DE202021004088U1 - Projection arrangement for a head-up display system - Google Patents
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Abstract
Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display mindestens umfassend
• eine Windschutzscheibe (10), umfassend eine Außenscheibe (1) und eine Innenscheibe (2), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind, mit einem HUD-Bereich,
• einen Projektor (4), der auf den HUD-Bereich gerichtet ist, wobei die Strahlung des Projektors (4) überwiegend S-polarisiert ist, wobei eine Halbwellenplatte (6) zur Umwandlung der Polarisation der durch die Halbwellenplatte transmittierten Strahlung innerhalb des HUD-Bereichs vorgesehen ist, die Halbwellenplatte (6) innerhalb der Zwischenschicht (3) zwischen zwei Folien aus thermoplastischem Polymer angeordnet ist, und wobei die thermoplastische Zwischenschicht (3) innerhalb des HUD-Bereichs eine konstante Dicke aufweist.
Projection arrangement for a head-up display at least comprising
• a windshield (10), comprising an outer pane (1) and an inner pane (2), which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer (3), with a HUD area,
• a projector (4) aimed at the HUD area, the radiation of the projector (4) being predominantly S-polarized, with a half-wave plate (6) for converting the polarization of the radiation transmitted through the half-wave plate within the HUD area is provided, the half-wave plate (6) is arranged within the intermediate layer (3) between two sheets of thermoplastic polymer, and wherein the thermoplastic intermediate layer (3) has a constant thickness within the HUD area.
Description
Die Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display.The invention relates to a projection arrangement for a head-up display.
Moderne Fahrzeuge werden zunehmend mit sogenannter Head-Up-Display (HUD; „Kopfoben-Anzeige“) Technologie ausgestattet. Ein Head-Up-Display ist ein Anzeigesystem, welches dem Fahrer eines Fahrzeugs in sein Sichtfeld zusätzliche Informationen in Form von Bildern projiziert. Das Head-Up-Display besteht aus einem Projektor (bildgebende Einheit) und mehreren Optikmodulen zur Umlenkung bzw. Spiegelung (Reflektion) eines Bildes auf eine Projektionsfläche bzw. Reflexionsfläche. Dabei dient üblicherweise eine Verbundscheibe, insbesondere die Windschutzscheibe des Fahrzeugs, als Projektionsfläche. Obwohl das Bild auf die Windschutzscheibe projiziert wird, schwebt es in der Wahrnehmung des menschlichen Auges des Fahrers entfernt über der Motorhaube des Fahrzeugs.Modern vehicles are increasingly equipped with so-called head-up display (HUD; "head-up display") technology. A head-up display is a display system that projects additional information in the form of images into the driver's field of vision. The head-up display consists of a projector (imaging unit) and several optics modules for deflecting or mirroring (reflecting) an image onto a projection surface or reflection surface. A composite pane, in particular the windshield of the vehicle, usually serves as a projection surface. Although the image is projected onto the windshield, in the perception of the driver's human eye it hovers distantly above the vehicle's hood.
Auf diese Weise können zusätzliche Informationen in das Blickfeld des Fahrers projiziert werden, beispielsweise die aktuelle Fahrgeschwindigkeit und Navigations- oder Warnhinweise, die der Fahrer wahrnehmen kann, ohne seine Blickrichtung ändern zu müssen. Head-Up-Displays können so wesentlich zur Steigerung der Verkehrssicherheit beitragen.In this way, additional information can be projected into the driver's field of vision, for example the current driving speed and navigation or warning instructions, which the driver can perceive without having to change his line of sight. Head-up displays can thus make a significant contribution to increasing traffic safety.
Üblicherweise besteht das durch den Projektor erzeugte Bild aus polarisierter, insbesondere S-polarisierter Lichtstrahlung. Das S-polarisierte Licht trifft unter einem bestimmten Einfallswinkel auf die Verbundscheibe und wird zumindest teilweise sowohl in die Verbundscheibe hinein gebrochen als auch als S-polarisiertes Licht in das Sichtfeld des Fahrers reflektiert. Allerdings werden die reflektierten Bilder nicht farbecht oder mit unerwünschter Reflektion, sogenannten Doppelbildern, dargestellt.The image generated by the projector usually consists of polarized, in particular S-polarized, light radiation. The S-polarized light strikes the laminated pane at a specific angle of incidence and is at least partially both refracted into the laminated pane and reflected as S-polarized light into the driver's field of vision. However, the reflected images are not displayed in true color or with unwanted reflections, so-called double images.
Der Einfallswinkel der S-polarisierter Strahlung beträgt üblicherweise etwa 65%, was in etwa dem Brewster-Winkel für einen Luft-Glas-Übergang (57,2° für Kalk-Natron-Glas) entspricht. Dabei tritt das Problem auf, dass das Projektorbild an beiden äußeren Übergängen von Luft zu Glas und von Glas zur Luft reflektiert wird. Dadurch tritt neben dem gewünschten Hauptbild auch ein leicht versetztes Nebenbild auf, das sogenannte Geisterbild („Ghost“). Das Problem wird dadurch gemildert, dass die Oberflächen der Windschutzscheibe in einem Winkel zueinander angeordnet werden. Dies geschieht durch die Verwendung einer keilförmigen Zwischenschicht bei der Lamination der als Verbundscheibe ausgebildeten Windschutzscheibe. Dadurch kann eine Überlagerung des Hauptbildes und des Geisterbildes erzielt werden. Verbundgläser mit Keilfolien für HUDs sind beispielsweise aus
Keilfolien sind kostspielig, so dass die Herstellung einer solchen Verbundscheibe für ein HUD recht kostenintensiv ist. Es besteht daher Bedarf an HUD Systemen, die mit Windschutzscheiben ohne Keilfolien auskommen. So ist es beispielsweise möglich, den HUD-Projektor mit P-polarisierter Strahlung zu betreiben, welche an den Scheibenoberflächen nicht wesentlich reflektiert wird. Als Reflexionsfläche für die P-polarisierte Strahlung weist die Windschutzscheibe stattdessen eine Reflexionsbeschichtung auf.Wedge foils are expensive, so producing such a composite panel for a HUD is quite costly. There is therefore a need for HUD systems that make do with windshields without wedge foils. For example, it is possible to operate the HUD projector with P-polarized radiation, which is not significantly reflected on the pane surfaces. Instead, the windshield has a reflective coating as a reflective surface for the P-polarized radiation.
Die
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine HUD-Projektionsanordnung bereitzustellen, die eine gute Reflektivität für S-polarisierte Strahlung im sichtbaren Spektralbereich aufweist und die Projektion der Bilder verbessert.The object of the present invention is to provide a HUD projection arrangement that has good reflectivity for S-polarized radiation in the visible spectral range and improves the projection of the images.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Projektionsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.The object of the present invention is achieved according to the invention by a projection arrangement according to
Die erfindungsgemäße Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display verfügt über eine Windschutzscheibe, die eine Außenscheibe und eine Innenscheibe aufweist. Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden. Die Windschutzscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung eines Fahrzeugs den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Scheibe der Windschutzscheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die Windschutzscheibe ist bevorzugt die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personen- oder Lastkraftwagens.The projection arrangement according to the invention for a head-up display has a windshield that has an outer pane and an inner pane. The outer pane and the inner pane are connected to each other via a thermoplastic intermediate layer. The windshield is intended to separate the interior from the outside environment in a window opening of a vehicle. In the context of the invention, inner pane refers to the pane of the windshield facing the vehicle interior. The outer pane refers to the pane facing the outside environment. The windshield is preferably the windshield of a motor vehicle, in particular a car or truck.
Wie bei HUDs üblich bestrahlt ein Projektor einen Bereich der Windschutzscheibe, wo die Strahlung in Richtung des Betrachters (Fahrers) reflektiert wird, wodurch ein virtuelles Bild erzeugt wird, welches der Betrachter von ihm aus gesehen hinter der Windschutzscheibe wahrnimmt. Der durch den Projektor bestrahlbare Bereich der Windschutzscheibe wird als HUD-Bereich bezeichnet. Die Strahlrichtung des Projektors kann durch optische Elemente (z.B. Spiegel) variiert werden, insbesondere vertikal, um die Projektion an die Körpergröße des Betrachters anzupassen.As is usual with HUDs, a projector illuminates an area of the windshield where the beam Development is reflected in the direction of the viewer (driver), whereby a virtual image is generated, which the viewer sees from behind the windshield. The area of the windshield that can be irradiated by the projector is referred to as the HUD area. The beam direction of the projector can be varied by optical elements (eg mirrors), in particular vertically, in order to adapt the projection to the body size of the viewer.
Erfindungsgemäß wird S-polarisierte Strahlung zur Erzeugung eines HUD-Bildes verwendet. Die Windschutzscheibe weist eine Halbwellenplatte auf, die innerhalb des HUD-Bereichs angeordnet ist und zur Umwandlung der Polarisation der durch die Halbwellenplatte transmittierten Strahlung vorgesehen ist. Die Halbwellenplatte ist zwischen zwei Folien aus thermoplastischem Polymer angeordnet, wobei die thermoplastische Zwischenschicht innerhalb des HUD-Bereichs eine konstante Dicke aufweist.According to the invention, S-polarized radiation is used to generate a HUD image. The windshield has a half-wave plate that is positioned within the HUD area and is provided for converting the polarization of the radiation transmitted through the half-wave plate. The half-wave plate is sandwiched between two sheets of thermoplastic polymer, with the intermediate thermoplastic layer having a constant thickness within the HUD region.
Die Halbwellenplatte ist dazu vorgesehen, die Polarisation der einfallenden Strahlung zu verändern, insbesondere die S-Polarisation in eine P-Polarisation umzuwandeln, wodurch die Reflektivität der Strahlung deutlich verbessert wird.The half-wave plate is intended to change the polarization of the incident radiation, in particular to convert the S polarization into a P polarization, as a result of which the reflectivity of the radiation is significantly improved.
Da der für HUD-Projektionsanordnungen typische Einfallswinkel von etwa 65° dem Brewsterwinkel für einen Luft-Glas-Übergang (57,2°, Kalk-Natron-Glas) relativ nahekommt, wird S-polarisierte Strahlung von Scheibenoberflächen reflektiert. Die Reflektion der Strahlung findet hauptsächlich an der innenraumseitigen, von der Zwischenschicht abgewandten Oberfläche der Innenscheibe statt. Um die Reflexion der S-polarisierten Strahlung zu bessern, wird die Polarisation der Strahlung durch die in der Windschutzscheibe angeordneten Halbwellenplatte verändert.Because the typical HUD projection angle of about 65° is relatively close to Brewster's angle for an air-to-glass transition (57.2°, soda-lime-glass), S-polarized radiation is reflected from pane surfaces. The reflection of the radiation takes place mainly on the surface of the inner pane facing away from the intermediate layer on the interior side. In order to improve the reflection of the S-polarized radiation, the polarization of the radiation is changed by the half-wave plate arranged in the windshield.
Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Windschutzscheibe eine Halbwellenplatte aufweist, die die Polarisation der transmittierten Strahlung derart verändert, dass diese kaum reflektiert wird. Überraschend hat sich gezeigt, dass eine solche erfindungsgemäße Projektoranordnung gegenüber den bisher bekannten Windschutzscheiben deutlich verbesserte optische Eigenschaften aufweist.In other words, the invention provides that the windshield has a half-wave plate that changes the polarization of the transmitted radiation in such a way that it is hardly reflected. Surprisingly, it has been shown that such a projector arrangement according to the invention has significantly improved optical properties compared to the previously known windshields.
Die erfindungsgemäße HUD-Projektionsanordnung bewirkt eine hohe Reflektivität an der Oberfläche der Innenscheibe gegenüber S-polarisierter Strahlung im Spektralbereich von 450 nm bis 650 nm (Nanometer), der für HUD-Darstellungen relevant ist. HUD Projektoren arbeiten typischerweise mit Wellenlängen von 473 nm, 550 nm und 630 nm (RGB). Dadurch wird ein intensitätsstarkes HUD-Bild erreicht.The HUD projection arrangement according to the invention brings about a high level of reflectivity on the surface of the inner pane with respect to S-polarized radiation in the spectral range from 450 nm to 650 nm (nanometers), which is relevant for HUD displays. HUD projectors typically work with wavelengths of 473 nm, 550 nm and 630 nm (RGB). This achieves a high-intensity HUD image.
Die Halbwellenplatte umfasst bevorzugt zumindest ein optisch anisotrop Material oder auch optisch doppelbrechende Materialien, insbesondere Quarz oder Glimmer. Quarz wird insbesondere wegen seiner Transparenz und hohen optischen Qualitäten eingesetzt. Prinzipiell geeignete weitere Materialien sind z.B. Kalkspat (CaCO3), Saphir, Lithiumniobat (LiNbO3), Rubin (AI203), Rutil (TiO2) und Zirkon (ZrSiO4). Die Halbwellenplatte kann auch als eine Polymerfolie ausgebildet sein.The half-wave plate preferably comprises at least one optically anisotropic material or also optically birefringent materials, in particular quartz or mica. Quartz is used in particular because of its transparency and high optical qualities. Other materials that are suitable in principle are, for example, calcite (CaCO3), sapphire, lithium niobate (LiNbO3), ruby (AI203), rutile (TiO2) and zircon (ZrSiO4). The half-wave plate can also be designed as a polymer film.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Halbwellenplatte innerhalb der Zwischenschicht angeordnet. Dabei dringt die S-polarisierte Strahlung durch die Halbwellenplatte innerhalb der Zwischenschicht hindurch, so dass die Polarisation der Strahlung in P-polarisiert umgewandelt wird. Die P-polarisierte Strahlung wird an der Außenscheibe kaum reflektiert. Dadurch wir eine Reflexion an der Außenscheibe vermieden, was zu einem intensitätsstarken HUD-Bild führt.In a preferred embodiment, the half-wave plate is arranged within the intermediate layer. The S-polarized radiation penetrates through the half-wave plate within the intermediate layer, so that the polarization of the radiation is converted to P-polarized. The P-polarized radiation is hardly reflected at the outer pane. This avoids reflection on the outer pane, resulting in a high-intensity HUD image.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Windschutzscheibe mehrere Halbwellenplatten auf. Damit werden besonders gute Ergebnisse erzielt.In a further refinement, the windshield has a plurality of half-wave plates. Particularly good results are achieved in this way.
Der Projektor ist innenraumseitig der Windschutzscheibe angeordnet und bestrahlt die Windschutzscheibe über die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe. Er ist auf den HUD-Bereich gerichtet und bestrahlt diesen zur Erzeugung der HUD-Projektion. Die Strahlung des Projektors ist erfindungsgemäß überwiegend S-polarisiert, weist also einen S-polarisierten Strahlungsanteil von größer als 50% auf. Je höher der Anteil der S-polarisierten Strahlung an der Gesamtstrahlung des Projektors ist, desto intensitätsstärker ist das gewünschte Projektionsbild und desto intensitätsschwächer sind unerwünschte Reflexionen an den Oberflächen der Windschutzscheibe. Der S-polarisierte Strahlungsanteil des Projektors beträgt bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 80% und insbesondere mindestens 90%.The projector is arranged on the inside of the windshield and irradiates the windshield via the inside surface of the inner pane. It is aimed at the HUD area and illuminates it to create the HUD projection. According to the invention, the radiation of the projector is predominantly S-polarized, ie has an S-polarized radiation component of more than 50%. The higher the proportion of S-polarized radiation in the total radiation of the projector, the higher the intensity of the desired projection image and the lower the intensity of undesired reflections on the surfaces of the windshield. The S-polarized radiation component of the projector is preferably at least 70%, particularly preferably at least 80% and in particular at least 90%.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Strahlung des Projektors im Wesentlichen rein S-polarisiert ist - der S-polarisierte Strahlungsanteil beträgt also 100% oder weicht nur unwesentlich davon ab. Die Angabe der Polarisationsrichtung bezieht sich dabei auf die Einfallsebene der Strahlung auf der Windschutzscheibe. Mit P-polarisierter Strahlung wird eine Strahlung bezeichnet, deren elektrisches Feld in der Einfallsebene schwingt. Mit S-polarisierter Strahlung wird eine Strahlung bezeichnet, deren elektrisches Feld senkrecht zur Einfallsebene schwingt. Die Einfallsebene wird durch den Einfallsvektor und die Flächennormale der Windschutzscheibe im geometrischen Zentrum des bestrahlten Bereichs aufgespannt.In a particularly advantageous embodiment, the radiation from the projector is essentially purely S-polarized—the S-polarized radiation component is therefore 100% or deviates from it only insignificantly. The specification of the direction of polarization refers to the plane of incidence of the radiation on the windshield. P-polarized radiation is radiation whose electric field oscillates in the plane of incidence. S-polarized radiation is radiation whose electric field oscillates perpendicular to the plane of incidence. The plane of incidence is spanned by the incidence vector and the surface normal of the windshield in the geometric center of the irradiated area.
Die Strahlung des Projektors trifft bevorzugt mit einem Einfallswinkel von 45° bis 75°, insbesondere von 60° bis 70° auf die Windschutzscheibe. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weicht der Einfallswinkel um höchstens 10° vom Brewsterwinkel ab. Die P-polarisierte Strahlung wird dann nur unwesentlich an den Oberflächen der Windschutzscheibe reflektiert, so dass kein Geisterbild erzeugt wird. Der Einfallswinkel ist der Winkel zwischen dem Einfallsvektor der Projektorstrahlung und der innenraumseitigen Flächennormale (also die Flächennormale auf die innenraumseitige externe Oberfläche der Windschutzscheibe) im geometrischen Zentrum des HUD-Bereichs. Der Brewsterwinkel für einen Luft-Glas-Übergang im Falle von Kalk-Natron-Glas, das für Fensterscheiben allgemein üblich ist, beträgt 57,2°. Idealerweise sollte der Einfallswinkel diesem Brewster-Winkel möglichst nahekommen. Es können aber beispielsweise auch Einfallswinkel von 65° verwendet werden, die für HUD-Projektionsanordnungen üblich sind, in Fahrzeugen problemlos zu realisieren sind und nur in einem geringen Maße vom Brewsterwinkel abweichen, so dass die Reflexion der P-polarisierten Strahlung nur unwesentlich zunimmt.The radiation from the projector preferably strikes the windshield at an angle of incidence of 45° to 75°, in particular 60° to 70°. In an advantageous embodiment, the angle of incidence deviates from the Brewster angle by at most 10°. The P-polarized radiation is then reflected only insignificantly at the surfaces of the windshield, so that no ghost image is produced. The angle of incidence is the angle between the incidence vector of the projector radiation and the interior surface normal (i.e. the surface normal to the interior external surface of the windshield) in the geometric center of the HUD area. The Brewster angle for an air-to-glass transition in the case of soda-lime glass, which is common for window panes, is 57.2°. Ideally, the angle of incidence should be as close as possible to this Brewster angle. However, angles of incidence of 65° can also be used, for example, which are customary for HUD projection arrangements, can be implemented without problems in vehicles and deviate only slightly from the Brewster angle, so that the reflection of the P-polarized radiation increases only insignificantly.
Da die Reflexion der Projektorstrahlung im Wesentlichen an der innenraumseitigen, von der Zwischenschicht abgewandte Oberfläche der Innenscheibe erfolgt und nicht an den internen Scheibenoberflächen, ist es nicht nötig, die internen Scheibenoberflächen in einem Winkel zueinander anzuordnen, um Geisterbilder zu vermeiden. Die externen Oberflächen der Windschutzscheibe sind daher bevorzugt im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die thermoplastische Zwischenschicht ist dazu bevorzugt nicht keilartig ausgebildet, sondern weist eine im Wesentlichen konstante Dicke auf, insbesondere auch im vertikalen Verlauf zwischen der Oberkante und der Unterkante der Windschutzscheibe, ebenso wie die Innenscheibe und die Außenscheibe. Eine keilartige Zwischenschicht würde dagegen im vertikalen Verlauf zwischen Unterkante und Oberkante der Windschutzscheibe eine veränderliche, insbesondere zunehmende Dicke aufweisen. Da Standardfolien deutlich kostengünstiger sind als Keilfolien, wird die Herstellung der Windschutzscheibe günstiger gestaltet.Since the reflection of the projector radiation essentially takes place on the interior surface of the inner pane facing away from the intermediate layer and not on the internal pane surfaces, it is not necessary to arrange the internal pane surfaces at an angle to one another in order to avoid ghost images. The external surfaces of the windscreen are therefore preferably arranged substantially parallel to one another. For this purpose, the thermoplastic intermediate layer is preferably not designed in the manner of a wedge, but has an essentially constant thickness, in particular also in the vertical course between the upper edge and the lower edge of the windshield, just like the inner pane and the outer pane. A wedge-like intermediate layer, on the other hand, would have a variable, in particular increasing, thickness in the vertical course between the lower edge and the upper edge of the windshield. Since standard foils are significantly cheaper than wedge foils, the production of the windshield is made cheaper.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1,4 mm bis 2,5 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1,6 mm oder 2,1 mm.The outer pane and the inner pane are preferably made of glass, in particular of soda-lime glass, which is common for window panes. In principle, however, the panes can also be made of other types of glass (for example borosilicate glass, quartz glass, aluminosilicate glass) or transparent plastics (for example polymethyl methacrylate or polycarbonate). The thickness of the outer pane and the inner pane can vary widely. Discs with a thickness in the range from 0.8 mm to 5 mm, preferably from 1.4 mm to 2.5 mm, are preferably used, for example those with the standard thicknesses of 1.6 mm or 2.1 mm.
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Die Gesamttransmission durch die Windschutzscheibe beträgt in einer bevorzugten Ausgestaltung größer 70%. Der Begriff Gesamttransmission bezieht sich auf das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben. Die Außenscheibe und die Innenscheiben können unabhängig voneinander nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein. Soll mindestens eine der Scheiben eine Vorspannung aufweisen, so kann dies eine thermische oder chemische Vorspannung sein.The outer pane, the inner pane and the thermoplastic intermediate layer can be clear and colorless, but also tinted or colored. In a preferred embodiment, the total transmission through the windshield is greater than 70%. The term total transmission refers to the procedure specified by ECE-R 43,
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Außenscheibe getönt oder gefärbt. Dadurch kann die außenseitige Reflektivität der Windschutzscheibe verringert werden, wodurch der Eindruck der Scheibe angenehmer gestaltet wird für einen äußeren Betrachter. Um allerdings die vorgeschriebene Lichttransmission von 70% für Windschutzscheiben zu gewährleisten (Gesamttransmission), sollte die Außenscheibe bevorzugt eine Lichttransmission von mindestens 80% aufweisen, besonders bevorzugt von mindestens 85%. Die Innenscheibe und die Zwischenschicht sind bevorzugt klar, also nicht getönt oder gefärbt. Beispielsweise kann grün oder blau gefärbtes Glas als Außenscheibe eingesetzt werden.In an advantageous embodiment, the outer pane is tinted or colored. As a result, the outside reflectivity of the windshield can be reduced, making the impression of the windshield more pleasant for an outside observer. However, in order to ensure the prescribed light transmission of 70% for windshields (total transmission), the outer pane should preferably have a light transmission of at least 80%, particularly preferably at least 85%. The inner pane and the intermediate layer are preferably clear, ie not tinted or colored. For example, green or blue colored glass can be used as the outer pane.
Die Windschutzscheibe ist bevorzugt in einer oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen, wie es für Kraftfahrzeugscheiben üblich ist, wobei typische Krümmungsradien im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 40 m liegen. Die Windschutzscheibe kann aber auch plan sein, beispielsweise wenn es als Scheibe für Busse, Züge oder Traktoren vorgesehen ist.The windshield is preferably curved in one or more spatial directions, as is conventional for motor vehicle windows, with typical radii of curvature ranging from about 10 cm to about 40 m. However, the windshield can also be flat, for example if it is intended as a pane for buses, trains or tractors.
Die thermoplastische Zwischenschicht enthält zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die Zwischenschicht ist typischerweise aus einer thermoplastischen Folie ausgebildet. Die Dicke der Zwischenschicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm.The thermoplastic intermediate layer contains at least one thermoplastic polymer, preferably ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB) or polyurethane (PU) or mixtures or copolymers or derivatives thereof, particularly preferably PVB. The intermediate layer is typically formed from a thermoplastic film. The thickness of the intermediate layer is preferably from 0.2 mm to 2 mm, particularly preferably from 0.3 mm to 1 mm.
Eine Zwischenschicht im Sinne der Erfindung kann aus einem Material bestehen. Eine Zwischenschicht kann aber auch zwei oder mehrere Einzelschichten unterschiedlichen Materials umfassen. Eine erfindungsgemäße Zwischenschicht umfasst beispielsweise zumindest eine erste PVB-Schicht und eine zweite PVB-Schicht. Die Halbwellenplatte ist zwischen der ersten und der zweiten PVB-Schicht eingebettet. Alternativ oder zusätzlich können die PVB-Schichten Ethylenvinylacetat (EVA), Polyurethan (PU), Gemische oder Copolymere oder Derivate davon aufweisen.An intermediate layer within the meaning of the invention can consist of one material. However, an intermediate layer can also comprise two or more individual layers of different material. An intermediate layer according to the invention comprises, for example, at least one first PVB layer and a second PVB layer. The half-wave plate is sandwiched between the first and second PVB layers. Alternatively or additionally, the PVB layers can contain ethylene vinyl acetate (EVA), polyurethane (PU), mixtures or copolymers or derivatives thereof.
Die Windschutzscheibe kann hergestellt werden durch an sich bekannte Verfahren. Die Außenscheibe und die Innenscheibe werden über die Zwischenschicht miteinander laminiert, beispielsweise durch Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von Außenscheibe und Innenscheibe erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.The windshield can be manufactured by methods known per se. The outer pane and the inner pane are laminated to one another via the intermediate layer, for example by autoclave methods, vacuum bag methods, vacuum ring methods, calendering methods, vacuum laminators or combinations thereof. The outer pane and inner pane are usually connected under the action of heat, vacuum and/or pressure.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren sind eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Figuren schränken die Erfindung in keiner Weise ein.The invention is explained in more detail below with reference to figures and exemplary embodiments. The figures are a schematic representation and are not drawn to scale. The figures do not limit the invention in any way.
Es zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf eine Verbundscheibe einer gattungsgemäßen Projektionsanordnung, -
2 einen Querschnitt durch eine gattungsgemäße Projektionsanordnung, -
3 ein schematisches Diagramm der Lichtstrahlen von S-polarisierten Licht, und -
4 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Windschutzscheibe.
-
1 a plan view of a composite pane of a generic projection arrangement, -
2 a cross section through a generic projection arrangement, -
3 a schematic diagram of the light rays of S-polarized light, and -
4 a cross section through a windshield according to the invention.
Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.Specifications with numerical values are generally not to be understood as exact values, but also include a tolerance of +/- 1% to +/- 10%.
Die Windschutzscheibe 10 ist aufgebaut aus einer Außenscheibe 1 und einer Innenscheibe 2, die über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Ihre Unterkante U ist nach unten in Richtung des Motors des Personenkraftwagens angeordnet, ihre Oberkante O nach oben in Richtung des Dachs. Die Außenscheibe 1 ist in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt, die Innenscheibe 2 dem Fahrzeuginnenraum.The
Wenn eine derartige Windschutzscheibe 10 mit S-polarisierten Lichtstrahlung bestrahlt wird und die Lichtstrahlung mit einem Einfallswinkel α von etwa 65° (der nahe dem sogenannten Brewster-Winkel liegt) auf die Windschutzscheibe 10 trifft, wird die Strahlung hauptsächlich an den Oberflächen 14 und 11 reflektiert.If such a
Im Unterschied zu
Die Halbwellenplatte ist zwischen einer ersten PVB-Schicht 3.1 und einer zweiten PVB-Schicht 3.2 eingebettet. Die PVB-Schicht weisen eine im Wesentlich konstante Dicke von ca. jeweils 0,38 mm bis 76 mm auf.The half-wave plate is embedded between a first PVB layer 3.1 and a second PVB layer 3.2. The PVB layers have a substantially constant thickness of about 0.38 mm to 76 mm each.
Die Halbwellenplatte 6 ist plattenförmig ausgebildet und enthält beispielsweise Quarz. Sie weist eine Dicke von ca. 28 µm (Mikrometer) auf. Die Halbwellenplatte 6 bedeckt den HUD-Bereich vollflächig. Alternativ kann die Halbwellenplatte 6 Rutil enthalten. Dabei würde ihre Dicke ca. 870 nm (Nanometer) betragen. Die Halbwellenplatte 6 ist transparent ausgebildet.The half-
Der Projektor 4 emittiert erfindungsgemäß S-polarisierte, insbesondere im Wesentlich rein S-polarisierte Strahlung. Da der Projektor 4 die Windschutzscheibe 10 mit einem Einfallswinkel 65° bestrahlt, der nahe dem Brewster-Winkel liegt, wird die Strahlung zum großen Teil an der Oberfläche 14 der Windschutzscheibe 10 reflektiert. Die S-polarisierte Strahlung wird zum Teil an der Oberfläche 14 reflektiert und zum Teil transmittiert. Wenn die transmittierte Strahlung die Halbwellenplatte 6 durchdringt, wird ihre Polarisation verändert. Die S-polarisierte Strahlung wird in P-polarisierte Strahlung umgewandelt. Die P-polarisierte Strahlung durchdringt die PVB-Schicht 3.2 und tritt an der Oberfläche 11 der Außenscheibe 1 aus der Windschutzscheibe 10.According to the invention, the projector 4 emits S-polarized radiation, in particular essentially purely S-polarized radiation. Since the projector 4 irradiates the
Durch die Transmission an der Oberfläche 11 der Außenscheibe 1 wird keine zusätzliche Reflexion erzeugt. Dadurch entsteht kein störender Reflexionsschatten und die HUD-Projektion wird deutlich sichtbar. Alternativ oder zusätzlich kann die Außenscheibe 1 getönt oder gefärbt sein. Dieses Ergebnis war für den Fachmann unerwartet und überraschend.No additional reflection is generated by the transmission on the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Außenscheibeouter pane
- 22
- Innenscheibeinner pane
- 33
- thermoplastische Zwischenschichtthermoplastic intermediate layer
- 3.13.1
- erste PVB-Schichtfirst PVB layer
- 3.23.2
- zweite PVB-Schichtsecond PVB layer
- 44
- Projektorprojector
- 55
- Betrachter / Fahrzeugfahrerviewer / vehicle driver
- 66
- Halbwellenplatte half-wave plate
- 1010
- Windschutzscheibe windshield
- OO
-
Oberkante der Windschutzscheibe 10Top edge of
windshield 10 - Uu
-
Unterkante der Windschutzscheibe 10Lower edge of the
windscreen 10 - BB
-
HUD-Bereich der Windschutzscheibe 10
Windshield HUD area 10 - EE
- Eyebox eyebox
- 1111
-
außenseitige, von der Zwischenschicht 3 abgewandte Oberfläche der Außenscheibe 1outside surface of the
outer pane 1 facing away from theintermediate layer 3 - 1212
-
innenraumseitige, zur Zwischenschicht 3 hingewandte Oberfläche der Außenscheibe 1Interior surface of the
outer pane 1 facing theintermediate layer 3 - 1313
-
außenseitige, zur Zwischenschicht 3 hingewandte Oberfläche der Innenscheibe 2outside surface of the
inner pane 2 facing theintermediate layer 3 - 1414
-
innenraumseitige, von der Zwischenschicht 3 abgewandte Oberfläche der I nnenscheibe2Surface of the
inner pane 2 facing away from theintermediate layer 3 on the interior side
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: OBERMAIR, CHRISTIAN, DR. RER. NAT., DE |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |