DE2130969C3

DE2130969C3 - Head-up-Anzeigegerät

Info

Publication number: DE2130969C3
Application number: DE2130969A
Authority: DE
Inventors: Robert K Kirschner
Original assignee: Sundstrand Data Control Inc
Current assignee: Sundstrand Data Control Inc
Priority date: 1970-06-22
Filing date: 1971-06-22
Publication date: 1980-08-21
Also published as: CA954347A; DE2130969B2; FR2096407B1; DE2130969A1; GB1322422A; FR2096407A1; JPS6024445B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Head-up-Anzeigegerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Anzeigegerät ist aus der US-PS 34 46 916 bekannt. Oer Kollimatorspiegcl dieses bekannten Geräts ist parabolisch. Bei einem parabolischen Kollimatorspiegel ist bei Betrachtung mit beiden Augen keine für beide Augen gemeinsame Brennebene vorhanden, die eine scharfe Sicht der Biidci mit beiden Augen gleichzeitig erlauben würde.

Aus der US-PS 24 90 747 ist es bekannt, ein kollimiertes Bild mit einem natürlichen Blickfeld mit Hilfe eines teildurchlässigen Spiegels und eines hiervon getrennten asphärischen Kollimatorspiegels zu überlagern.

Für verschiedene Verwendungszwecke von Anzeigegeräten, bei denen einem natürlichen Blickfeld eine Abbildung überlagert wird, hat sich herausgestellt, daß eine Kollimation der dargestellten Bilder für den Betrachter Vorteile bringt. Dadurch, daß man die reflektierten Lichtstrahlen zueinander parallel macht, sind die Bilder für den Betrachter klar sichtbar und erscheinen auf ein entferntes Objekt projiziert, auf das die Augen fokussiert sind, da die Bilder im Unendlichen abgebildet sind. Zudem scheinen sich die kolliniierten Bilder nicht zu dem entfernten Objekt zu bewegen, wenn der Betrachter seinen Kopf bewegt.

Um die Lichtstrahlen parallel zu machen, wird bei diesen Anzeigegeräten gewöhnlich zwischen der Bildvorlage und dem Spiegel ein Kolliniatorobjektiv eingefügt. Objektive dieser An brechen das Licht

derart, daß die von der Bildvorlage kommenden divergenten Strahlen in parallele Strahlen kollimiert werden, die dann von einem ebenen Kombinationsspiegel zum Betrachter reflektiert werden. Bei der Verwendung solcher Kollimatoren sind zahlreiche Schwierigkeiten aufgetreten. Da die vom Kollimatorobjektiv zum Spiegel laufenden Lichtstrahlen parallel sind, braucht man ein Objektiv, dessen Fläche, gemessen senkrecht zur optischen Achse, mindestens so groß ist wie der projizierte Abbildungsbereich auf dem Kombinationsspiegel. Häufig werden diese Anzeigegeräte dort verwendet wo Platzmangel herrscht So sind zum Beispiel häufig projizierte Frontscheibenanzeigegeräte im Cockpit eines Flugzeuges vor einem Piloten befestigt und die im Cockpit herrschenden Platzeinschränkungen verhindern die Verwendung verhältnismäßig großer Bilderzeugungsvorrichtungen. Folglich ist die Größe des Kollimatorobjektivs begrenzt und die kollimierte Bilddarstellung ist dementsprechend ebenfalls klein.

Weiter schreiben die Raumbeschränkungen im Cockpit vor, daß die Brennweite des Kollimatorobjektivs kurz sein muß, um den Abstand zwischen der Bildvorlage und dem Objektiv möglichst kurz und die Bildvorlage selbst möglichst klein zu machen, damit der Platzbedarf der Bildvorlage vermindert wird. Bekanntlich erfordern Objektive mit kurzer Brennweite mehrere Präzisionsglieder, um die sphärische und chromatische Aberration zu korrigieren, und solche zusammengesetzten Objektive sind schwer und kost spielig. So findet beispielsweise eine Frontscheibenanzeige mit einem vierzölligen Kollimatorobjektiv mit kurzer Brennweite in den meisten Cockpits keinen Platz, ohne daß nicht eine größere Umkonslruktion vorgenommen werden muß, und die entsprechende Abbildung von vier Zoll (etwa IO cm) ist für viele derzeitige Anwendungsbereiche ungeeignet.

Anzeigegeräte, die Kollimaloren verwenden, haben sich als besonders unpraktisch für eine Betrachtung mit beiden Augen erwiesen. Aufgrund des Augenabstandes kann nur ein kleiner Mittelteil des kollimierten Bildes gleichzeitig mit beiden Augen betrachtet werden und für ein kreisförmiges Kollimatorobjektiv ist der eingeschränkte Bereich der kreisrunden Bilddarstellung, der gleichzeitig mit beiden Augen gesehen wird, oberhalb und unterhalb der Mitte des Bildbereiches noch schmäler. Folglieh können bei projizierten Frontscheibenanzeigen verhältnismäßig schwache Seitenwinde das kollimierte Bild so weit verschieben, daß es nur noch mit einem Auge wahrgenommen wird, wenn die Augen des Fahrzeugführers auf einen Bezugspunkt, etwa eine Landebahn fixiert sind. Wenn unter solchen Bedingungen die Größe des Spiegels der kollimierten Bilddarstellung entspricht, sieht ein Auge des Betrachters den Bezugspunkt völlig außerhalb des Spiegelrandes.

Um diese Probleme zu beseitigen, wurden bisher sphärische und parabolische Spiegel zur Kollimation der Bilder verwendet und die Kollimatorobjektive wurden weggelassen. Damit wurden zwar gewisse Fortschritte erzielt, jedoch rn.-t \v 'de Spiegelarlen für die Betrachtung mit beiden Augen ungeeignet. Da keiner dieser Spiegel eine Brennebene hat, die zur optischen Achse symmetrisch ist, haben sie für eine achsferne Betrachtung mit beiden Augen keine für beide Augen des Betrachters gemeinsame Brennebene. Daher bieten sowohl die sphärischen als auch die parabolischen Spiegel keine klare Sicht des dargestellten B'ldes mit beiden Auge.i und haben sich als ungeeignet erwiesen, wenn eine Betrachtung mit beiden Augen vorgesehen ist

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Head-up-Anzeigegerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszugestalten, daß sich auch bei Betrachtung mit beiden Augen gleichzeitig ein scharfes Bild ergibt Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst

Die spezielle Form des Kollimatorspiegels führt zu

ίο einer gemeinsamen Brennebene für beide Augen.

Dieser Vorteil wirkt sich sowohl dann aus, wenn der Kollimatorspiegel selbst teildurchlässig ist und in der

Blicklinie des Betrachters angeordnet ist als auch dann, wenn der Kollimatorspiegel nur der Kollimierung des

Bildes dient und die eigentliche Überlagerung mit Hilfe

eines gesonderten teildurchlässigen Spiegels erfolgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Anzeigegerätes, das in einem Flugzeug eingebaut ist wobei die Beziehung zwischen Flugweg des Flugzeuges und einer Landebahn beim Anflug gezeigt ist;

F i g. 2 eine bruchstückhafte perspektivische Ansicht

des erfindungsgemäßen Anzeigegerätes, in einem Flugzeug montiert, die einen Zeiger für den Flugweg veranschaulicht, der den Piloten beim Anflug an die Landebahn dirigiert;

F i g. 3 eine schematische Skizze der gegenseitigen Lage der ein Bild erzeugenden Einrichtung, des Kollimatorspiegels und des Betrachters;

Fig.4 eine Skizze, die die Beziehung zwischen der j5 Rotationsellipse, dem Betrachter und der das Bild erzeugenden Einrichtung zeigt;

F i g. 5 eine schematische Skizze der Brennebenen der verschiedenen Kollimatorspiegel und ihre Lage zu den 'Augen eines Betrachters;

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Anzeigegerätes;

F i g. 7 eine Ansicht von oben auf das erfindungsgemäße Anzeigegerät;

F i g. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der F i g. 7 mit 4-) aufrechtem Spiegel;

Fig.9 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten nach der Linie 8-8 der Fig. 7, mit dem Spiegel in die Verstaustellung umgeklappt;

Fig. 10 einen Detailschnitt nach der Linie 10-10 der w Fig. 7, der die verschieblichc Halterung des Spiegels deutlich macht;

Fig. 11 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 3 und 6 zeigen ein Head-up-Anzeigegerät,

« das insgesamt mit 20 bezeichnet ist. Es hat eine Grundplatte 22 und einen Kollimatorspiegel 24 (nachfolgend einfach: Spiegel). Die Grundplatte 22 hält ein Gehäuse 26 mit einem Frontfenster 28 und erstreckt sich mit einem zweiten Teil 30 vom Gehäuse 26 unter

M) dem Fenster 28 nach vorne. Der Spiegel 24 ist an diesem zweiten Grundplattenteil 30 nächst dessen vom Fenster entfernten Ende befestigt.

BiiJer für den Spiegel werden in dem Gehäuse 26 erzeugt, durch das Fenster 28 geworfen und vom t" Spiegel in die Augen 32 eines Betrachters reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen 34 sind zueinander parallel, um die Bilder im Unendlichen abzubilden. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Spiegel

ausreichend transparent, um dem Betrachter eine ungehinderte Sicht durch den Spiegel zu gewähren, so daß die Abbildungen mit der unmittelbaren Sicht durch den halbdurchlässigen Spiegel vereinigt werden.

In einer spezie.ien Anwendung des Anzeigegerätes, die gewöhnlich als projizierte Frontscheibenanzeige bezeichnet wird, ist das Gerät im Cockpit eines Flugzeuges 36 montiert, wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt Der Spiegel 24 befindet sich in der normalen Sichtlinie des Piloten durch die Windschutzscheibe 38 des Flugzeuges. Die auf dem Spiegel erscheinenden Bilder geben eine Information über das Flugzeug. Die Bilder können eine senkrecht stehende Skala 40 und einen queriiegenden Stab 42 umfassen, der das Skalenbild 40 schneidet. Das Skalenbild ist auf dem Spiegel in vertikaler Richtung verschieblich, so daß sich die Lage der Skalenbeschriftung zum Stab 42 ändert. Der Stab bewegt sich seinerseits nach oben und unten je nach dem Anstellwinkel des Flugzeugs, so daß sich der Schnittpunkt des Stabbildes mit der Skalenabbildung ändert um auf diese Weise den Piloten in Verfolgung einer erwünschten Flugbahn zu einem Aufsetzpunkt 44 auf einer Landebahn 46 zu leiten.

Da die Abbildungsstrahlen parallel gemacht sind, werden sie im Unendlichen vereinigt und erscheinen dem Piloten als scharfe Bilder, wenn seine Augen auf unendlich oder auf weite Entfernungen eingestellt sind. Die Bilder erscheinen also auf das Gesichtsfeld des Piloten projiziert zu sein und sie behalten ihre Lage bezüglich des realen Hintergrundes bei, wenn der Pilot seinen Kopf zum Spiegel bewegt.

Der Anstellwinkel α des Flugzeuges, siehe F i g. 1, ist definiert als der Winkel zwischen der Rumpfbezugslinie FRL und der Flugbahn des Flugzeuges. Der Steigungswinkel θ des Flugzeugs ist der Winkel zwischen der Rumpfbezugslinie FRL und der Horizontalen. Der Flugbahnwinkel γ des Flugzeugs ist der Winkel zwischen der Horizontalen und der Flugrichtung des Flugzeugs. Zwischen diesen Winkeln besteht die Beziehung:)» = λ + θ.

Das Anzeigegerät modifiziert den Winkel der reflektierten parallelen Strahlen 34 des Stabbildes 42 als eine Funktion des Anstellwinkels α des Flugzeugs und hält diese Strahlen im wesentlichen parallel zur Flugbahn des Flugzeugs. Demzufolge ist die Blicklinie des Piloten durch den Stab 42 parallel zur tatsächlichen Flugbahn und der Stab zeigt die projizierte Flugbahn für das Flugzeug an. Wenn der Pilot das Flugzeug 36 so steuert daß der Stab 42 in seiner Blicklinie auf den Zielpunkt 44 nahe dem Ende der Landebahn 46 bleibt, wird das Flugzeug und der Flugbahn zum Zielpunkt gelenkt

Das Anzeigegerät bewegt ferner die Skalenabbildung 40 vertikal auf dem Spiegel als eine Funktion des Steigungswinkels θ des Flugzeugs. Die Nullmarke auf der Skala bezieht sich auf den Fernhorizont Der Punkt an dem die Stababbildung 42 die Skala 40 schneidet zeigt dem Piloten den Flugbahnwinkel γ an, der unmittelbar an der Skala ablesbar ist

Um die Abbildungsstrahlen für den Betrachter achsparallel zu machen, hat der Spiegel 24 in dem erfindungsgemäßen Anzeigegerät die Form eines Eilipsoides und die Bilder werden in der Brennebene des Spiegels erzeugt Wie aus F i g. 3 ersichtlich, fällt Licht von den Bildvorlagen im Gehäuse 26 unmittelbar auf den Spiegel. Die Form des elliptischen Spiegels verwandelt das reflektierte Licht in die parallelen Strahlen 34. Folglich macht der Spiegel mit Kollimatoreffekt eine Kollimatorlinse zwischen den Bildvorlagen und dem Spiegel überflüssig und die Beschränkungen, die den Abbildungen hinsichtlich der Größe aufgrund einer Kollimatorlinse auferlegt waren, entfallen. FoIglieh ist eine größere Abbildungsfläche mit einer kleineren Gesamtvorrichtung erzielbar, als dies bei Verwendung von Kollimatorlinsen möglich war. Gemäß F i g. 2 hat beispielsweise der Stab 42 eine beträchtlich horizontale Abmessung, so daß der Pilot ihn mit beiden

to Augen gleichzeitig sehen kann und die Lage des Stabes zum Zielpunkt auch während einer Versetzung des Flugzeugs aufgrund von Seitenwinden deutlich wird.

Der in dem Beispiel verwendete Spiegel war etwa 8,4 cm hoch und 18,3 cm breit. Aus einem Abstand von etwa 46 cm betrachtet, beträgt das horizontale Gesichtsfeld für die Betrachtung mit einem Auge 15 Grad auf jeder Seite der Mittellinie durch den Spiegel und für beidäugige Betrachtung ist das Gesichtsfeld 7,3 Grad auf jeder Seite der Mitte. Das Gesichtsfeld für beide Augen ist unter normalen Bedingungen bei Landungen mit Seitenwind und Kopfbewegungen des Piloten angemessen.

Wie in F i g. 4 veranschaulicht, erhält man die Form des Spiegels am besten, indem man eine Ellipse um ihre Hauptachse a dreht und ein Segment der Rotationsfläche 48 des Ellipsoids nahe der Rotationsachse herausgreift, das gänzlich in einer Hälfte der Ellipsoids liegt. In F i g. 3 ist der Spiegel 24 als ein Segment zweier nahe beieinander liegender Ellipsoide 48a und 484 gezeigt, wobei beide Flächen der erzeugenden Ellipsen teilweise in gestrichelten Linien angedeutet sind. Es können also beide Flächen, die Vorder- und die Rückfläche, des Spiegels 24 elliptisch sein, besonders wenn der Spiegel teildurchlässig ist.

Wie in F i g. 4 gezeigt, sind die Bildobjekte 49 in der Brennebene des Spiegels 24 angeordnet, um Bilder für den Spiegel zu erzeugen. Die Bildstrahlen werden vom Spiegel parallel zur Hauptachse a des Ellipsoids und in einem Abstand dazu reflektiert, und die Bilder werden um diese Hauptachse erzeugt. Die kollimierlen Bildet werden zweckmäßigerweise nächst der Nebenachse t des Ellipsoids betrachtet, wobei die Augen 32 des Beobachters von der Hauptachse etwa einen Abstand von ungefähr dem 0,135-fachen der halben Nebenachse £>/2 haben. Das Verhältnis der Hauptachse a zur Nebenachse b ist vorzugsweise von der Größenordnung 4 :3; in einem speziellen Foil wurde für den Wert a/l 1,29 verwendet.

Bei einem Beispiel für einen Spiegel, mit dem hervorragende Resultate erzielt wurden, waren die Längen für die Haupt- und Nebenachse der Ellipse IOC bzw. 75 cm. In diesem Beispiel ist die Brennebene etwa 152 mm von der Spiegeloberfläche entfernt die reflektierten Bilder wurden in einem Abstand von etwa 50 cm von der Spiegeloberfläche betrachtet wobei die Augen von der Hauptachse etwa 53 mm entfernt waren.

Statt des eben beschriebenen Rotationsellipsoid;

kann der Spiegel auch nur in einer Richtung Ellipsoidform haben. Wenn beispielsweise eine Kollimation nur in vertikaler Richtung erforderlich ist kann de) Spiegel vertikal zur optischen Achse Allipsoidforrr haben, während er in horizontaler Richtung eben seir kann oder eine andere Krümmung haben mag. Eir solcher Spiegel ist ein Segment aus einer Fläche, die

durch Obertragen der Hauptachse der Ellipse in eint zur Nebenachse rechtwinklige Ebene entsteht

Bisher wurden als Kollimator sphärische Spiegel unc Parabolspiegel verwendet Fig.5 ist eine Skizze vor

Kollimatorspiegeln für gleichzeitige Betrachtung mit beiden Augen 32, in der der Spiegel 24 einen sphärischen, parabolischen und elliptischen Kollimatorspiegel verkörpert. Die Gestalt der Brennebenen des spärischen, parabolischen und elliptischen Spiegels sind ·, durch die Brennebene 50 bzw. 52 bzw. 54 gekennzeichnet, wobei die Augen von der optischen Achse einen Abstand gemäß F i g. 4 haben. Sowohl beim sphärischen wie auch beim parabolischen Spiegel entspricht jedem Auge des Betrachters eine andere Brennebene und beide Brennebenen sind zur optischen Achse unsymmetrisch. Folglich gibt es keine gemeinsame Brennebene beim sphärischen und parabolischen Spiegel, die zur Betrachtung mit beiden Augen geeignet wäre. Dagegen hat der Ellipsoidspiegel eine gemeinsame Brennebene 54 für beide Augen, die zur optischen Achse symmetrisch ist und eine scharfe Sicht der Bilder mit beiden Augen gleichzeitig erlaubt.

Für den Ellipsoidspiegel ist die Brennebene im Bereich der Rotationsachse annähernd sphärisch und zur Spiegelfläche hin konvex. Diese sphärische Brennebene hat einen Radius von etwa ein Fünftel der halben Hauptachse, das ist a/10. In dem obigen speziellen Beispiel mit a = 100 cm und b = 75 cm beträgt der Radius etwa 10 cm.

Um scharfe Bilder zu erzeugen, liegen die bilderzeugenden Einrichtungen des Anzeigegeräts in der Brennebene 54 des ellipsoidförmigen Spiegels. Dazu gehören Mittel zum Erzeugen eines Bildes des Stabes und Mittel zum Erzeugen eines Bildes der Skala in der Brennebene.

Nachstehend wird anhand der F i g. 6, 7, 8 und 9 beschrieben, auf welche Weise der Spiegel 24 an der Grundplatte 30 gehaltert ist. Der Spiegel 24 hat unten zwei beabstandete Gewindebohrungen (nicht darge- J5 stellt), die zwei fluchtende Pfosten 200 aufnehmen, die an ihren Enden mit Gewinden versehen sind. Die Pfosten 200 sind an einem rechteckigen Träger 202 befestigt; eine Schiene 204 hat zwei aufrechte Flansche 206, die einen solchen Abstand voneinander haben, daß der Träger 202 dazwischenpaßt. Der Träger 202 hat zwei fluchtende Drehzapfen 208, die an den Enden des Trägers in Längsrichtung vorstehen. In den Flanschen 206 sind zwei gefluchtete Löcher (nicht gezeigt) vorgesehen, in denen die Drehzapfen 208 aufgenommen sind, so daß der Träger 202 gegen die Schiene 204 verschwenkbar ist.

Von dem zweiten Grundplattenteil 30 erstreckt sich oben an beiden Seiten ein Arm 210 nach vorne und die beiden Arme 210 haben einen Abstand von einer tiefer angeordneten Verlängerung 212 des zweiten Grundplattenteils 30. Die Arme 210 und die darunter liegende Verlängerung 212 bilden das Ende des zweiten Grundplattenteils 30. Der Abstand zwischen den Armen 210 und der Verlängerung 212 bildet zwei Schlitze 214, die die Enden 216 der Schiene 204 aufnehmen.

Auf diese Weise ist die Schiene 204 in den Schlitzen 214 festgehalten, während der Spiegel mit dem Träger 202 gegen die Schiene verschwenkbar ist Diese Drehzapfenlagerung erlaubt also, den Spiegel 24 von einer aufrechten Stellung, die in F i g. 8 gezeigt ist und in der der Spiegel die im Gehäuse 26 erzeugten Bilder abbildet, in eine Verstaustellung umzuklappen, die in Fig.9 gezeigt ist und in der der Spiegel keine Abbildung liefert In der Verstaustellung liegt der Spiegel zwischen der Schwenkachse und den bilderzeugenden Vorrichtungsteilen im Gehäuse 26, wenn er nicht im Gebrauch ist

Wie Fig. 10 zeigt, erstreckt sich durch beide obere Arme 210 eine Bohrung 220 und in der Verlängerung 212 der Grundplatte sind zwei Gewindebohrungen 222 angebracht, die mit den beiden oberen Bohrungen 220 fluchten. Beide Enden 216 der Schiene 204 sind mit einem Langloch 224 versehen, das mit den oberen und unteren Bohrungen 220 und 222 in Deckung ist, wenn die Schiene in den Schlitzen 214 aufgenommen ist. Zwei Bolzen 226 ragen durch die oberen Bohrungen 220 und die Langlöcher 224 und sind mit ihren Enden in den Bohrungen 222 eingeschraubt. Die oberen Arme 210 sind ausreichend biegsam, um sich an den Flanschen 216 anzulegen, wenn die Bolzen 226 angezogen werden. Auf diese Weise wird die Schiene 204 zum Gehäuse 26 bewegt, wobei ihre Enden 216 in den Schlitzen 214 gleiten. Um die Schiene und den Spiegel in einer gewünschten Stellung zu arretieren, werden die Bolzen 226 angezogen. Wenn sich der Spiegel in seiner aufrechten Stellung befindet, ermöglicht die Spiegelverstellvorrichtung eine Verschiebung des Spiegels zu und von den bilderzeugenden Bestandteilen im Gehäuse, um diese Bestandteile in der Brennebene des Ellipsoidspiegel in Stellung zu bringen.

Wie in den F i g. 8 und 9 veranschaulicht, ist zwischen der Schiene 204 und dem Träger 202 eine längliche Andruckplatte 230 vorgesehen. Eine Schraubenfeder 232 oder ein sonstiges Federelement ist mit einem Ende in einer Einsenkung 234 an der Oberseite der Schiene 204 aufgenommen und drückt die Andruckplatte 230 von unten gegen die ihr zugekehrte Fläche des Trägers 202. Wenn der Spiegel seine aufrechte Stellung einnimmt, ist die Feder 232 gedehnt und preßt die Andruckplatte 230 gegen die Unterseite des Trägers 202; wenn sich der Spiegel in seiner Verstaustellung befindet, ist die Feder 232 komprimiert und die Andruckplatte 230 wird gegen die Stirnseite des Trägers 202 gepreßt. Die Feder 232 und die Andruckplatte 230 dienen also als Arretierung für den Träger, um den Spiegel in einer gewünschten Schwenklage zu halten.

Eine Gewindebohrung 236 durchzieht den Träger 202 und nimmt eine Stellschraube 238 auf. Das Ende der Stellschraube steht über die Unterseite des Trägers 202 vor und legt sich gegen die Andruckplatte 230, wenn der Spiegel in seiner aufrechten Stellung ist. Die Stellschraube ist somit ein Mittel, um die aufrechte Stellung des Spiegels um die Schwenkachse der Drehzapfenlagerung zu variieren. Ein Winkeleisen 240, das an der Stirnseite des Trägers 202 befestigt ist, legt sich gegen die Andruckplatte 230 und dient als Anschlag, wenn der Spiegel in seine Verstaustellung umgeklappt wird.

In einer oberen Aussparung 244 an der Schiene 204 ist ein Schalter 242 aufgenommen, der einen Knopf 246 hat, welcher federnd nach oben gedruckt wird und durch ein Loch 248 in der Andruckplatte 230 tritt Wenn der Spiegel seine aufrechte Stellung einnimmt, wird, wie in Fig.8 gezeigt, der Knopf 246 nach unten in den Schalter 242 gedruckt und schließt einen Kontakt im Schalter. Wenn der Spiegel in seine Verstaustellung der F i g. 9 umgeklappt wird, wird der Knopf 246 aus dem Schalter 242 durch Federkraft vorgedrückt und der Kontakt im Schalter wird geöffnet

Der Schalter 242 stellt ein Mittel dar, das funktionell mit der Schwenkhalterung des Spiegels gekoppelt ist, um die bilderzeugenden Elemente in Betrieb zu setzen, wenn der Spiegel in seiner aufrechten Stellung ist und außer Betrieb zu nehmen, wenn der Spiegel nicht gebraucht wird und sich in seiner Verstaustellung befindet

9 10

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin- Betrachters angeordnet. Die vom Spiegel 250 reflektier-

dung, das in Fig. 11 skizziert ist, kollimiert der ten Bilder werden mit der Sicht durch den Spiegel 250

Ellipsoidspiegel 24 die in dem Gehäuse 26 erzeugten kombiniert. Bei diesem Beispiel werden die Lichtstrah-

Bilder und reflektiert die kollimierten Bilder auf einen len vom Spiegel 24 rückwärts reflektiert. Dadurch ist ein

zweiten Spiegel 250. Der zweite Spiegel 250 ist ·> verhältnismäßig kompaktes Anzeigegerät für gewisse

teilverspiegelt und in der Blicklinie der Augen 32 eines Cockpitformen möglich, wo Raummangel herrscht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Head-up-Anzeigegerät bei dem mittels eines teildurchlässigen Spiegels dem natürlichen Blickfeld eines Fahrzeugführers ein kolliminiertes Bild überlagerbar ist mit einer das Bild erzeugenden Einrichtung und einem das Bild kollimierenden, asphärischen Kollimatorspiegel, wobei die Einrichtung das Bild in der Brennebene des Kollimatorspiegels um dessen optische Achse erzeugt und die Betrachtungsposition außerhalb der optischen Achse des Kollimatorspiegels liegt dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche des Kollimatorspiegels (24) ein Oberflächensegment eines Halb-Rotationsellipsoids ist das zur Rotationsachse versetzt liegt

2. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Kollimatorspiegel (24) selbst teildurchlässig und in der Blicklinie des Fahrzeugführers zur Überlagerung des kollimierten Bildes mii dem natürlichen Blickfeld des Fahrzeugführers angeordnet ist

3. Anzeigegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betrachtungsposition auf der Axialebene des Ellipsoids in rechten Winkeln zur optischen Achse liegt und gegenüber der optischen Achse versetzt ist, wobei die Blicklinie von der Betrachtungsposition zum Kollimatorspiegel (24) parallel, aber versetzt zur optischen Achse liegt.

4. Anzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Hauptachse zur Nebenachse der das Rotationsellipsoid bildenden Ellipse in der Größenordnung von 4 :3 liegt.

5. Anzeigegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachse etwa 1 m und die Nebenachse etwa 0,75 m beträgt.

6. Anzeigegerät nach einem üer vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kollimierte Bild annähernd von der Nebenachse der das 4" Rotationsellipsoid bildenden Ellipse aus betrachtbar ist und die Augen des Betrachters von der Rotationsachse einen Abstand haben, der etwa das 0,135-fache der halben Nebenachse beträgt.

7. Anzeigegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 4Ί dadurch gekennzeichnet, daß die Brennebene wenigstens teilweise sphärisch ist und einen Radius von etwa 0,1 m sowie einen Abstand von der Ellipsoidfläche von etwa 0,15 m hat und daß das reflektierte Bild aus einer Entfernung von annähernd ^r> <> 0,5 m von der' Reflexionsfläche betrachtbar ist, wobei die Augen einen Abstand von 0,053 m von der Hauptachse haben.

8. Anzeigegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennebene zwischen der ">"> Nebenachse der erzeugenden Ellipse und der Reflexionsfläche liegt.

9. Anzeigegerät nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Brennebene im Bereich um die Haupiachse annähernd sphärisch ist und zum ^Wl Spiegel hin konvex gekrümmt ist und daß der Radius der Brennebene etwa 'Λ der halben Länge der Hauptachse beträgt.

10. Anzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenn- ^h> ebene des im Unendlichen abbildenden Kollimatorspiegels (24) symmetrisch zur optischen Achse des Spiegels liegt.

11. Anzeigegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Augen des Betrachters eine gemeinsame Brennebene vorhanden ist, wenn sich die Augen in der Betrachtungsposition befinden, in der die optische Achse in einem Abstand zwischen den beiden Augen verläuft

12. Anzeigegerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Betrachtungsposition der Augen die Brennebene zwischen den Augen und dem Kollimatorspiegel (24) liegt und um die optische Achse zum Kollimatorspiegel hin konvex gekrümmt ist

13. Anzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der KoIIimatorspiegel (24) relativ zu der das Bild erzeugenden Einrichtung verstellbar gehalten ist und daß die bilderzeugende Einrichtung in der Brennebene einjustierbar ist

14. Anzeigegerät nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (22), an derem einen Ende ein Gehäuse (26) mit der bilderzeugenden Einrichtung (60, 94a) befestigt ist und an derem anderen Ende eine Befestigung (202, 204, 214, 216) für den Spiegel (24) vorgesehen ist, die diesen in Richtung zu und von der bilderzeugenden Einrichtung bewegbar hält

15. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Kollimatorspiegel (24) und der teildurchlässige Spiegel (250) getrennte Spiegel sind, von denen der teildurchlässige Spiegel (250) in der Blicklinie des Fahrzeugführers angeordnet ist, um das kollimierte Bild vom Kollimatorspiegel (24) dem natürlichen Blickfeld des Fahrzeugführers zu überlagern.