DE3812620C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für
Kraftfahrzeuge, umfassend eine Projektionseinrichtung zum
Projizieren von Anzeigebildern, die im Passagierteil des
Kraftfahrzeuges außerhalb von dessen Armaturenbrett
angeordnet ist.
Eine Anzeigevorrichtung dieser Art ist bekannt aus der
US-PS 33 17 906. Dort ist die Projektionseinrichtung über
dem Armaturenbrett des Fahrzeuges angeordnet, wobei der
aus der Projektionseinrichtung austretende
Projektionsstrahlengang direkt zur Windschutzscheibe
gerichtet ist.
Ferner ist es aus DE 29 10 489 A1 bekannt, eine
Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge derart auszubilden,
daß in einer Ausnehmung des Armaturenbrettes elektrisch
ansteuerbare Anzeigetafeln verschwenkbar angeordnet
werden.
Außerdem sind aus DE 35 32 120 A1 und JP 61-2 68 534 (A)
Anzeigevorrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen
eine Projektionseinrichtung in dem vom Armaturenbrett
umschlossenen Raum angeordnet wird. Gegebenenfalls wird zusätzlich
ein Umlenkspiegel auf dem Armaturenbrett vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für
Kraftfahrzeuge eine Anzeigevorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, welche in das jeweilige
Fahrzeug auf einfache Weise einsetzbar ist und ein für den
Fahrer gut erkennbares Projektionbild liefert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des
kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden
anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Darin zeigt
Fig. 1(A) eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anzeigevorrichtung und ihrer Anordnung in einem
Kraftfahrzeug in schematischer Darstellung,
Fig. 1(B) Teile des Kraftfahrzeuges mit Armaturenbrett zur
Aufnahme eines Teiles der Anzeigevorrichtung
nach Fig. 1(A),
Fig. 1(C) einen Ausschnitt aus Fig. 1(B) mit einem
Schwenkspiegel der Anzeigevorrichtung im Schnitt
in vergrößerter Darstellung,
Fig. 2 eine Anordnung zur Herstellung einer
Hologrammplatte zur Verwendung in einer weiteren
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anzeigevorrichtung und
Fig. 3 Teile einer Auführungsform der
erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung.
Die Fig. 1(A), (B) und (C) zeigen eine erste Ausführungsform,
bei welcher die Anzeigevorrichtung einen Projektor 21,
der eine Anzeigevorrichtung 21a umfaßt, und einen schwenkbaren
Reflektionsspiegel 27 aufweist, der in Fig. 1(B) dargestellt
ist. Der Projektor 21 ist beispielsweise am Dachhimmer 23
über einem Fahrersitz 22 im Passagierabteil des Kraftfahrzeuges
befestigt. Die Anzeigeeinheit 21a besteht aus einer Flüssigkristalltafel,
einer Kathodenstrahlröhre, aus Elektronenstrahl-
Anzeigeröhren, einer Elektrolumineszenzeinrichtung, einer
Plasmaanzeigetafel oder aus irgendeiner anderen ähnlichen Einrichtung.
Der Reflektorspiegel 27, der als Projektionsebene
dient, ist an einer Fläche 26 des Armaturenbretts 25 vor dem
Fahrersitz 22 und hinter einer Frontscheibe 24 angebracht. Der
Spiegel 27 ist in Richtung zur Frontscheibe 24 schräg angeordnet,
wobei seine obere Kante nach vorne weist.
Die im Projektor 21 angeordnete Anzeigeeinheit 21a kann verschiedene
fahrzeugbezogene Informationen anzeigen, wie beispielsweise
Fahrzeugschwindigkeiten, Maschinendrehzahl usw.
Das Anzeigebild wird auf den Reflektorspiegel 27 projiziert
und dann von diesem in Richtung gegen die Augen eines Fahrers
28 reflektiert. In diesem Fall kann der Fahrer 28 ein virtuelles
Bild 29 in einem Abstand a′ hinter dem Reflektorspiegel
27 erkennen. Dieser Abstand a′ ist gleich einem Abstand a zwischen
der Anzeigeeinheit 21a und dem Reflektorspiegel 27. Der Abstand
a bzw. a′ beträgt annähernd 50 bis 60 cm.
Fig. 1(B) zeigt ein Beispiel einer Stelle, an welcher der
Reflektorspiegel 27 an der Fläche 26 des Armaturenbretts
25 angeordnet ist. Weiterhin ist in Fig. 1(B) eine Instrumententafel
31 dargestellt.
In der obigen ersten Ausführungsform ist der Reflektorspiegel
27 in der Fläche 26 des Armaturenbrettes 25 unabhängig angeordnet.
Es ist jedoch auch möglich, einen Halbspiegel an der
Instrumententafel 31 anzuordnen.
Fig. 1(C) zeigt ein Beispiel einer Ausführung eines schwenkbaren
Reflektorspiegels. Der Spiegel 27 ist mit einer Tragstange
30a an der Mitte seiner Hinterfläche versehen. Eine
Kugel 30b ist am Ende der Tragstange 30a gebildet. Weiterhin
ist ein ausgenommener Teil 26a an der Fläche 26 des Armaturenbrettes
25 gebildet, um den Reflektorspiegel 27 aufzunehmen.
Am Boden der Ausnehmung 26a ist eine kugelförmige
Ausnehmung 26b gebildet, in welcher die Kugel 30b der
Tragstange 30a schwenkbar abgestützt werden kann. Weiterhin
fluchtet die Reflektorfläche des in der beschriebenen Weise
angeordneten Spiegels 27 grob mit der Außenfläche 26 des Armaturenbrettes
25. Es ist bei dieser Anordnung möglich, den Reflektorspiegel
27 so einzustellen, daß der Fahrer 28,
ein Beifahrer oder ein anderer Passagier auf dem Rücksitz
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 Spiegels
27 kann auch eine Hologrammplatte 27A gemäß einer zweiten
Ausführungsform verwendet werden.
Die Hologrammplatte 27A kann nur Licht einer einzigen Wellenlänge
mit hohem Reflektionsvermögen reflektieren.
Die Hologrammplatte 27A ist eine holographische Trockenplatte,
auf welcher ein Hologramm aufgezeichnet ist. Die holographische
Trockenplatte wird erhalten durch Aufbringen einer Hologrammemulsion,
wie lichtempfindliches Material in Form einer Ammoniumdichromatgelatine
auf eine Fläche eines transparenten Substrates,
beispielsweise Glas. Die Position des virtuellen Bildes
29 der Anzeigeeinheit 21 wird durch die Position der Lichtquelle
bestimmt, wenn das Hologramm gebildet wird. Jedoch kann
der Neigungswinkel R der Hologrammplatte 27A frei bestimmt
werden unabhängig von dem Positionsverhältnis mit Bezug auf
die Lichtquelle, die zum Bilden des Hologramms erforderlich
ist.
Anhand der Fig. 2 wird als ein Beispiel ein Verfahren zum
Herstellen eines virtuellen Anzeigebildes an einer mit Bezug
auf den Fahrer 28 im Unendlichen liegenden Stelle erläutert.
Die Hologrammplatte 27A ist in einem Neigungswinkel R befestigt,
welcher der gleiche wie der Anbringungswinkel am Armaturenbrett
25 ist. Ein Laserstrahl, der von einem Lasergenerator
40 erzeugt ist, wird über einen Strahlteiler 41 in zwei Richtungen
unterteilt. Ein erster Teilstrahl BA 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
am Dachhimmel des Passagierabteiles angebracht ist, wobei
der diffuse Strahl BA in Richtung gegen die Aufzeichnungsfläche
der Hologrammplatte 27A gerichtet ist. Ein zweiter Teilstrahl
BB wird mittels Spiegeln 44 und 45 zweimal reflektiert
und dann mittels einer konkaven Linse 47 diffus gemacht, die
am Brennpunkt einer konvexen Linse 46 angeordnet ist, wobei
der diffuse Teilstrahl BB in Richtung gegen die konvexe Linse
46 derart gerichtet ist, daß das durch die Linse 46 hindurchtretende
Licht in Richtung gegen die Aufzeichnungsfläche der
Hologrammplatte 27A kollimiert wird. In diesem Fall entspricht
die Richtung des parallelen Lichtes der Sichtlinie des Fahrers.
Auf diese Weise, d. h., wenn der Lichtstrahl BA, der sich
mit sphärischen Wellenfronten ausbreitet, und der Lichtstrahl
BB, der sich mit ebenen Wellenfronten ausbreitet, an
die vordere Seite bzw. an die hintere Seite der Aufzeichnungsfläche
der Hologrammplatte 27A angelegt werden, ist es möglich, eine
Lippmann-Hologrammplatte zu erhalten, an welcher Interferenzränder
in der Dickenrichtung der Hologrammemulsionsschicht
gebildet werden. Wenn ein Anzeigebild der Anzeigeeinheit 21 in der gleichen Richtung wie der aufzeichnende Lichtstrahl
auf die Hologrammplatte 27A projiziert wird,
wird nur Licht
mit einer Wellenlänge, die der Bragg-Reflektionsbedingung
genügt, von der Hologrammplatte 27A reflektiert, so daß das
virtuelle Anzeigebild 29 an einer Stelle sichtbar ist, die
mit Bezug auf die Hologrammplatte 27A oder mit Bezug auf den
Fahrer 28 im Unendlichen liegt.
Weiterhin ist die Wellenlängenselektivität der Hologrammplatte
27A bestimmt durch die Wellenlänge des aufzeichnenden Laserstromes
und den Intervallen zwischen den Interferenzrändern
der Emulsionsschicht. Im Fall einer Lippmann-Hologrammplatte
bei Verwendung einer Ammoniumdichromatogelatine werden etwa
80% des Lichtstrahles, der eine spezielle Wellenlänge hat,
von der Hologrammplatte reflektiert und etwa 90% der Lichtstrahlen
anderer Wellenlängen werden durch die Platte hindurch
übertragen. Daher ist es möglich, auf der Hologrammplatte 27A
ein deutlich reflektiertes Anzeigebild zu erkennen.
Fig. 3 zeigt eine Modifizierung der zweiten Ausführungsform
der Anzeigevorrichtung. Gemäß Fig. 3 wird ein Lichtstrahl,
der von dem am Dachhimmel 23 befestigten Pojektor 21 übertragen
wird, von einer zweiten Hologrammplatte 27B reflektiert,
die ebenfalls am Dachhimmel 23 befestigt ist, und zwar bevor
der Strahl auf die Hologrammplatte 27A geführt wird, die im
Armaturenbrett 25 angeordnet ist. Bei dieser Modifizierung ist
es möglich, den Projektor 21 am Dachhimmel 23 an einer Position
vor dem Fahrer 28 anzuordnen. Weiterhin ist es, wenn die
beiden Hologrammplatten 27A und 27B derart gebildet sind, daß
die geometrische Struktur und die Gitter- oder Rastercharakteristiken
einander gleichwertig sind, 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 eine Hologrammplatte
mit der gleichen optischen Funktion wie
eine Linse vorgesehen ist, nicht erforderlich, eine Linse in dem Projektor
anzuordnen,
so daß die Größe des Projektors minimiert werden
kann. Weiterhin ist es bei dem gewöhnlichen Projektor erforderlich,
den Durchmesser der Linse zu vergrößern oder den Abstand
zwischen der Linse und dem Auge des Fahrers zu verringern,
um das Sichtfeld zu vergrößern. Im Fall der Verwendung
einer Hologrammplatte ist es dagegen möglich, mit klein bauenden Elementen ein großes Sichtfeld
bequem zu erhalten.
Da
weiterhin das Hologramm eine Selektivität mit Bezug auf die
Wellenlänge von Licht hat, ist es möglich, die visuelle Erkennbarkeit
von Anzeigebildern zu verbessern.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen von Anzeigevorrichtungen
für Kraftfahrzeuge gemäß der Erfindung sind der
Projektor am Dachhimmel des Passagierabteiles, und der reflektierende
Teil beispielsweise ein Spiegel, eine Hologrammplatte
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 Abstand
von dem Reflektorteil gebildet werden können, möglich,
die erforderlichen Anpassungen der Blickweite des Fahrers zu verringern,
so daß die Augenbelastung und damit die Ermüdung der Augen verringert und
die visuelle Erkennbarkeit von Anzeigebildern verbessert sind.
Claims (8)
1. Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge, umfassend eine
Projektionseinrichtung (21) zum Projizieren von
Anzeigebildern, die im Passagierteil des
Kraftfahrzeuges außerhalb von dessen Armaturenbrett
angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß im Armaturenbrett
(25) des Kraftfahrzeuges eine Reflexionseinrichtung
(27, 27A) angeordnet ist, welche die von der
Projektionseinrichtung (21) projizierten Anzeigebilder
in Richtung zum Fahrer reflektiert.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Reflexionseinrichtung ein Spiegel (27) ist.
3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Reflexionseinrichtung eine Hologrammplatte (27) ist.
4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Reflexionseinrichtung (27, 27A) in einer Ausnehmung
des Armaturenbrettes (25) verschwenkbar angeordnet ist.
5. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Projektionseinrichtung (21) am Dachhimmel (23) im
Passagierabteil des Kraftfahrzeuges angebracht ist.
6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch eine weitere
Reflexionseinrichtung (27B) die im Passagierabteil
angeordnet ist, um die von der Projektionseinrichtung
(21) projizierten Anzeigebilder in Richtung zur
Reflexionseinrichtung (27, 27A) zu reflektieren.
7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die weitere
Reflexionseinrichtung ein Spiegel ist.
8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die weitere
Reflexionseinrichtung eine Hologrammplatte (27B) ist.
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