvergenzpunkt P oder einer Konvergenzlinie auszustrahlen. Die Konvergenzpunkte P oder Konvergenzlinien unterschieden sich jeweils bei der Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten 15 an unterschiedlichen Positionen entlang der Y-Achse, und die Bündelung mehrerer Konvergenzpunkte P oder Konvergenzlinien erzeugt ein Bild 17 in einem Raum.
2 und 3 und die entsprechende Beschreibung zeigen ein stereoskopisches Bild, welches aus der Emissionsoberfläche 13 sowie der rückseitigen Oberfläche 14 hervorzustehen scheint; dies wird verwendet, um die Grundprinzipien bei der Erzeugung eines stereoskopischen Bildes zu beschreiben. Jedoch kann, wie in 1 dargestellt, das stereoskopische Bild nur aus einer Oberfläche scheinbar herausragen.
Die Reflexionsflächen 150 dienen hierbei als lichtfokussierende Abschnitte 15. Jedoch können die lichtfokussierenden Abschnitte 15 verschiedene Formen haben, solange die lichtfokussierenden Abschnitte 15 den Weg des einfallenden Lichts, welches sich durch die Lichtführungsplatte 11 fortpflanzt, verändern können. Zum Beispiel kann der lichtfokussierende Abschnitt 16 als zylindrische Fresnel-Linse ausgebildet sein, wobei die Brechungswirkung der Brechungsoberfläche der Fresnel-Linse (d.h., die Prismen-Oberfläche) den Weg des Einfallslichts verändert. Außerdem kann in diesem Fall die Fresnel-Linse von mehreren Teilen gebildet werden, die im Abstand voneinander vorliegen. Die lichtfokussierenden Abschnitte 15 können auch als Beugungsgitter ausgebildet sein, wobei die Beugungswirkung den Weg des Einfallslichts verändern kann. Zudem können die Brechungswirkung und die Beugungswirkung des Prismas den Weg des Einfallslichts verändern.
Außerdem können die Abstände zwischen all den Konvergenzpunkten P und der Emissionsoberfläche 13 ungleichmäßig sein. In diesem Fall ist die Dichte des konvergierenden Lichts so konfiguriert, dass sie ansteigt, wenn der Abstand von der Emissionsoberfläche 13 zunimmt, wenn ein Bild 17 gebildet wird, das sich zum Beispiel dreidimensional ausbreitet, oder wenn ein zweidimensionales Bild 17 gebildet wird, das eine Ebene enthält, die schräg mit der Emissionsoberfläche 13 zusammenläuft. Hierbei ist eine etwaige Unschärfe in dem gebildeten Bild 17 im Wesentlichen gleichmäßig, so dass ein Bild 17 erzeugt werden kann, das für den Betrachter nicht unangenehm ist.
Obwohl das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht als einfallendes Licht dargestellt ist, welches in die Lichtführungsplatte 11 von der Einfallsstirnfläche 12 aus eintritt, welche eine Oberfläche in Längsrichtung der Lichtführungsplatte 11 darstellt, ist das Einfallslicht nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die rückseitige Oberfläche 14 als Lichteinfallsoberfläche dienen und entsprechend gestaltet sein, so dass das Licht von dort aus in die Lichtführungsplatte eintritt.
Erste Ausführungsform
Eine gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung konfigurierte Displayvorrichtung 1 kann als interne Fahrzeugkomponente eingebaut sein; eine solche Ausführungsform ist im Folgenden beschrieben. 4 ist eine schematische Ansicht, welche den Bereich um den Fahrersitz herum in einem Fahrzeug 2 darstellt, das mit einer Displayvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als darin eingebaute interne Komponente ausgestattet ist. Das Fahrzeug 2 in 4 ist ein Personenkraftwagen. Eine Displayvorrichtung 1 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist in das Fahrzeug 2 eingebaut, und das durch die Displayvorrichtung 1 erzeugte Bild 17 wird oberhalb eines Armaturenbretts 20, welches sowohl vor dem Fahrersitz als auch vor dem Beifahrersitz bereitgestellt wird, projiziert. Das projizierte Bild 17 stellt verschiedene Inhalte, wie beispielsweise den Zustand des Fahrzeugs 2, den Fahrgastzustand oder den Betriebszustand des Fahrzeugs 2, dar. Das projizierte Bild 17 stellt ein unbewegliches Bild dar, insbesondere für festgelegte Darstellungsinhalte. 4 zeigt Bilder, in denen der Fahrzeugzustand, d.h., eine Bremsleuchte, ein Fahrgastzustand, d.h., eine Sicherheitsgurtanzeige, die anzeigt, ob der Sicherheitsgurt des Beifahrers oder Fahrers losgeschnallt ist, und der Fahrzeugbetriebszustand, d.h., eine Gangschaltungspositionsanzeige (als „N“ in 4 dargestellt) dargestellt sind. Diese Arten von Bildern 17 sind nicht auf die in 4 dargestellten Bilder beschränkt, sondern können ferner Bilder umfassen, die zum Beispiel eine Wassertemperaturanzeige, eine Scheinwerferrichtungsanzeige, eine Nebellichtanzeige, eine Vierradantriebsanzeige, eine Motorwarnanzeige, eine Oldruckwarnanzeige, eine Batteriewarnanzeige, eine Kraftstoffstand-Warnanzeige, eine ABS-Warnanzeige, eine SRS-Wamanzeige und Fahrtrichtungsanzeigen darstellen. Die Gangschaltungspositionsanzeige ist nicht auf das „N“, wie in 4 dargestellt, beschränkt, sondern kann auch Bilder anderer Gangstellungen „P“, „R“, „D“, „2“, „L“ und dergleichen umfassen, oder kann außerdem ein Bild umfassen, das den Zustand eines Oberlichts anzeigt. In 4 ist das Bild 17 umschlossen von einem dünnen viereckigen Rahmen dargestellt, um eine angenehme Darstellung bereitzustellen. Das Bild 17 kann tatsächlich als schwebend innerhalb eines viereckigen Rahmens über einem Raum, der ein durch den viereckigen Rahmen dargestelltes Rechteck einschließt, dargestellt werden.
5 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Bereich um den Fahrersitz herum mit einem Fahrer in einem Fahrzeug darstellt, das mit einer Displayvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als darin eingebaute interne Komponente ausgestattet ist; 5 zeigt schematisch einen Querschnitt parallel zu der YZ-Ebene. Die Displayvorrichtung 1 ist auf dem oberen Teil des Armaturenbretts 20 in dem Fahrzeug 2 so angeordnet, dass die Emissionsoberfläche 13 in der Lichtführungsplatte 11 nach oben orientiert ist. Die Lichtführungsplatte 11 in der Displayvorrichtung 1 kann aus einer flexiblen transparenten Platte gefertigt sein; die Einfallsstirnfläche 12 am Endabschnitt der Lichtführungsplatte 11 nahe der Lichtquelle 10 oder das gegenüberliegende Ende können gekrümmt und in das Armaturenbrett 20 eingebettet sein. Die lichtfokussierenden Abschnitte 15 sind im flachen mittleren Abschnitt der Lichtführungsplatte 11 ausgebildet; dieser flache mittlere Abschnitt dient als Emissionsoberfläche 13, und die Emissionsoberfläche 13 ist nach oben ausgerichtet. Die Lichtquelle 10 ist in das Armaturenbrett 20 eingebettet, wobei die Einfallsstimfläche 12 daran befestigt ist; die Lichtquelle 10 ist mit einer (nicht dargestellten) Steuerungsvorrichtung in dem Fahrzeug 2 verbunden und emittiert gegebenenfalls Licht auf Grundlage der Steuerung durch die Steuerungsvorrichtung.
Die lichtfokussierenden Abschnitte 15 in der Lichtführungsplatte 11 sind so konfiguriert, dass sie nur nach oben gerichtete Bilder bilden. Das heißt, die lichtfokussierenden Abschnitte 15 bilden ein Bild oberhalb des Armaturenbretts 20, wo es so eingeschlossen ist, dass verschiedene planare Bilder, wie beispielsweise ein Bild, welches die Position der Gangschaltung darstellt, entlang einer virtuellen Ebene schräg oder orthogonal zu der Emissionsoberfläche 13 gebildet werden. 6A und 6B sind schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einer Emissionsoberfläche der Displayvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einem Bild. 6A ist eine schematische Ansicht, welche die Beziehung zwischen der Emissionsoberfläche 13 der Lichtführungsplatte 11 in der Displayvorrichtung 1 und dem gebildeten Bild 17 veranschaulicht; 6B ist eine schematische Seitenansicht. In den 6A und 6B ist die virtuelle Ebene, die durch die Emissionsoberfläche 13 und das Bild 17 erzeugt wird, mit einem Winkel θ geneigt. Das Bild 17 wird in einer flachen Ebene, die im Wesentlichen orthogonal zu der Richtung eines Betrachters, d.h., dem Blickverlauf des Fahrers, ist, gebildet, und das Bild 17 ist für den Fahrer leicht erkennbar. In Abhängigkeit von der Positionierung der Lichtführungsplatte 11 kann das Bild 17 so gebildet werden, dass der Winkel θ ein rechter Winkel ist; das heißt, die Lichtführungsplatte 11 kann so positioniert sein, dass die Emissionsoberfläche und die virtuelle Ebene orthogonal zueinander sind. Außerdem müssen nicht alle Bilder 17 so gebildet werden, dass sie auf den Fahrer gerichtet sind. Zum Beispiel kann das Bild der Anzeige eines nicht geschlossenen Beifahrersicherheitsgurts in einer Ebene gebildet werden, die im Wesentlichen orthogonal zu der Richtung des Blickes des Betrachters ist, d.h., in der Richtung eines Fahrgastes auf dem Beifahrersitz.
Der Ort des Einbaus der Displayvorrichtung 1 im Allgemeinen und der Lichtführungsplatte 11 im Besonderen ist nicht auf das oben beschriebene Armaturenbrett 20 beschränkt. Wie in 4 dargestellt, kann die Displayvorrichtung 1 an verschiedenen Stellen, wie beispielsweise der Abdeckung des Handschuhfachs 21 ungefähr vor dem Fahrer- oder Beifahrersitz, der Mittelkonsole 22 zwischen dem Fahrersitz und dem Beifahrersitz, einer (nicht dargestellten) Armlehne oder irgendeiner Stelle auf der Türverkleidung 23„ d.h., einer internen Türkomponente, angeordnet sein. Fahrgäste in jedem beliebigen Sitz, wie beispielsweise dem Fahrersitz, dem Beifahrersitz oder dem Rücksitz, können ein durch die Displayvorrichtung 1 erzeugtes Bild 17 sehen.
Bei einer derart konfigurierten Displayvorrichtung 1 müssen die Kontrollleuchten nicht in dem Armaturenbrett angeordnet sein; dadurch wird die Flexibilität bei der Gestaltung des Armaturenbretts erhöht, und es können zur Verbesserung der Sichtbarkeit der Kontrollleuchten Bilder 17 angemessener Größe erzeugt werden. Außerdem können für Bilder, die nicht gleichzeitig dargestellt werden müssen, zum Beispiel Bilder, die die Gangschaltungsposition zeigen, Lichtführungsplatten 11 übereinander angeordnet werden, um die Darstellung jeder Gangschaltungsposition durch Wechseln des Displays an derselben Position zu ermöglichen. Dadurch kann der Raum, der für das Display benötigt wird, minimiert werden.
Zweite Ausführungsform
7 ist eine schematische Ansicht, welche den Bereich in der Nähe des Fahrersitzes in einer Fahrzeugkabine darstellt, die mit einer Displayvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als darin eingebaute interne Komponente ausgestattet ist. In der zweiten Ausführungsform wird das durch die Displayvorrichtung 1 erzeugte Bild 17 vor den Fahrersitz in der Nähe des unteren Teils der vorderen Windschutzscheibe 24 oberhalb des Armaturenbretts 20 projiziert. Das gebildete Bild 17 ist identisch zu dem Bild, welches für die erste Ausführungsform in Bezug auf 4 beschrieben wurde; somit kann bezüglich dieser Konfigurationen auf die erste Ausführungsform verwiesen werden, so dass sich weitere Beschreibungen erübrigen. In 7 wird das Bild eingeschlossen in einem dünnen viereckigen Rahmen dargestellt, um eine angenehme Darstellung zu liefern. Das Bild 17 kann tatsächlich innerhalb eines viereckigen Rahmens in einem Raum, der ein durch den viereckigen Rahmen dargestelltes Rechteck einschließt, dargestellt werden.
8 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den Bereich um den Fahrersitz herum mit einem Fahrer in einem Fahrzeug darstellt, das mit einer Displayvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als darin eingebaute interne Komponente ausgestattet ist. 8 zeigt schematisch einen Querschnitt parallel zu der YZ-Ebene. Die Displayvorrichtung 1 ist auf dem unteren Teil der vorderen Windschutzscheibe 24 in dem Fahrzeug 2 so angeordnet, dass die Emissionsoberfläche 13 in der Lichtführungsplatte 11 nach unten orientiert ist. Die Lichtführungsplatte 11 in der Displayvorrichtung 1 kann aus einer flexiblen transparenten Platte gefertigt sein; die Einfallsstirnfläche 12 am Endabschnitt der Lichtführungsplatte 11 nahe der Lichtquelle 10 kann gekrümmt und in das Armaturenbrett 20 eingebettet sein. Die lichtfokussierenden Abschnitte 15 sind in einem flachen Abschnitt der Lichtführungsplatte 11 ausgebildet; dieser flache Abschnitt dient als Emissionsoberfläche 13, und die Emissionsoberfläche 13 ist nach unten ausgerichtet. Die Lichtquelle 10 ist in das Armaturenbrett 20 eingebettet, wobei die Einfallsstimfläche 12 daran befestigt ist; die Lichtquelle 10 ist mit einer (nicht dargestellten) Steuerungsvorrichtung in dem Fahrzeug 2 verbunden und emittiert gegebenenfalls Licht auf Grundlage der Steuerung durch die Steuerungsvorrichtung.
Die lichtfokussierenden Abschnitte 15 in der Lichtführungsplatte 11 sind so konfiguriert, dass sie Bilder nur innerhalb des Fahrzeugs bilden. Das heißt, die lichtfokussierenden Abschnitte 15 bilden ein Bild in der Nähe des unteren Teils der vorderen Windschutzscheibe 24 (oberhalb des Armaturenbretts 20), so dass verschiedene planare Bilder, wie beispielsweise ein Bild, welches die Position der Gangschaltung darstellt, entlang einer virtuellen Ebene schräg oder orthogonal zu der Emissionsoberfläche 13 gebildet werden. Das Bild 17 wird in einer flachen Ebene, die im Wesentlichen orthogonal zu der Richtung eines Betrachters, d.h., dem Blickverlauf des Fahrers, ist, gebildet, und das Bild 17 ist für den Fahrer leicht erkennbar. Es müssen nicht alle Bilder 17 so gebildet werden, dass sie auf den Fahrer gerichtet sind. Zum Beispiel kann das Bild der Anzeige eines nicht geschlossenen Beifahrersicherheitsgurts in einer Ebene gebildet werden, die im Wesentlichen orthogonal zu der Richtung des Blickes des Betrachters, d.h., in der Richtung eines Fahrgastes auf dem Beifahrersitz, ist. Außerdem müssen nicht alle Bilder 17 innerhalb des Fahrzeugs erzeugt werden; alle Bilder oder ein Teil der Bilder können außerhalb des Fahrzeugs gebildet werden, solange die Sichtbarkeit kein Problem darstellt.
Eine so konfiguriert Displayvorrichtung 1 weist Vorteile, wie beispielsweise eine erhöhte Flexibilität bei der Konstruktion der internen Komponenten für das Fahrzeug 2, auf, wobei der Fahrer mit wichtiger Information versorgt wird.
Dritte Ausführungsform
9 ist eine schematische Ansicht, welche den Bereich in der Nähe des hinteren Beifahrersitzes in einer Fahrzeugkabine darstellt, die mit einer Displayvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als darin eingebaute interne Komponente ausgestattet ist. In der dritten Ausführungsform wird das durch die Displayvorrichtung 1 erzeugte Bild 17 hinter die Kopfstütze 25 eines Vordersitzes projiziert. Das Bild 17 kann einen nicht geschlossenen Sicherheitsgurt für den Rücksitz anzeigen. Zum Beispiel kann die Displayvorrichtung 1 am hinteren Teil der Vordersitzkopfstütze 25, dem unteren Teil der Rückenlehne des Vordersitzes 26 oder dem Kabinendach eingebaut sein, wobei ein Bild 17 wie in 9 dargestellt projiziert wird. Die Displayvorrichtung 1 kann auch an verschiedenen anderen Stellen, wie beispielsweise der Containerverkleidung (nicht dargestellt) hinter dem Rücksitz oder der Türverkleidung (nicht dargestellt), welche eine interne Komponente der Hintertür ist, angeordnet sein. Die Displayvorrichtung kann so konfiguriert sein, dass, wenn ein Bild 17 für den hinteren Teil des Fahrzeugs 2 erzeugt wird, das gebildete Bild für Fahrgäste auf dem Rücksitz sichtbar sein sollte; und die Displayvorrichtung kann beispielsweise so konfiguriert sein, dass ein auf dem Fahrersitz sitzender Fahrer das Bild überprüfen kann, ohne dass er sich umschaut. Insbesondere, wenn die Gangschaltung auf rückwärts (d.h., „R“) eingestellt ist, kann eine Displayvorrichtung 1 in der Containerverkleidung ein Bild 17 für verschiedene Anzeigen darstellen, wobei verschiedene Darstellungen präsentiert werden, zum Beispiel, um den Zustand des Fahrzeugs 2 darzustellen, wodurch der Fahrer verschiedene Arten von Information erkennen kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene andere Arten umgesetzt werden. Daher stellen die obigen Ausführungsformen in jeder Hinsicht bloße Beispiele dar und sollten nicht als Beschränkungen interpretiert werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Ansprüche festgelegt und nicht durch die Beschreibung eingeschränkt. Des Weiteren befinden sich sämtliche Modifikationen und Variationen in einem zu den Ansprüchen äquivalenten Bereich innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung.
Zum Beispiel erzeugen die zuvor beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen Bilder in einer zweidimensionalen Ebene; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann zu verschiedenen Formen weiterentwickelt werden, in denen ein dreidimensionales Bild erzeugt wird. In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist die Displayvorrichtung auf der Oberfläche der vorderen Windschutzscheibe 24 angeordnet; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann so konfiguriert sein, dass die Displayvorrichtung auf anderen Fensterflächen, wie beispielsweise der Heckscheibe oder einem Seitenfenster oder dergleichen angeordnet ist.
Schließlich sind die zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einen Personenkraftwagen eingebaut. Die Displayvorrichtung kann jedoch auch in anderen Arten von Fahrzeugen, wie beispielsweise einem Zug, vorliegen und Bilder im Inneren des Zugs erzeugen. Die Displayvorrichtung kann neben dem Fahrzeug 2 auch in andere Formen von Beförderungsmitteln eingebaut sein, wie beispielsweise in ein Flugzeug oder Schiff, und Bilder im Inneren der Beförderungsmittel erzeugen.
Bezugszeichenliste

1: Displayvorrichtung
10: Lichtquelle
11: Lichtführungsplatte (Lichtführungselement)
12: Einfallsstirnfläche
13: Emissionsoberfläche
15 (15a,15b,...,15x1,...,15y3): lichtfokussierende Abschnitte
17: Bild
P (Pa, Pb,...,P1,P2): Konvergenzpunkte
2: Fahrzeug
20: Armaturenbrett
21: Handschuhfach
22: Mittelkonsole
23: Türverkleidung
24: vordere Windschutzscheibe
25: Kopfstütze
26: Vordersitz

Claims

Displayvorrichtung (1), welche zur Darstellung eines Bildes innerhalb eines Fahrzeugs (2) konfiguriert ist und innerhalb des Fahrzeugs (2) als interne Komponente eingebaut ist, wobei die Displayvorrichtung (1) umfasst: eine Lichtquelle (10), die so konfiguriert ist, dass sie Licht emittiert, und ein Lichtführungselement (11), das so konfiguriert ist, dass es von der Lichtquelle (10) einfallendes Licht führt, wobei das Lichtführungselement (11) umfasst: eine Emissionsoberfläche (13), die so konfiguriert ist, dass sie einfallendes Licht aussendet, und eine Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten (15), die so konfiguriert sind, dass sie den Weg des einfallendes Lichts in Richtung Emissionsoberfläche (13) verändern, wodurch bewirkt wird, dass das ausgesendete Licht an einem Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie außerhalb des Lichtführungselements (11) derart konvergiert, dass das ausgesendete Licht von dem Konvergenzpunkt oder der Konvergenzlinie außerhalb des Lichtführungselements (11) ausstrahlt, so dass ein dreidimensionales Bild in einem Raum außerhalb des Lichtführungselements (11) gebildet wird, welches an einer Position ist, die sich von der Emissionsoberfläche (13) unterscheidet, und welches an einer Position getrennt von der Emissionsoberfläche (13) wahrgenommen wird.
Displayvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die lichtfokussierenden Abschnitte (15) so konfiguriert sind, dass ein Bild auf einer virtuellen Ebene schräg oder orthogonal zu der Emissionsoberfläche (13) gebildet wird.
Displayvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Lichtführungselement (11) im oberen Bereich eines Armaturenbretts (20) angeordnet ist, wobei die Emissionsoberfläche (13) nach oben orientiert ist, und die lichtfokussierenden Abschnitte (15) so konfiguriert sind, dass ein Bild oberhalb des Armaturenbretts (20) gebildet wird.
Displayvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Lichtführungselement (11) zur Anordnung auf einer Fensterfläche des Fahrzeugs konfiguriert ist, wobei die Emissionsoberfläche (13) in Richtung Innenraum des Fahrzeugs orientiert ist.
Displayvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Lichtführungselement (11) zur Anordnung auf einer internen Komponente des Fahrzeugs, einschließlich Handschuhfach, Mittelkonsole, Armlehne, Türverkleidung, Containerverkleidung und/oder Vordersitz, konfiguriert ist.
Displayvorrichtung (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die lichtfokussierenden Abschnitte (15) so konfiguriert sind, dass ein Bild an einer Position gebildet wird, die von einem Fahrersitz aus sichtbar ist.
Displayvorrichtung (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die lichtfokussierenden Abschnitte (15) so konfiguriert sind, dass ein Bild an einer Position gebildet wird, die von einem Sitz hinter dem Fahrersitz aus sichtbar ist.
Displayvorrichtung (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die lichtfokussierenden Abschnitte (15) so konfiguriert sind, dass ein Bild gebildet wird, das dazu dient, den Fahrzeugzustand, den Fahrgastzustand und/oder den Fahrzeugbetriebszustand darzustellen.
Displayvorrichtung (1), welche in ein Beförderungsmittel eingebaut ist und so konfiguriert ist, dass sie ein Bild innerhalb des Beförderungsmittels zeigt, wobei die Displayvorrichtung (1) umfasst: eine Lichtquelle (10), die so konfiguriert ist, dass sie Licht emittiert, und ein Lichtführungselement (11), das so konfiguriert ist, dass es von der Lichtquelle (10) einfallendes Licht führt, wobei das Lichtführungselement (11) umfasst: eine Emissionsoberfläche (13), die so konfiguriert ist, dass sie einfallendes Licht aussendet, und eine Vielzahl an lichtfokussierenden Abschnitten (15), die so konfiguriert sind, dass sie den Weg des einfallendes Lichts in Richtung Emissionsoberfläche (13) verändern, wodurch bewirkt wird, dass das ausgesendete Licht an einem Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie außerhalb des Lichtführungselements (11) derart konvergiert, dass das ausgesendete Licht von dem Konvergenzpunkt oder der Konvergenzlinie außerhalb des Lichtführungselements (11) ausstrahlt, so dass ein dreidimensionales Bild in einem Raum außerhalb des Lichtführungselements (11) gebildet wird, welches an einer Position ist, die sich von der Emissionsoberfläche (13) unterscheidet, und welches an einer Position getrennt von der Emissionsoberfläche (13) wahrgenommen wird.