DE4123157A1

DE4123157A1 - DISPLAY DEVICE FOR VEHICLES

Info

Publication number: DE4123157A1
Application number: DE4123157A
Authority: DE
Inventors: Kunimitsu Aoki
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1992-01-16
Anticipated expiration: 2011-07-13
Also published as: GB2246010B; JPH0431626U; DE4123157C2; GB9115193D0; GB2246010A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, die einen Fahrer mit Informationen bezüglich der Fahrbedingungen versorgt, beispielsweise den Fahrzeug geschwindigkeiten, mittels eines Prismas, welches das Bild eines Anzeigers in Richtung auf die Augen des Fahrers reflek tiert.The present invention relates to a display device for a vehicle, in particular a display device for a vehicle providing a driver with information regarding of driving conditions, for example the vehicle speeds, by means of a prism, which the image of an indicator towards the driver's eyes animals.

Die Fig. 7-9 zeigen konventionelle Anzeigevorrichtungen, die zur Bereitstellung eines optisch entfernten Informations bildes ausgebildet sind, welches auf einem Anzeigeelement an gezeigt wird, wobei darüber hinaus die Anzeigevorrichtung ei ne kompakte Gesamtgröße aufweist. Figs. 7-9 show conventional display devices, the image formed for providing a remote visual information that is shown on a display element on, wherein, moreover, the display device has ei ne compact overall size.

Fig. 8 zeigt einen allgemeinen Aufbau einer Anzeigevorrich tung mit einem Prisma 2, einem total reflektierenden Spie gel 3, und einem Anzeigeelement 1, beispielsweise VFT, LED, oder von hinten beleuchtetes LCD. Die Anzeigevorrichtung ist unterhalb einer Windschutzscheibe 7 eines Fahrzeugs ange bracht sowie oberhalb eines Lenkrades 6 und einer Lenksäule 5. In Fig. 7 gelangt ein Lichtstrahl von einem Anzeiger 1 durch das Prisma 2, wird dann durch den reflektierenden Spie gel 3 zurückreflektiert, und wird weiter durch eine reflek tierende Oberfläche 2b des Prismas 2 reflektiert, so daß eine Benutzerperson ein virtuelles Bild X jenseits des Pris mas 2 (in Vorwärtsrichtung des Fahrzeuges) mit den Augen 8 des Fahrers sehen kann. Fig. 8 shows a general structure of a device with a prism 2 , a totally reflecting mirror 3 , and a display element 1 , for example VFT, LED, or backlit LCD. The display device is placed below a windshield 7 of a vehicle and above a steering wheel 6 and a steering column 5th In Fig. 7, a light beam from an indicator 1 passes through the prism 2 , is then reflected back by the reflecting mirror 3 , and is further reflected by a reflecting surface 2 b of the prism 2 , so that a user has a virtual image X beyond of the Pris mas 2 (in the forward direction of the vehicle) with the driver's eyes 8 .

Eine der Oberflächen des Prismas 2, nämlich die Oberfläche 2a, liegt der Anzeigeoberfläche 1a des Anzeigeelements 1 gegenüber, während die andere Oberfläche 2b dem Spiegel 3 gegenüberliegt, so daß das gesamte Bild des Anzeigeelements 1 durch den Spiegel 3 reflektiert wird. Punktgestrichelte Linien in Fig. 7 stellen einen Ausbreitungsweg von Licht dar, welches von dem Anzeigeelement 1 an die Augen des Fahrers übertragen wird. Das von dem Anzeigeelement 1 ausgegebene Bildlicht fällt auf eine erste Oberfläche 2a des Prismas mit einem Einfallswinkel von 90^o ein, wird wie dargestellt durch eine optische Achse A gebrochen, wenn das Bildlicht eine zweite Oberfläche 2b des Prismas verläßt, und fällt dann auf den Spiegel 3 mit einem Einfallswinkel von im wesentlichen 90^o auf. Der Spiegel 3 reflektiert das Licht zurück zu der zweiten Oberfläche 2b auf solche Weise, daß das reflektierte Licht in Richtung einer optischen Achse B liegt, in einem kleinen Winkel in bezug auf die Achse A. Das Bildlicht wird dann durch die zweite Oberfläche 2b in Richtung auf die Au gen 8 des Fahrers reflektiert in Richtung einer optischen Achse C. Die optische Achse A kann mit der optischen Achse B zusammenfallen oder geringfügig von der Achse B abweichen. Da die Achsen A und B genügend nahe aneinander liegen, brei tet sich das Bildlicht um eine Entfernung aus, die annähernd das Doppelte der Entfernung zwischen der zweiten Oberfläche 2b des Prismas 2 und dem Spiegel 3 ist. Dies hat den Vorteil, daß ein längerer Lichtweg innerhalb eines kleinen Raumes er zeugt wird, wodurch sich eine Vorrichtung kompakter Abmessun gen verwirklichen läßt.One of the surfaces of the prism 2 , namely the surface 2 a, is opposite the display surface 1 a of the display element 1 , while the other surface 2 b is opposite the mirror 3 , so that the entire image of the display element 1 is reflected by the mirror 3 . Dashed lines in FIG. 7 represent a path of propagation of light which is transmitted from the display element 1 to the driver's eyes. The image light output by the display element 1 is incident on a first surface 2 a of the prism with an angle of incidence of 90 ^° , is refracted as shown by an optical axis A when the image light leaves a second surface 2 b of the prism, and is then noticeable the mirror 3 with an angle of incidence of substantially 90 ^o . The mirror 3 reflects the light back to the second surface 2 b in such a way that the reflected light lies in the direction of an optical axis B, at a small angle with respect to the axis A. The image light is then transmitted through the second surface 2 b in the direction of the driver's eyes 8 reflected in the direction of an optical axis C. The optical axis A can coincide with the optical axis B or deviate slightly from the axis B. Since the axes A and B are sufficiently close to one another, the image light spreads out by a distance that is approximately twice the distance between the second surface 2 b of the prism 2 and the mirror 3 . This has the advantage that a longer light path within a small space is generated, which means that a device compact dimensions can be realized.

Das von den Augen 8 des Fahrers betrachtete virtuelle Bild befindet sich innerhalb eines Winkels, durch welchen die Be nutzerperson die zweite Oberfläche 2b des Prismas 2 betrach tet. Die Entfernung zwischen der zweiten Oberfläche 2b und dem virtuellen Bild ergibt sich wie folgt:The virtual image viewed by the driver's eyes 8 is located within an angle through which the user person looks at the second surface 2 b of the prism 2 . The distance between the second surface 2 b and the virtual image is as follows:

D = α + β + γ + δ ,D = α + β + γ + δ,

worin α, β, γ und δ Entfernungen zwischen den jeweiligen Tei len sind.where α, β, γ and δ distances between the respective parts len are.

Die optische Position des Bildes relativ zu den Augen 8 des Fahrers kann einfach dadurch eingestellt werden, daß der Ver kippungswinkel des Spiegels 3 mit dem Anzeigeelement 1 und dem Prisma 2 eingestellt wird, die an einem Armaturenbrett 4 befestigt sind.The optical position of the image relative to the driver's eyes 8 can be adjusted simply by adjusting the tilt angle of the mirror 3 with the display element 1 and the prism 2 , which are attached to a dashboard 4 .

Die Positionsbeziehung zwischen den Augen des Fahrers und dem Prisma 2 sowie die Eigenschaften des Prismas 2 werden nach stehend beschrieben. Fig. 9 zeigt den Weg eines imaginären Lichtes LO, welches von den Augen 8 des Fahrers übertragen wird. Der Lichtweg LO läßt sich als eine visuelle Achse in der Betrachtungsweise der geometrischen Optik ansehen. Der durch die erste und zweite Oberfläche des Prismas 2 festge legte Winkel ist auf einen solchen Winkel eingestellt, daß das Licht LO auf das Prisma 2 einfällt, dann durch die zwei te Oberfläche 2b gebrochen wird, und schließlich durch die erste Oberfläche 2a eine Totalreflexion erfährt. Dies bedeu tet, daß ψ in Fig. 9 größer gewählt wird als der kritische Winkel der zweiten Oberfläche 2b. Wenn die Augen des Fahrers die zweite Oberfläche 2a des Prismas 2 betrachten, kann da her die Anzeigeoberfläche 1a des Anzeigeelements 1 nicht direkt durch die zweite Oberfläche 2b betrachtet werden. Da her kann das Prisma 2 so nahe an der Anzeigeoberfläche 1a wie möglich angeordnet werden, wodurch sich die längste mög liche Entfernung zwischen dem Prisma 2 und dem Spiegel 3 er reichen läßt.The positional relationship between the driver's eyes and the prism 2 and the properties of the prism 2 are described below. Fig. 9 shows the path of an imaginary light LO, which is transmitted from the eyes 8 of the driver. The light path LO can be seen as a visual axis from the perspective of geometric optics. The festge through the first and second surface of the prism 2 is set to such an angle that the light LO is incident on the prism 2 , then broken by the second surface 2 b, and finally by the first surface 2 a Experiencing total reflection. This means that ψ in Fig. 9 is chosen larger than the critical angle of the second surface 2 b. If the driver's eyes look at the second surface 2 a of the prism 2 , the display surface 1 a of the display element 1 cannot be viewed directly through the second surface 2 b. Since forth, the prism 2 can be arranged as close to the display surface 1 a as possible, whereby the longest possible distance between the prism 2 and the mirror 3 he can reach.

Sieht man auf die zweite Oberfläche 2b in der Richtung des Lichtes LO, so wird eine dritte Oberfläche 2c des Prismas über die erste Oberfläche 2a gesehen. Allerdings ist die dritte Oberfläche 2c des Prismas 2 mit einer Beschichtung aus Farbe eines dunklen Farbtons versehen, beispielsweise Schwarz, und wird tatsächlich als ein dunkler Hintergrund angesehen. Das Bild des Anzeigeelementes 1 wird optisch entfernt, in dem die dunkle Farbe aufweisenden Hintergrund angezeigt, wodurch sich der Kontrast vergrößert. Die beiden Oberflächen 2a und 2b des Prismas 2 sind mit einer (nicht dargestellten) Farbbeschichtung versehen, die ähnlich ist wie die auf der dritten Oberfläche 2c.If one looks at the second surface 2 b in the direction of the light LO, a third surface 2 c of the prism is seen over the first surface 2 a. However, the third surface 2 c of the prism 2 is provided with a coating of the color of a dark color, for example black, and is actually regarded as a dark background. The image of the display element 1 is optically removed by displaying the background in the dark color, which increases the contrast. The two surfaces 2 a and 2 b of the prism 2 are provided with a color coating (not shown), which is similar to that on the third surface 2 c.

Das auf die zweite Oberfläche 2b auffallende Licht erreicht nicht das Anzeigeelement 1 über die erste Oberfläche 2a. Da her wird das angezeigte Bild nicht "ausgewaschen" durch ein auftreffendes externes Licht.The light striking the second surface 2 b does not reach the display element 1 via the first surface 2 a. Because of this, the displayed image is not "washed out" by an incident external light.

Die Fig. 10-12 zeigen eine Abänderung der voranstehend er wähnten Anzeigevorrichtung, bei welcher ein breiterer Seh winkel eines virtuellen Bildes erzielt wird und daher ein breiteres Gesichtsfeld. In Fig. 10 ist das Anzeigeelement 1 in dem Armaturenbrett 4 so aufgenommen, daß die Anzeigeober fläche nach oben weist. Oberhalb der Anzeigeoberfläche ist ein reflektierendes Prisma 12 angeordnet, und ein Reflektor 13 ist in einer Meßgerätekappe 4a an dem oberen Ende des Armaturen brettes 4 aufgenommen. Figs. 10-12 show a modification of the above-mentioned he display device in which a wider visual angle of a virtual image is obtained, and hence a wider field of view. In Fig. 10, the display element 1 is included in the dashboard 4 so that the display surface faces upwards. Above the display surface of a reflecting prism 12 is arranged, and a reflector 13 is accommodated in a board 4 Meßgerätekappe 4 a at the upper end of the fitting.

Das Bildlicht von dem Anzeigeelement 1 gelangt durch das re flektierende Prisma 12 und wird durch den Reflektor 13 zurück reflektiert. Das Licht von dem Reflektor 13 wird dann durch eine reflektierende Oberfläche 12A des reflektierenden Pris mas 12 reflektiert, so daß ein virtuelles Bild X an einem Ort hinter dem reflektierenden Prisma 12 betrachtet wird, gesehen von der Nähe der Augen 8 des Fahrers aus.The image light from the display element 1 passes through the reflecting prism 12 and is reflected back by the reflector 13 . The light from the reflector 13 is then reflected by a reflecting surface 12 A of the reflecting Pris mas 12, so that a virtual image X is observed at a location behind the reflective prism 12 as viewed from the vicinity of the eyes 8 of the driver from.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist das reflektierende Prisma 12 aus einem keilförmigen Prisma 21 aufgebaut, welches mit einem flachen, plattenartigen Flansch 22 unter Verwendung eines transparenten Harzes verbunden ist. Die erste Oberfläche 21A liegt in derselben Ebene wie die Oberfläche 22A des Flansches 22, und diese beiden Oberflächen bilden eine reflektierende Oberfläche 12A. Daher weist die reflektierende Oberfläche 12A eine größere Fläche auf als eine zweite Oberfläche 21B des Prismas 21.As shown in Fig. 10, the reflective prism 12 is composed of a wedge-shaped prism 21 , which is connected to a flat, plate-like flange 22 using a transparent resin. The first surface 21 A lies in the same plane as the surface 22 A of the flange 22 , and these two surfaces form a reflective surface 12 A. Therefore, the reflective surface 12 A has a larger area than a second surface 21 B of the prism 21 .

Das Prisma 21 ist mit einer zweiten Oberfläche 21B versehen, die im wesentlichen dieselbe Fläche aufweist wie das Anzeige element 1.The prism 21 is provided with a second surface 21 B, which has essentially the same area as the display element 1 .

Eine Farbbeschichtung dunkler Farbe, beispielsweise Schwarz, ist auf der dritten Oberfläche 21C des Prismas 21 und der hin teren Oberfläche 22B des Flansches 22 vorgesehen, und auf zwei (nicht dargestellten) Seitenoberflächen des Prismas 21. Das An zeigeelement weist eine Anzeigeoberfläche 1a gegenüberliegend der zweiten Oberfläche 21B des reflektierenden Prismas 12 auf. Der Reflektor 13 in Fig. 10 ist so angeordnet, daß die opti sche Achse einer konkaven Oberfläche 13A des Reflektors 13 in bezug auf die reflektierende Oberfläche 12A des reflektieren den Prismas 12 gekippt ist, und weiterhin liegt die Anzeige oberfläche 1a des Anzeigeelementes 1 innerhalb des Fokussier bereiches der konkaven Oberfläche 13A.A color coating of dark color, for example black, is provided on the third surface 21 C of the prism 21 and the rear surface 22 B of the flange 22 , and on two (not shown) side surfaces of the prism 21 . The display element has a display surface 1 a opposite the second surface 21 B of the reflecting prism 12 . The reflector 13 in Fig. 10 is arranged so that the opti cal axis of a concave surface 13 A of the reflector 13 is tilted with respect to the reflecting surface 12 A of reflecting the prism 12 , and further the display surface 1 a of the display element 1 within the focusing area of the concave surface 13 A.

Die punktgestrichelten Linien in Fig. 11 repräsentieren das Licht, welches sich von dem Anzeigeelement 1 schließlich bis zu den Augen 8 des Fahrers ausbreitet. Das von dem Anzeige element 1 projizierte Licht ist in bezug auf die zweite Ober fläche 21B des Prismas 21 normal und wird wie dargestellt durch eine optische Achse LA gebrochen, wenn das Licht durch die reflektierende Oberfläche 12A des reflektierenden Prismas 12 gelangt.The dashed lines in FIG. 11 represent the light which finally spreads from the display element 1 to the driver's eyes 8 . The light projected from the display element 1 is normal with respect to the second upper surface 21 B of the prism 21 and is broken as shown by an optical axis LA when the light passes through the reflecting surface 12 A of the reflecting prism 12 .

Der Reflektor 13 reflektiert das auftreffende Licht auf die optische Achse LA und strahlt das reflektierte Licht auf der optischen Achse LB in einem kleinen Winkel in bezug auf die optische Achse LA aus. Das reflektierte Licht wird weiter durch die reflektierende Oberfläche 12A in Richtung auf die Augen des Fahrers reflektiert.The reflector 13 reflects the incident light on the optical axis LA and emits the reflected light on the optical axis LB at a small angle with respect to the optical axis LA. The reflected light is further reflected by the reflective surface 12 A toward the driver's eyes.

Die optischen Achsen LA und LB können entweder zusammenfallen oder im wesentlichen zusammenfallen. In jedem Fall breitet sich das Licht um eine Entfernung aus, die das Doppelte der Entfernung zwischen der reflektierenden Oberfläche 12A und der konkaven Oberfläche 13A des Reflektors 13 beträgt. Die se Anordnung stellt einen längeren optischen Weg innerhalb eines kleinen Raumes zur Verfügung. Das von dem Fahrer be trachtete virtuelle Bild befindet sich innerhalb eines Seh winkelbereichs, der in der reflektierenden Oberfläche 12A gesehen wird. Die Gesamtentfernung D von der reflektierenden Oberfläche 12A bis zu dem virtuellen Bild ist größer als die Entfernung, die sich aus dem nachfolgenden Ausdruck ergibt:The optical axes LA and LB can either coincide or essentially coincide. In any case, the light spreads by a distance that is twice the distance between the reflecting surface 12 A and the concave surface 13 A of the reflector 13 . This arrangement provides a longer optical path within a small space. The BE of the driver tried virtual image is located within a visual angle range is seen in the reflecting surface 12 A. The total distance D from the reflecting surface 12 A to the virtual image is greater than the distance that results from the following expression:

α + β + γ + δ .α + β + γ + δ.

Die Entfernung D ist länger, und zwar infolge der Expandier wirkung des Reflektors 13.The distance D is longer, due to the expanding effect of the reflector 13 .

Nachstehend wird der Betrieb des reflektierenden Prismas 12 beschrieben. Fig. 12 zeigt das reflektierende Prisma 12, wenn auf dieses ein imaginäres Licht LO von den Augen 8 des Be trachters auftrifft, und erläutert den Betrieb des reflektie renden Prismas 12. Die Kontur des imaginären Lichtes LO läßt sich als eine Sehlinie des Betrachters in der Betrachtungs weise der Optik ansehen. Der Winkel R (Prismenwinkel), der durch die reflektierende Oberfläche 12A und die zweite Ober fläche 21B gebildet wird, ist so eingestellt, daß das Licht LO, welches auf die reflektierende Oberfläche 12A des Prismas 21 auffällt, gebrochen wird und dann durch die zweite Ober fläche 21B innerhalb des Prismas 21 total reflektiert wird. Dies bedeutet, daß der Winkel ψ in Fig. 12 so gewählt wird, daß er größer ist als der kritische Winkel der zweiten Ober fläche 21B. Wird das Licht durch die zweite Oberfläche 21B vollständig reflektiert, so wird das Licht ebenfalls durch die reflektierende Oberfläche 12A vollständig reflektiert, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Wenn man die reflektierende Ober fläche 12A in der Richtung des Lichts LO betrachtet, kann daher die Anzeigeoberfläche 1A des Anzeigeelements 1 nicht direkt durch die reflektierende Oberfläche 12A des Prismas 21 betrachtet werden. Daher kann das reflektierende Prisma 12 so nahe an dem Anzeigeelement 1 wie möglich angeordnet werden, und dies erlaubt die Bereitstellung der größtmögli chen Entfernung zwischen dem reflektierenden Prisma 2 und dem Reflektor 13. The operation of the reflective prism 12 will now be described. Fig. 12 shows the reflection prism 12 when an imaginary light LO incident on it from the eyes 8 of the Be trachters, and explains the operation of the reflec leaders prism 12. The contour of the imaginary light LO can be seen as a line of sight of the viewer in the way of looking at the optics. The angle R (prism angle), which is formed by the reflecting surface 12 A and the second upper surface 21 B, is set so that the light LO, which strikes the reflecting surface 12 A of the prism 21 , is refracted and then by the second upper surface 21 B within the prism 21 is totally reflected. This means that the angle ψ in Fig. 12 is chosen so that it is larger than the critical angle of the second upper surface 21 B. If the light is completely reflected by the second surface 21 B, the light is also reflected by the reflective Surface 12 A fully reflected, as shown in Fig. 12. Therefore, if one considers the reflective surface 12 A in the direction of light LO, the display surface 1 A of the display element 1 cannot be viewed directly through the reflective surface 12 A of the prism 21 . Therefore, the reflective prism 12 can be placed as close to the display element 1 as possible, and this allows the greatest possible distance to be provided between the reflective prism 2 and the reflector 13 .

Sieht man auf die reflektierende Oberfläche 12A in der Rich tung des Lichts LO, wie voranstehend beschrieben, so wird über die reflektierende Oberfläche 12A und die zweite Ober fläche 21B eine dritte Oberfläche 21C des Prismas 12 betrach tet. Allerdings ist die dritte Oberfläche 21C des Prismas 12 mit einer Farbbeschichtung mit einem dunklen Farbton versehen und wird daher tatsächlich nur als dunkler Hintergrund gese hen. Das Bild des Anzeigeelements 1 wird entfernt im Hinter grund, der die dunkle Farbe aufweist, angezeigt, wodurch der Kontrast eines angezeigten Bildes verbessert wird. Das auf die reflektierende Oberfläche 12A auffallende Licht erreicht nicht das Anzeigeelement 1 durch die zweite Oberfläche 21B, wodurch ein "Auswaschen" des Bildlichtes infolge externen Lichtes vermieden wird.If you look at the reflective surface 12 A in the direction of the light LO, as described above, then a third surface 21 C of the prism 12 is considered via the reflective surface 12 A and the second upper surface 21 B. However, the third surface 21 C of the prism 12 is provided with a color coating with a dark hue and is therefore actually only seen as a dark background. The image of the display element 1 is removed in the background, which has the dark color, which improves the contrast of a displayed image. The light incident on the reflecting surface 12 A does not reach the display element 1 through the second surface 21 B, as a result of which "washing out" of the image light due to external light is avoided.

Die Fig. 13-15 zeigen ein weiteres Beispiel für eine Anzei gevorrichtung dieser Art, bei welcher der Hintergrund der An zeige zur Vergrößerung des Kontrastes abgedunkelt ist, und bei welcher daher reflektierende Teile nicht bemerkbar sind, so daß die Erscheinung der Vorrichtung nicht beeinträchtigt wird, wenn die Vorrichtung von außerhalb des Fahrzeuges aus betrachtet wird. Figs. 13-15 show another example of an Ad vortexed direction of this type in which the background of the to see a blackened for increasing the contrast and in which, therefore, reflective parts are not noticeable so that the appearance of the device is not affected when the device is viewed from outside the vehicle.

In Fig. 13 ist das Anzeigeelement 1 in dem Armaturenbrett 4 so angeordnet, daß die Anzeigeoberfläche nach oben gerichtet ist. Ein Prisma 32 ist mit einer ersten Oberfläche 32A ver sehen, die dem Fahrer gegenüberliegt, und einer zweiten Ober fläche 32B, die in Berührung mit der inneren Oberfläche einer Windschutzscheibe 7 steht, und befindet sich auf dem Armatu renbrett 4, so daß die Spitze P des Prismas, die durch die er ste und zweite Oberfläche 32A bzw. 32B festgelegt wird, sich in Richtung auf den Fahrer hin neigt. Die erste Oberfläche 32A ist mit einer aufgedampften Beschichtung 9a versehen, die einen Reflexionskoeffizienten von etwa 20% aufweist, und auf der dritten Oberfläche 32C ist eine Farbbeschichtung 9b dunk ler Farbe angebracht, beispielsweise Schwarz. Das Bildlicht von dem Anzeigeelement 1 wird durch die erste Oberfläche 32A des Prismas 32 in Richtung auf die Augen 8 des Fahrers reflek tiert, und daher läßt sich das Bild innerhalb der ersten Ober fläche 32A betrachten, wenn man von den Augen des Fahrers aus in das Prisma 32 hineinblickt. Hierdurch wird ein sogenanntes "Head-Up Display", eine Frontscheibenanzeige, gebildet, so daß der Fahrer die Anzeige innerhalb des Sehfeldes sehen kann, in welchem der Fahrer die Windschutzscheibe 7 sieht.In Fig. 13, the display element 1 is arranged in the dashboard 4 so that the display surface is directed upward. A prism 32 is seen with a first surface 32 A, which is opposite the driver, and a second upper surface 32 B, which is in contact with the inner surface of a windshield 7 , and is located on the Armatu renbrett 4 , so that the Tip P of the prism, which is determined by the ste and second surface 32 A and 32 B, tends towards the driver. The first surface 32 A is provided with a vapor-deposited coating 9 a, which has a reflection coefficient of approximately 20%, and on the third surface 32 C a color coating 9 b of darker color is applied, for example black. The image light from the display element 1 is reflected by the first surface 32 A of the prism 32 towards the eyes 8 of the driver, and therefore the image can be viewed within the first upper surface 32 A when viewed from the driver's eyes looks into the prism 32 . In this way, a so-called "head-up display", a windshield display, is formed so that the driver can see the display within the field of view in which the driver sees the windshield 7 .

Fig. 14 erläutert den Betrieb des Prismas 32. Es wird angenom men, daß Licht LO auf die erste Oberfläche 32A von der Fahrer seite mit einem Einfallswinkel R einfüllt, und auf die zwei te Oberfläche 32B mit einem Einfallswinkel R_R, der gleich dem kritischen Winkel ist. Weiterhin fällt ein Licht L1 auf die erste Oberfläche 32A mit einem Einfallswinkel R₁ auf, der kleiner ist als der Einfallswinkel R des Lichtes LO, und fällt auf die zweite Oberfläche 32B mit einem Einfallswinkel R_1B auf, der kleiner ist als der kritische Winkel, und wird dann in die Windschutzscheibe 7 übertragen. Ein Licht L2 trifft auf die erste Oberfläche 32A mit einem Einfallswin kel R₂ auf, der größer ist als der Einfallswinkel R des Lichtes LO, und fällt auf die zweite Oberfläche 32B mit einem Einfallswinkel R_2B auf, der größer als der kritische Win kel ist. Daher wird das Licht 2 vollständig durch die zweite Oberfläche 32B in Richtung auf die dritte Oberfläche 32C re flektiert. Daher verhält sich das Prisma 32 wie ein transpa renter Körper, wenn ein Fahrer die Vorrichtung in einem Win kel betrachtet, der kleiner ist als R, in bezug auf die er ste Oberfläche 32A, wogegen die zweite Oberfläche 32B voll ständig reflektiert, so daß die dritte Oberfläche 32C betrach tet wird, wenn der Fahrer die Vorrichtung in einem Winkel be trachtet, der größer als R ist. Fig. 14 illustrates the operation of the prism 32nd It is assumed that light LO fills on the first surface 32 A from the driver side with an angle of incidence R, and on the second surface 32 B with an angle of incidence R _R that is equal to the critical angle. Furthermore, incident light L 1 to the first surface 32 A at an incident angle R₁ on which is smaller than the incident angle R of the light LO, and is incident on the second surface 32 B with an angle of incidence R _1B, which is smaller than the critical Angle, and is then transferred to the windshield 7 . A light L 2 strikes the first surface 32 A with an angle of incidence R₂ which is greater than the angle of incidence R of the light LO, and falls on the second surface 32 B with an angle of incidence R _2B which is greater than the critical win kel is. Therefore, the light 2 is completely reflected by the second surface 32 B toward the third surface 32 C re. Therefore, the prism 32 behaves like a transparent body when a driver looks at the device at an angle that is smaller than R with respect to the first surface 32 A, whereas the second surface 32 B is fully reflected, so that the third surface 32 C is considered when the driver looks at the device at an angle that is greater than R.

Dies bedeutet, daß die Winkel beim Hineinsehen in das Prisma 32 durch den Einfallswinkel R in zwei Bereiche unterteilt werden; der eine Bereich ist ein Durchlaßbereich, in welchem das Prisma 32 als ein transparenter Körper arbeitet, und der andere ist ein vollständig reflektierender Bereich (Total reflexionsbereich), in welchem das Prisma nicht als ein trans parenter Körper wirkt.This means that the angles when looking into the prism 32 are divided into two areas by the angle of incidence R; one area is a pass-through area in which the prism 32 operates as a transparent body, and the other is a fully reflective area (total reflection area) in which the prism does not act as a transparent body.

Die Augen 8 des Fahrers sind so angeordnet, daß der Fahrer die Spitze P des Prismas 32 in einem Winkel betrachtet, der in bezug auf die erste Oberfläche 32A größer als R ist. Be trachtet der Fahrer die erste Oberfläche 32A, so kann er den schwarzen Hintergrund der Schicht, beispielsweise ein schwar zes Pigment, durch die dritte Oberfläche 32C sehen.The driver's eyes 8 are arranged so that the driver looks at the tip P of the prism 32 at an angle which is greater than R with respect to the first surface 32A . If the driver looks at the first surface 32 A, he can see the black background of the layer, for example a black pigment, through the third surface 32 C.

Dies bedeutet, daß das Bildlicht auf der ersten Oberfläche 32A mit hohem Kontrast gegen den Hintergrund von schwarzer Farbe betrachtet wird. Wird das Prisma 32 von außerhalb der Windschutzscheibe 7 betrachtet, wie in Fig. 14 gezeigt, so werden die Winkel, in welchen der Betrachter auf die zweite Oberfläche 32B sieht, in zwei Bereiche unterteilt; einen Transmissionsbereich, in welchem das Prisma wie ein transpa renter Körper arbeitet, und der andere Bereich ist ein total reflektierender Bereich, in welchem das Prisma kein transpa renter Körper ist. Da die Spitze P des Prismas 32 in Richtung auf den Fahrer gekippt ist, liegen die Winkel, unter denen die Windschutzscheibe 7 bei normaler Höhe der Augen des Fah rers betrachtet wird, innerhalb des Durchlaßbereiches. Daher ist das Prisma 32 durchlässig, wenn man es von außerhalb des Fahrzeugs betrachtet, und daher wird der gute Eindruck nicht gestört.This means that the image light on the first surface 32 A is viewed with high contrast against the background of black color. If the prism 32 is viewed from outside the windshield 7 , as shown in FIG. 14, the angles at which the viewer looks at the second surface 32 B are divided into two areas; one transmission area in which the prism works like a transparent body, and the other area is a totally reflective area in which the prism is not a transparent body. Since the tip P of the prism 32 is tilted toward the driver, the angles at which the windshield 7 is viewed at the normal height of the driver's eyes are within the pass band. Therefore, the prism 32 is transparent when viewed from outside the vehicle, and therefore the good impression is not disturbed.

Eine Reflexion des Bildlichtes durch die erste Oberfläche 32A ist insoweit vorteilhaft, daß die geeignete Auswahl des Verkippungswinkels der ersten Oberfläche 32A unterschiedliche Montagepositionen des Anzeigeelementes 1 innerhalb des Armatu renbrettes 34 gestattet. Dies erhöht die Gestaltungsfreiheit beim Entwurf des Armaturenbrettes. Die Reflexion des Bildlich tes durch das Prisma getrennt von der Windschutzscheibe 7 übt keine Begrenzungen auf das Herstellungsverfahren aus und ist vorteilhaft bei der Wartung der Vorrichtung.A reflection of the image light through the first surface 32 A is advantageous to the extent that the suitable selection of the tilt angle of the first surface 32 A permits different mounting positions of the display element 1 within the armature panel 34 . This increases the design freedom when designing the dashboard. The reflection of the image light through the prism separated from the windshield 7 does not impose any restrictions on the manufacturing process and is advantageous in the maintenance of the device.

Fig. 15 zeigt eine weitere vorbekannte Vorrichtung. Das An zeigeelement 1 liegt der dritten Oberfläche 32C des Prismas 32 gegenüber. Auf der Oberfläche 32C ist eine Schicht 9b′ aus Pigment einer dunklen Farbe vorgesehen, zum Beispiel schwarzer Lack mit Eisblumeneffekt, abgesehen von dem angezeigten Bild muster. Die Augen 8 des Fahrers sind in bezug auf das Prisma 32 so angeordnet, daß die zweite Oberfläche 32B eine total reflektierende Oberfläche darstellt, wenn sie von den Augen des Fahrers aus betrachtet wird. Wenn der Fahrer auf die erste Oberfläche 32A blickt, beobachtet er daher das Bildlicht des Anzeigeelementes 1, welches von der zweiten Oberfläche 32B reflektiert wird, umgeben von einer dunklen Farbe wie bei spielsweise Schwarz, die durch die Pigmentschicht 9b′ hervor gerufen wird. Fig. 15 shows a further prior art device. At the display element 1 is the third surface 32 C of the prism 32 opposite. On the surface 32 C, a layer 9 b 'of pigment of a dark color is provided, for example black lacquer with ice flower effect, apart from the displayed image pattern. The driver's eyes 8 are arranged with respect to the prism 32 so that the second surface 32 B is a totally reflective surface when viewed from the driver's eyes. When the driver looks at the first surface 32 A, he therefore observes the image light of the display element 1 , which is reflected by the second surface 32 B, surrounded by a dark color such as black, which is caused by the pigment layer 9 b ' .

Das Prisma 32 wirkt als ein transparenter Körper, wenn es von außerhalb des Fahrzeuges betrachtet wird, und stört die Er scheinung der Vorrichtung nicht. Weil es als von der Wind schutzscheibe 7 getrennter Körper ausgebildet ist, führt das Prisma 32 nicht zu irgendwelchen Einschränkungen bezüglich des Herstellungsverfahrens der Vorrichtung und weist Vorteile bei der Wartung der Vorrichtung auf.The prism 32 acts as a transparent body when viewed from outside the vehicle and does not interfere with the appearance of the device. Because it is formed as a body separate from the windshield 7 , the prism 32 does not impose any restrictions on the manufacturing process of the device and has advantages in the maintenance of the device.

Bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik unter Verwen dung des in den Fig. 7-9 dargestellten Prismas wird, wie in Fig. 16 dargestellt ist, eine Kante 2e durch den Fahrer beobachtet, was zu schlechter Sichtbarkeit und Anzeigequali tät führt, wenn ein externes Licht, welches in das Prisma 2 hineingelangt, unregelmäßig oder irregulär durch die Kante 2e an der Stelle reflektiert wird, an welcher die erste trans parente Oberfläche 2a die dritte Oberfläche 2C schneidet, die eine Schicht 2d dunkler Farbe aufweist, die auf ihr angebracht ist, oder wenn ein externes Licht über die Kante 2e in das Prisma gelangt.In the prior art device using the prism shown in Figs. 7-9, as shown in Fig. 16, an edge 2 e is observed by the driver, resulting in poor visibility and display quality when an external light which enters the prism 2 is irregularly or irregularly reflected by the edge 2 e at the point at which the first transparent surface 2 a intersects the third surface 2 C, which has a layer 2 d of dark color, which is attached to it, or if an external light reaches the prism via the edge 2 e.

Dasselbe gilt für Kanten, an welchen die dritte Oberfläche 2C zwei Seitenoberflächen schneidet. Dies geschieht deswegen, da das auf die angewinkelten Kanten aufgebrachte Pigment nicht fest an den Kanten haftet, sondern eine Tendenz aufweist, sich von den Kanten zurückzuziehen, wie dies in Fig. 17 gezeigt ist, oder weil das Pigment nicht mit genügender Dicke auf die Ecken aufgetragen wird, wie dies in Fig. 18 gezeigt ist. Zwar läßt sich die Gesamtdicke der Pigmentschicht erhöhen, um eine ausreichende Dicke von Pigment auf den Kanten sicherzustel len, jedoch führt ein dickerer Auftrag von Pigment zu einer Gewichtsvergrößerung des Prismas 2, zu einer Erhöhung der An zahl der Herstellungsschritte, und zu einer längeren Zeit, die das Pigment zur Aushärtung benötigt.The same applies to edges on which the third surface 2 C intersects two side surfaces. This is because the pigment applied to the angled edges does not adhere firmly to the edges, but has a tendency to withdraw from the edges, as shown in Fig. 17, or because the pigment is not sufficiently thick on the corners is plotted as shown in Fig. 18. Although the total thickness of the pigment layer can be increased in order to ensure a sufficient thickness of pigment on the edges, a thicker application of pigment leads to an increase in the weight of the prism 2 , to an increase in the number of production steps, and to a longer time, which the pigment needs to harden.

Eine Ausschaltung der irregulären Reflexion an den Kanten durch Erhöhung der Dicke des Pigments kann dazu führen, daß die jeweiligen Oberflächen unterschiedliche Farbschattierun gen aufweisen, wodurch es schwierig wird, einen gleichmäßig dunklen Hintergrund bereitzustellen.Eliminate irregular reflection on the edges by increasing the thickness of the pigment can lead to the respective surfaces have different shades of color gene, which makes it difficult to keep one even provide dark background.

Die voranstehend angegebenen Schwierigkeiten treten auch bei dem Prisma 12 in den Fig. 10-12 und dem Prisma 32 in den Fig. 13-15 auf, und es ist erforderlich, hierfür eine Lösung zu finden. The above difficulties also occur with the prism 12 in Figs. 10-12 and the prism 32 in Figs. 13-15, and it is necessary to find a solution.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der voranstehend angegebenen Schwierigkeiten vorgenommen. Ein Vorteil der vor liegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Anzeige vorrichtung für ein Fahrzeug, bei welcher ein Prisma eine re flektierende Oberfläche aufweist, die das Bild eines reflek tierenden Elementes zum Fahrer hin reflektiert, bei welcher eine Farbbeschichtung dunkler Farbe auf der reflektierenden Oberfläche abgelagert ist, um einen schwarz-farbigen Anzeige hintergrund zur Verfügung zu stellen, und bei welcher die scharfen Kantenwinkel des Prismas nicht bemerkbar sind, so daß eine hohe Anzeigequalität und Sichtbarkeit sichergestellt werden.The present invention has been made in view of the above difficulties stated. An advantage of before Invention lies in the provision of an advertisement Device for a vehicle in which a prism is a right has reflective surface, the image of a reflec reflecting element towards the driver, in which a color coating of dark color on the reflective Surface is deposited to display a black color to provide background, and in which the sharp edge angles of the prism are not noticeable, so that ensures high display quality and visibility will.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben.The invention is illustrated below with reference to drawings ter exemplary embodiments explained in more detail, from which result in further advantages and features.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 shows an embodiment of a display device for a vehicle according to the present invention;

Fig. 2 Einzelheiten eines Teils in Fig. 1; Fig. 2 shows details of a part in Fig. 1;

Fig. 3A bis 3B eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Teils in Fig. 2; Figs. 3A to 3B is a partially enlarged view of a portion in Fig. 2;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung; Fig. 4 shows another embodiment of a display device for a vehicle according to the invention;

Fig. 5 eine Einzelheit eines Teils in Fig. 4; Fig. 5 shows a detail of a part in Fig. 4;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung; Fig. 6 shows a further embodiment of the invention;

Fig. 7 bis 9 eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik, die zu der in Fig. 1 gezeigten Anzeigevorrichtung korrespondiert; Fig. 7 to 9 show a device according to the prior art, corresponding to that shown in Figure 1 display device.

Fig. 10 bis 12 eine weitere Vorrichtung nach dem Stand der Technik, die zu der in Fig. 4 gezeigten Anzeigevor richtung korrespondiert; Fig. 10 to 12 corresponds to a further device according to the prior art, the direction to that shown in Figure 4 Anzeigevor.

Fig. 13 bis 14 eine weitere Vorrichtung nach dem Stand der Technik, die zu der in Fig. 6 gezeigten Anzeigevor richtung korrespondiert; Fig. 13 to 14 another device according to the prior art, which corresponds to the device shown in Fig. 6;

Fig. 15 eine weitere Vorrichtung nach dem Stand der Technik; und Figure 15 shows a further device according to the prior art. and

Fig. 16 bis 18 eine Erläuterung der bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik auftretenden Probleme. Fig. 16 to 18, an explanation of the problems with the devices of the prior art.

First embodiment

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform, die zu einer in Fig. 7-9 gezeigten Vorrichtung nach dem Stand der Technik korrespon diert. Fig. 2B ist eine Vorderansicht, Fig. 2A ist eine Auf sicht, und Fig. 2C ist eine Seitenansicht. Elemente, die Ent sprechungen in den Fig. 7-9 haben, wurden mit ähnlichen Be zugsziffern bezeichnet, und auf ihre eingehende Beschreibung wird verzichtet. Ein Prisma 2 in Fig. 1 weist Kanten X1-X7 auf, die abgerundet sind, wie dies in den Fig. 2A-2C gezeigt ist. Eine Abrundung der jeweiligen Kanten oder Ecken gestat tet die Aufbringung von Pigment in gleichförmiger Dicke auf den Kanten X6, so daß jede Kante eine Dicke der Pigmentschicht aufweist, die so groß ist wie 2d (schraffierter Abschnitt in den Fig. 2A-2C) auf den jeweiligen Oberflächen. Bei den Kanten X2-X5 sowie X7, an welchen die dritte Oberfläche 2C und die beiden Seitenoberflächen die erste und zweite Oberflä che 2a bzw. 2b schneiden, erstreckt sich die Pigmentschicht bis zu Oberflächenwendepunkten P, wie dies in den Fig. 3A-3B gezeigt ist, um die Kanten vollständig abzudecken. Fig. 1 shows an embodiment which corresponds to a device shown in Fig. 7-9 according to the prior art. Fig. 2B is a front view, Fig. 2A is a plan view, and Fig. 2C is a side view. Items that have the same in FIGS . 7-9 have been given similar reference numerals, and their detailed description is omitted. A prism 2 in Fig. 1 has edges X 1- X 7 which are rounded as shown in Figs. 2A-2C. Rounding off the respective edges or corners allows the application of pigment of uniform thickness on the edges X 6 , so that each edge has a thickness of the pigment layer which is as large as 2 d (hatched section in FIGS. 2A-2C) on the respective surfaces. At the edges X 2- X 5 and X 7 , on which the third surface 2 C and the two side surfaces intersect the first and second surfaces 2 a and 2 b, the pigment layer extends to surface turning points P, as shown in FIGS 3A-3B, FIG., the edges completely cover.

Wie voranstehend erwähnt, werden die Kanten X2-X7 in gleich förmiger Dicke durch die Pigmentschicht 2d abgedeckt, und da her gelangt ein externes Licht nicht durch diese Kanten, und ein externes Licht, welches in das Prisma gelangt, wird durch die Kanten nicht irregulär reflektiert werden. Dies verhindert es, daß die Kanten durch den Fahrer wahrgenommen werden.As mentioned above, the edges X 2- X 7 are covered in uniform thickness by the pigment layer 2 d, and since an external light does not pass through these edges, and an external light which enters the prism is through the edges not be reflected irregularly. This prevents the edges from being noticed by the driver.

Eine graduelle Änderung von einer Oberfläche zu der anderen führt nicht zu abrupten Änderungen der Farbschattierung, und hierdurch wird verhindert, daß die Oberflächengrenze klar be obachtet wird. Darüber hinaus zerspringt das Prisma an seinen abgerundeten Kanten nicht.A gradual change from one surface to the other does not lead to abrupt changes in color shading, and this prevents the surface boundary from being clear is taken care of. In addition, the prism shatters on his not rounded edges.

Second embodiment

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, die zu einer in den Fig. 10-12 gezeigten Vorrichtung nach dem Stand der Technik korrespondiert. Ein reflektierendes Prisma 12 besteht aus ei nem Prisma 21 und einem Flansch 22. Das Prisma 21 weist dort Kanten auf, wo die jeweiligen Oberflächen einander schneiden. Die Kanten sind so abgerundet, wie dies detailliert in den Fig. 5A-5C gezeigt ist. Abschnitte Y, an welchen das Prisma 21 mit dem Flansch 22 zusammentrifft, sind abgerundet, wie in Fig. 5 gezeigt ist. FIG. 4 shows a further embodiment, which corresponds to a device according to the prior art shown in FIGS. 10-12. A reflective prism 12 consists of a prism 21 and a flange 22 . The prism 21 has edges where the respective surfaces intersect. The edges are rounded as shown in detail in Figures 5A-5C. Sections Y at which the prism 21 meets the flange 22 are rounded, as shown in FIG. 5.

Die Darstellung in Fig. 5 zeigt, daß die Abrundung der Kanten X es erlaubt, auf ihnen Pigmentschichten gleichförmiger Dicke auszubilden. Daher erstreckt sich das Pigment bis zu Oberflä chenwendepunkten, um die abgerundeten Kanten X und Y zu be decken.The illustration in Fig. Shows that the rounding of the edges X allows to form on them pigment layers of uniform thickness is 5. Therefore, the pigment extends to surface turning points to cover the rounded edges X and Y.

Die gleichförmige Bedeckung der Pigmentschicht auf den Kanten X und Y verhindert es, daß ein auf das Prisma auftreffendes externes Licht irregulär reflektiert wird, oder an die Augen des Fahrers übertragen wird.The uniform covering of the pigment layer on the edges X and Y prevent one from hitting the prism external light is reflected irregularly, or to the eyes of the driver is transmitted.

Eine graduelle Änderung von einer Oberfläche zur anderen führt nicht zu abrupten Farbschattierungsänderungen zwischen den beiden Oberflächen, wodurch verhindert wird, daß die Oberflä chengrenzen deutlich sichtbar werden.A gradual change from one surface to another leads not too abrupt changes in color shading between the both surfaces, thereby preventing the surface boundaries become clearly visible.

Third embodiment

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, die zu einer in den Fig. 13-14 gezeigten Vorrichtung nach dem Stand der Technik korrespondiert. Ein Prisma 32 ist an Kanten X abgerundet, in welchen die jeweiligen Oberflächen einander schneiden. Die ab gerundeten Kanten X sind mit einer hierauf angeordneten Pig mentschicht versehen, die sich bis zu Oberflächenwendepunkten erstreckt, um die Kanten vollständig abzudecken. Dies führt zu denselben Wirkungen wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. FIG. 6 shows a further embodiment, which corresponds to a device according to the prior art shown in FIGS. 13-14. A prism 32 is rounded at edges X, in which the respective surfaces intersect. The rounded edges X are provided with a pigment layer arranged thereon, which extends up to surface turning points in order to completely cover the edges. This leads to the same effects as in the embodiment according to FIG. 1.

Die in Fig. 15 gezeigte Vorrichtung kann ebenfalls mit abge rundeten Kanten auf dem Prisma 32 versehen sein wie bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform.The device shown in FIG. 15 can also be provided with rounded edges on the prism 32 as in the embodiment shown in FIG. 6.

Claims

1. Display device for a vehicle, characterized by a display element and a prism, which is provided with a reflective surface that reflects an image of the display element to a driver of the vehicle, the prism being provided with at least one rounded edge.

2. Display device for a vehicle according to claim 1, there characterized in that the prism with a coating dark color on at least one of its surfaces and edges adjacent to this surface.

3. Display device for a vehicle according to claim 2, there characterized in that the color coating is a black ze has color.