DE3812620A1 - Anzeigevorrichtung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge, und insbesondere eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen von zum Fahrzeug in Beziehung stehenden Informationen für den Fahrer in Form von virtuellen Bildern mittels eines Projektors und eines Reflektors.

Mit zunehmender Diversifizierung von Anzeigeeinheiten, die an Kraftfahrzeugen angebracht sind, wurden neuerdings Vor­ richtungen, die einen Projektor umfassen, als neue Anzeige­ vorrichtungen für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen. Fig. 1(A) zeigt ein Beispiel einer solchen bekannten Anzeigevorrichtung. Gemäß dieser Figur ist ein Projektor 4, der eine Anzeigeein­ heit 2 und eine Linse 3 aufweist, innerhalb des Armaturen­ brettes 1 angeordnet derart, daß die optische Achse des Pro­ jektors 4 in Aufwärtsrichtung gerichtet ist. Weiterhin ist an dem Armaturenbrett 1 auf der Innenseite der Frontscheibe 5 ein Halbspiegel 6 angebracht in einem Neigungswinkel R zu einer transparenten Platte 1 a (beispielsweise eine Glas­ platte) auf dem Armaturenbrett 1.

Bei der Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 1(A) wird ein Anzeige­ bild von der Anzeigeeinheit 2 über die transparente Platte 1 a auf den Halbspiegel 6 projiziert und dann von dem Halbspiegel bzw. Reflektor 6 in Richtung gegen den Fahrer 7 reflektiert.

Daher kann der Fahrer 7 die Anzeigebilder der Anzeigeeinheit 2 als ein virtuelles Bild 8 außerhalb der Frontscheibe 5 sehen, während er durch die Frontscheibe 5 nach außen hin­ durchsieht.

Bei der oben genannten bekannten Anzeigevorrichtung sind wegen der Verwendung eines Halbspiegels die Verfügbarkeit von Licht und die Erkennbarkeit des Bildes nicht zufrieden­ stellend.

Da weiterhin der Projektor 4 innerhalb des Armaturenbretts 1 zusammen mit verschiedenen Instrumenten aufgenommen ist, ist es sehr schwierig, den Projetor 4 innerhalb des Armaturen­ bretts 1 in zweckentsprechender Weise anzuordnen, und die Größe und die Position der Anbringung des Halbspiegels 6 sind in Relation zu der Position des Projetors 4 begrenzt. Wenn weiterhin die Anzeige eine Flüssigkristallanzeige und eine Lichtquelle umfaßt, ist es nicht einfach, die von der Lichtquelle erzeugte Wärme wirksam zur Außenseite des Arma­ turenbrettes 1 abzustrahlen oder abzuführen.

Zusätzlich ist in dem Fall, in welchem intensives Sonnenlicht auf die transparente Platte 1 a durch den Halbspiegel 6 hin­ durch auftreffen kann und dann von dem Halbspiegel 6 in Rich­ tung gegen den Fahrer 7 reflektiert wird, wie es in Fig. 1(B) dargestellt ist, der Fahrer 7 nicht in der Lage, die Anzeige­ bilder vom Projektor 4 klar zu erkennen.

Weiterhin besteht ein anderes Problem darin, daß es schwierig ist, die Innenfläche der Frontscheibe 5 zu reinigen, da der Halbspiegel 6 an dem Armaturenbrett angebracht ist.

Fig. 2 zeigt ein anderes Beispiel einer bekannten Anzeige­ vorrichtung, die einen Projektor aufweist. Bei diesem Bei­ spiel ist ein Projektor 13, der eine Anzeigeeinheit 13 a um­ faßt (beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige, Elektronen­ strahl-Anzeigeröhren oder dergleichen), unter der Meßgeräte­ haube 12 einer Instrumententafel 11 angeordnet, und ein Halb­ spiegel 14 mit hohem Reflektionsvermögen (beispielsweise ein Halbspiegel aus Acrylharz oder aus Glas, dessen Oberfläche mit einem Metallfilmniederschlag überzogen ist) ist an einer Indikator-Anzeigeposition innerhalb der Instrumententafel 11 angeordnet, um von der Anzeigeeinheit 13 a projizierte An­ zeigebilder 13 b in Richtung gegen den Fahrer 7 zu reflektieren.

In nachteiliger Weise werden bei dieser bekannten Anzeigevor­ richtung, da der Projektor 13 nahe dem Halbspiegel 14 ange­ ordnet ist, die virtuellen Bilder in einem relativ kurzen Ab­ stand entsprechend dem Abstand zwischen dem Projektor 13 und dem Halbspiegel 14 angezeigt, so daß die visuelle Erkenn­ barkeit des Anzeigebildes relativ schlecht ist.

Unter Beachtung der vorgenannten Probleme ist es ein Haupt­ zweck der vorliegenden Erfindung, eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei welcher das Sichtfeld durch die Frontscheibe hindurch vergrößert ist, das Reinigen der Innenfläche der Frontscheibe erleichtert ist, und die visuelle Erkennbarkeit der Anzeige verbessert ist, ohne daß die Vor­ richtung dem Einfluß äußeren Sonnenlichtes unterworfen ist.

Um den oben genannten Zweck zu erreichen, umfaßt eine Anzeige­ vorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß der Erfindung (a) eine Projektionseinrichtung, die im Passagierabteil des Kraftfahr­ zeuges angeordnet ist, um Anzeigebilder zu projizieren, und (b) eine Reflektionseinrichtung, die im Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, um die Anzeigebilder, die von der Projektionseinrichtung projiziert werden, in Richtung gegen den Fahrer des Kraftfahrzeuges zu reflektieren.

Die Reflektionseinrichtung ist ein Spiegel oder eine Hologramm­ platte. Weiterhin wird es, wenn die Projektionseinrichtung am Dachhimmel das Passagierabteiles angeordnet ist, bevorzugt, eine andere Reflektionseinrichtung am Dachhimmel des Passagier­ abteiles anzuordnen, um durch die Projektionseinrichtung projizierte Anzeigebilder in Richtung gegen die Reflektions­ einrichtung zu reflektieren.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispiels­ weise erläutert.

Fig. 1(A) ist eine schematische Darstellung einer zum Stand der Technik gehörenden Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge.

Fig. 1(B) ist eine der Fig. 1(A) ähnliche schematische Darstellung zur Unterstützung der Erläuterung eines Problems, welches bei der bekannten Vorrichtung vorhanden ist.

Fig. 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnitt­ ansicht einer anderen zum Stand der Technik ge­ hörenden Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge.

Fig. 3(A) ist eine schematische Darstellung einer ersten Aus­ führungsform einer Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung für Kraftfahrzeuge.

Fig. 3(B) ist eine schaubildliche Ansicht eines Armaturen­ bretts, in welchem ein Reflektor gemäß der Er­ findung angeordnet ist.

Fig. 3(C) ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Seiten­ ansicht eines schwenkbaren Spiegels gemäß der Er­ findung, der in einem ausgenommenen Teil des Ar­ maturenbretts angeordnet ist.

Fig. 4 ist eine Darstellung zur Unterstützung der Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung einer Hologrammplatte, die für eine zweite Ausführungsform einer Anzeigevor­ richtung gemäß der Erfindung verwendet wird.

Fig. 5 ist eine ähnliche schematische Darstellung einer Modi­ fizierung der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Die Fig. 3(A), (B) und (C) zeigen eine erste Ausführungs­ form, bei welcher die Anzeigevorrichtung einen Projektor 21, der eine Anzeigeeinheit 21 a umfaßt, und einen schwenkbaren Reflektionsspiegel 27 aufweist, der in Fig. 3(B) dargestellt ist. Der Projektor 21 ist beispielsweise am Dachhimmel 23 über dem Fahrersitz 22 im Passagierabteil des Kraftfahrzeuges befestigt. Die Anzeigeeinheit 21 a besteht aus einer Flüssig­ kristalltafel, einer Kathodenstrahlröhre, aus Elektronenstrahl- Anzeigeröhren, einer Elektrolumineszenzeinrichtung, einer Plasmaanzeigetafel oder aus irgendeiner anderen ähnlichen Ein­ richtung. Der Reflektorspiegel 27, der als Projektionsebene dient, ist an einer Fläche 26 des Armaturenbretts 25 vor dem Fahrersitz 22 und hinter der Frontscheibe 24 angebracht. Der Spiegel 27 ist in Richtung zur Frontscheibe 24 schräg ange­ ordnet, wobei seine obere Kante nach vorne weist.

Die im Projektor 21 angeordnete Anzeigeeinheit 21 a kann ver­ schiedene Fahrzeugbezogene informationen anzeigen, wie bei­ spielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit, Maschinendrehzahl usw. Das Anzeigebild wird auf den Reflektorspiegel 27 projiziert und dann von diesem in Richtung gegen die Augen des Fahrers 28 reflektiert. In diesem Fall kann der Fahrer 28 ein virtuelles Bild 29 erkennen in einem Abstand a′ hinter dem Reflektor­ spiegel 27. Dieser Abstand a′ ist gleich dem Abstand a zwischen der Anzeigeeinheit 21 a und dem Reflektorspiegel 27. Der Abstand a bzw. a′ beträgt annähernd 50 bis 60 cm.

Fig. 3(B) zeigt ein Beispiel einer Stelle, an welcher der Reflektorspiegel 27 an der Fläche 26 des Armaturenbretts 25 angeordnet ist. Weiterhin ist in Fig. 3(B) eine Instru­ mententafel 31 dargestellt.

In der obigen ersten Ausführungsform ist der Reflektorspiegel 27 in der Fläche 26 des Armaturenbrettes 25 unabhängig ange­ ordnet. Es ist jedoch auch möglich, einen Halbspiegel an der Instrumententafel 31 anzuordnen.

Fig. 3(C) zeigt ein Beispiel einer Ausführung eines schwenk­ baren Reflektorspiegels. Der Spiegel 27 ist mit einer Trag­ stange 30 a an der Mitte seiner Hinterfläche versehen. Eine Kugel 30 b ist am Ende der Tragstange 30 a gebildet. Weiterhin ist ein ausgenommener Teil 26 a an der Fläche 26 des Armaturen­ brettes 25 gebildet, um den Reflektorspiegel 27 aufzunehmen. Am Boden der Ausnehmung 26 a ist eine kugelför­ mige Ausnehmung 26 b gebildet, in welcher die Kugel 30 b der Tragstange 30 a schwenkbar abgestützt werden kann. Weiterhin fluchtet die Reflektorfläche des in der beschriebenen Weise angeordneten Spiegels 27 grob mit der Außenfläche 26 des Ar­ maturenbretts 25. Wenn bei dieser Anordnung besondere Bereiche entlang des Umfanges des Reflektorspiegels 27 nach innen ge­ schoben werden, wird der Reflektorspiegel 27 um einen vor­ bestimmten Reflektionswinkel verschwenkt, bei welchem der Fahrer 28 die Anzeigebilder auf dem Spiegel 27 deutlich sehen kann. Weiterhin ist es, falls erforderlich, auch möglich, den Reflektorspiegel 27 in eine Position zu verschwenken, in wel­ cher der Beifahrer oder ein anderer Passagier auf dem Rück­ sitz Anzeigebilder an dem Reflektorspiegel 27 erkennen kann.

Bei der beschriebenen Ausführungsform werden vom Projektor 21 projizierte Anzeigebilder über den Reflektorspiegel 27 in Richtung gegen den Fahrer 28 reflektiert. Anstelle des Spie­ gels 27 kann auch eine Hologrammplatte 27 A gemäß einer zwei­ ten Ausführungsform verwendet werden, wie dies in den Fig. 3(B) und (C) durch das Bezugszeichen 27 A angegeben ist.

Die Hologrammplatte 27 A kann nur Licht einer einzigen Wellen­ länge mit hohem Reflektionsvermögen reflektieren.

Die Hologrammplatte 27 A ist eine holographische Trockenplatte, auf welcher ein Hologramm aufgezeichnet ist. Die holographische Trockenplatte wird erhalten durch Aufbringen einer Hologramm­ emulsion. wie lichtempfindliches Material in Form einer Ammonium­ dichromatgelatine auf eine Fläche eines transparenten Subs­ trates beispielsweise Glas. Die Position des virtuellen Bildes 29 der Anzeigeeinheit 21 wird durch die Position der Licht­ quelle bestimmt, wenn das Hologramm gebildet wird. Jedoch kann der Neigungswinkel R der Hologrammplatte 27 A frei bestimmt werden unabhängig von dem Positionsverhältnis mit Bezug auf die Lichtquelle, die zum Bilden des Hologramms erforderlich ist.

Anhand der Fig. 4 wird als ein Beispiel ein Verfahren zum Herstellen eines virtuellen Anzeigebildes an einer mit Be­ zug auf den Fahrer 28 im Unendlichen liegenden Stelle er­ läutert.

Die Hologrammplatte 27 A ist in einem Neigungswinkel R befestigt, welcher der gleiche wie der Anbringungswinkel am Armaturen­ brett 25 ist. Ein Laserstrahl, der von einem Lasergenerator 40 erzeugt ist, wird über einen Strahlteiler 41 in zwei Rich­ tungen unterteilt. Ein erster Teilstrahl B _A wird durch einen Spiegel 42 reflektiert und dann mittels einer konkaven Linse 43 diffus gemacht, die an einer Position angeordnet ist, die der Position entspricht, an welcher die Anzeigeeinheit 21 angebracht ist (am Dachhimmel des Passagierabteiles), wobei der diffuse Strahl B _A in Richtung gegen die Aufzeichnungs­ fläche der Hologrammplatte 27 A gerichtet ist. Der zweite Teil­ strahl B _B wird mittels Spiegeln 44 und 45 zweimal reflektiert und dann mittels einer konkaven Linse diffus gemacht, die am Brennpunkt einer konvexen Linse 46 angeordnet ist, wobei der diffuse Teilstrahl B _B in Richtung gegen die konvexe Linse 46 derart gerichtet ist, daß das durch die Linse 46 hindurch­ tretende Licht in Richtung gegen die Aufzeichnungsfläche der Hologrammplatte 27 A kollimiert wird. In diesem Fall entspricht die Richtung des parallelen Lichtes der Sichtlinie des Fahrers. Wie oben beschrieben ist es, wenn der Lichtstrahl B _A , der sich mit sphärischen Wellenfronten ausbreitet, und der Licht­ strahl B _B , der sich mit ebenen Wellenfronten ausbreitet, an die vordere Seite bzw. an die hintere Seite der Aufzeichnungs­ fläche der Hologrammplatte 27 A angelegt werden, möglich, eine Lippmann-Hologrammplatte zu erhalten, an welcher Interferenz­ ränder in der Dickenrichtung der Hologrammemulsionsschicht gebildet werden. Wenn ein Anzeigebild der Anzeigeeinheit 21 auf die Hologrammplatte 27 A projiziert wird in der gleichen Richtung wie der aufzeichnende Lichtstrahl, wird nur Licht mit einer Wellenlänge, die der Bragg-Reflektionsbedingung genügt, von der Hologrammplatte 27 A reflektiert, so daß das virtuelle Anzeigebild 29 an einer Stelle sichtbar ist, die mit Bezug auf die Hologrammplatte 27 A oder mit Bezug auf den Fahrer 28 im Unendlichen liegt.

Weiterhin ist die Wellenlängenselektivität der Hologrammplatte 27 A bestimmt durch die Wellenlänge des aufzeichnenden Laser­ stromes und den Intervallen zwischen den Interferenzrändern der Emulsionsschicht. Im Fall einer Lippmann-Hologrammplatte bei Verwendung einer Ammoniumdichromatgelatine werden etwa 80% des Lichtstrahles, der eine spezielle Wellenlänge hat, von der Hologrammplatte reflektiert und etwa 90% der Licht­ strahlen anderer Wellenlängen werden durch die Platte hindurch übertragen. Daher ist es möglich, auf der Hologrammplatte 27 A ein deutlich reflektiertes Anzeigebild zu erkennen.

Fig. 5 zeigt eine Modifizierung der zweiten Ausführungsform der Anzeigevorrichtung. Gemäß Fig. 5 wird ein Lichtstrahl, der von dem am Dachhimmel 23 befestigten Projektor 21 über­ tragen wird, von einer zweiten Hologrammplatte 27 B reflektiert, die ebenfalls am Dachhimmel 23 befestigt ist, und zwar bevor der Strahl auf die Hologrammplatte 27 A geführt wird, die im Armaturenbrett 25 angeordnet ist. Bei dieser Modifizierung ist es möglich, den Projektor 21 am Dachhimmel 23 an einer Posi­ tion vor dem Fahrer 28 anzuordnen. Weiterhin ist es, wenn die beiden Hologrammplatten 27 A und 27 B derart gebildet sind, daß die geometrische Struktur und die Gitter- oder Rastercharakte­ ristiken einander gleichwertig werden, möglich, ein klareres Anzeigebild entlang der Sichtlinie des Fahrers 28 zu erhalten, welches von optischer Aberration frei ist, weil die optischen Dispersionen einander aufheben.

Bei dieser zweiten Ausführungsform ist es, da die Hologramm­ platte vorgesehen ist mit der gleichen optischen Funktion wie eine Linse, nicht erforderlich, eine Linse in dem Projektor anzuordnen, so daß die Größe des Projektors minimiert werden kann. Weiterhin ist es bei dem gewöhnlichen Projektor erfor­ derlich, den Durchmesser der Linse zu vergrößern oder den Ab­ stand zwischen der Linse und dem Auge des Fahrers zu verrin­ gern, um das Sichtfeld zu vergrößern. Im Fall der Verwendung einer Hologrammplatte ist es möglich, ein großes Sichtfeld bequem zu erhalten auf der Basis des Verfahrens des Auf­ zeichnens von Anzeigebildern auf der Hologrammplatte. Da weiterhin das Hologramm eine Selektivität mit Bezug auf die Wellenlänge von Licht hat, ist es möglich, die visuelle Er­ kennbarkeit von Anzeigebildern zu verbessern durch Bestimmung der Wellenlänge des auf die Hologrammplatte projizierten Lichtstrahles in einem bestimmten Bereich.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen von Anzeigevor­ richtungen für Kraftfahrzeuge gemäß der Erfindung sind der Projektor am Dachhimmel des Passagierabteiles, und der re­ flektierende Teil, beispielsweise ein Spiegel, eine Holo­ grammplatte usw. am Armaturenbrett befestigt, so daß es möglich ist, das Sichtfeld durch die Frontscheibe hindurch zu vergrößern, das Reinigen der Innenfläche der Frontscheibe zu erleichtern und zu verhindern, daß Sonnenlicht von dem Reflektorteil in Richtung gegen den Fahrer reflektiert wird, so daß die visuelle Erkennbarkeit der Anzeige verbessert ist.

Weiterhin ist es, wenn eine Hologrammplatte als Reflektorteil verwendet wird, wobei virtuelle Anzeigebilder in großem Ab­ stand von dem Reflektorteil gebildet werden können, möglich, die Variation der Sichtbrennpunkte von Fahrern zu verringern, so daß Ermüdung der Augen (Augenbelastung) verringert und die visuelle Erkennbarkeit von Anzeigebildern verbessert sind.

Claims (8)

1. Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Pro­ jektionseinrichtung (21) zum Projizieren von Anzeigebildern, und ein Reflektionseinrichtung (27, 27 A) zum Reflektieren der von der Projektionseinrichtung projizierten Anzeige­ bilder in Richtung gegen den Fahrer (28) des Kraftfahr­ zeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die Pro­ jektionseinrichtung (21) im Passagierabteil des Kraftfahr­ zeuges, und die Reflektionseinrichtung (27, 27 A) im Arma­ turenbrett (25) des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionseinrichtung ein Spiegel (27) ist, welcher schräg angeordnet ist derart, daß seine obere Seite oder obere Kante nach vorne gerichtet ist.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionseinrichtung eine Hologrammplatte (27 A) ist, die schräg angeordnet ist derart, daß ihre obere Seite oder obere Kante nach vorne gerichtet ist.

4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung (26 a, 26 b, 30 a, 30 b) zum Ver­ schwenken der Reflektionseinrichtung (27, 27 A), die in einer Ausnehmung angeordnet ist, die in einer Fläche (26) des Armaturenbretts (25) gebildet ist.

5. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Projektionseinrichtung (21) am Dachhimmel (23) im Passagierabteil des Kraftfahrzeuges angebracht ist.

6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge­ kennzeichnet durch eine weitere Reflektionseinrichtung (27 B), die im Passagierabteil angeordnet ist, um die von der Projektionseinrichtung (21) projizierten Anzeigebilder in Richtung gegen die Reflektionseinrichtung (27, 27 A) zu reflektieren.

7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Reflektionseinrichtung ein Spiegel ist.

8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Reflektionseinrichtung eine Hologrammplatte (27 B) ist.