DE4137666C2 - Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei welcher ein Bild eines Anzeigers durch eine transparente Reflexionsplatte in Richtung zur Seite eines Fahrersitzes hin reflektiert wird, so daß das angezeigte Bild zur Darstellung von Information bezüglich des Zustandes des Fahrzeuges, beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, als ein virtuelles Bild wahrgenommen werden kann.

Im Stand der Technik ist eine Anzeigevorrichtung für Kraft­ fahrzeuge allgemein bekannt, welche Reflexionsoberflächen zur Darstellung eines Bildes in einer großen Entfernung verwendet, um die Geschwindigkeit zum Erkennen des angezeigten Bildes zu erhöhen.

Da ein längerer optischer Weg nach der Reflexion eine bessere Fernpunktanzeigefunktion ergibt, wurde in diesem Fall, wie in Fig. 6 gezeigt ist, eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, bei welcher Licht auf zwei Oberflächen reflek­ tiert wird, so daß der optische Weg des reflektierten Lichtes vergrößert wird, während der von dem reflektierten Licht ein­ genommene Raum verkleinert wird.

Wie durch gestrichelte Linien in der Figur gezeigt ist, bedeu­ tet dies, daß ein Anzeigelicht, welches von einem Anzeiger 10 ausgesandt wird, eine Reflexionsplatte 20 durchquert, die aus einer dunklen transparenten Acrylplatte besteht, und auf den total reflektierenden Spiegel 30 auftrifft, um durch den Spie­ gel 30 reflektiert zu werden. Dann wird das Licht weiter durch eine Reflexionsoberfläche 20A der Reflexionsplatte 20 auf der Seite eines Fahrersitzes reflektiert, um in den Augenbereich 40 gerichtet zu werden. Wenn die Reflexionsoberfläche aus dem Augenbereich 40 betrachtet wird, erkennt man daher hinter der Reflexionsoberfläche der Reflexionsplatte 20 ein virtuelles Anzeigebild. In diesem Fall befindet sich das wahrgenommene virtuelle Bild in dem Bereich, in welchem das Anzeigelicht durch eine Reflexionsoberfläche 30A des total reflektieren­ den Spiegels 30 über die Reflexionsoberfläche 20A reflektiert wird, um den Augenbereich zu erreichen, und das virtuelle Bild wird in einer großen Entfernung durch wiederholte Refle­ xion angezeigt, so daß ein klares angezeigtes Bild erhalten wird.

Allerdings wird bei der voranstehend beschriebenen Anzeigevor­ richtung, welche die Reflexionsoberfläche 20A aufweist, um das Anzeigelicht zu reflektieren, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ein Strahl l, der von einem Punkt des Anzeigers 10 ausgesandt und so von dem total reflektierenden Spiegel 30 reflektiert wird, daß er auf die Reflexionsplatte 20 auftrifft, wiederum auf der Oberfläche 20A der Reflexionsplatte 20 auf der Seite des Fahrersitzes reflektiert, und auf einer Reflexionsober­ fläche 20B der Reflexionsplatte auf der Anzeigerseite, so daß Strahlen lA und lB gebildet werden, wie sie in der Figur ge­ zeigt sind. Dann werden die Strahlen auf den Augenbereich 40 gerichtet.

Dies führt dazu, daß das tatsächlich wahrgenommene virtuel­ le Bild als ein Doppelbild wahrgenommen wird, und dies ver­ schlechtert den Sichtbarkeitspegel und die Qualität der an­ gezeigten Information.

Aus der DE 41 04 233 A1 ist eine Fahrzeuganzeigevorrichtung eines Reflexionstyps als bekannt, die eine Anzeigeeinheit umfaßt, über der ein Prismareflektor und ein Konkavspiegel angeordnet sind, wobei das von der Anzeigeeinheit emittierte Licht durch den Prismareflektor hindurchtritt, an dem Konkavspiegel reflektiert wird und an einer Prismaoberfläche um ca. 90° zu einem Beobachtungsbereich eines Fahrers umgelenkt wird. Das von der zweiten Oberfläche des Prismas in der Nähe der Anzeigeeinheit erzeugte zweite Bild, das zu einem Doppelbild führt, wird dabei so reflektiert, daß es höher als das Hauptbild bezüglich des Augenbereichs des Fahrers erzeugt wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte gattungsgemäße Anzeigeeinheit eines Reflexionstyps für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei der das Auftreten eines Doppelbildes ausgeschlossen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine gattungsgemäße Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge mit dem im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein durch die transparente Reflexionsplatte erzeugtes Doppelbild der Anzeigevorrichtung in dem Sichtbarkeitsbereich des Fahrers zu eliminieren, so daß ein klares, virtuelles Bild der von der Anzeigeeinheit angezeigten Fahrzeugdaten, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, vom Fahrersitz aus wahrgenommen werden kann.

Bei der Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß der vor­ liegenden Erfindung durchquert das Anzeigelicht, welches auf den Anzeigebereich der Reflexionsplatte auftrifft, die vor­ dere Oberfläche durchquert und auf der inneren rückwärtigen Oberfläche der Reflexionsplatte reflektiert wird, die vorde­ re Oberfläche, so daß es zum Fahrersitz gerichtet wird. Die­ ser Teil des Anzeigelichts weist einen optischen Weg auf, der sich von dem eines anderen Teils eines Anzeigelichtes unter­ scheidet, welches auf der vorderen Oberfläche der Reflexions­ platte reflektiert wird, um dann auf den Augenbereich gerich­ tet zu werden. Dies führt dazu, daß nur auf der vorderen Ober­ fläche reflektiertes Anzeigelicht von dem Augenbereich aus wahrgenommen wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell­ ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 den Ausbreitungsweg von Strahlen, die auf einer Re­ flexionsoberfläche und einer dazu schiefen Oberfläche bei der ersten Ausführungsform reflektiert werden;

Fig. 3 eine Reflexionsplatte gemäß einer weiteren Ausfüh­ rungsform;

Fig. 4 eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß ei­ ner zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung eines Doppelbildes einer konventionellen Reflexionsplatte und

Fig. 6 eine konventionelle Anzeigevorrichtung für Kraftfahr­ zeuge.

Fig. 1 zeigt eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Fi­ gur ist mit der Bezugsziffer 1 ein Anzeiger des selbstleuch­ tenden Typs bezeichnet, beispielsweise eine Flüssigkristall­ anzeigevorrichtung oder eine Fluoreszenzanzeigeröhre, um In­ formation bezüglich des Fahrzeugfahrzustandes wie etwa der Fahrzeuggeschwindigkeit anzuzeigen, mit der Bezugsziffer 2 eine Reflexionsplatte, die aus einer dunklen, transparenten, geschwärzten Acrylplatte besteht, mit der Bezugsziffer 3 ein total reflektierender Spiegel, dessen total reflektierende Oberfläche 3A der Reflexionsplatte 2 gegenüberliegt, mit der Bezugsziffer 4 eine Meßgerätehaube, die einstückig mit einem Armaturenbrett ausgebildet ist, mit der Bezugsziffer 5 ein Gehäusekörper, der die Form einer hohlen quadratischen Säule aufweist, zum Umschließen des Umfangs des Anzeigers 1 und ei­ nes Abschnittes der hinteren Oberfläche der Reflexionsplatte 2, wobei die innere Oberfläche des Gehäusekörpers mit einer nicht-reflektierenden Behandlungsschicht 5a versehen ist. Der Anzeiger 1, die Reflexionsplatte 2, der total reflektierende Spiegel 3 und der Gehäusekörper 4 sind in dem Armaturenbrett angebracht.

Die Reflexionsplatte weist auf der Seite ihres Augenbereiches 6 die Reflexionsoberfläche 2A und eine dazu schiefe Oberflä­ che 2B auf, welche einen Abschnitt darstellt, der von dem Ge­ häusekörper 5 auf der hinteren Oberfläche gegenüberliegend der reflektierenden Oberfläche 2A umschlossen ist und der zu der Reflexionsoberfläche 2A schräg verlaufend angeordnet ist. Weiterhin ist auf der hinteren Oberfläche ausschließlich der schiefen Oberfläche 2B eine schwarze Behandlungsschicht 2a vorge­ sehen.

Gestrichelte Linien in Fig. 1 stellen Strahlen dar, die von beiden Enden und dem Zentrum des Anzeigers 1 ausgesandt werden und schließlich den Augenbereich 6 erreichen. Das von dem An­ zeiger 1 ausgesandte Anzeigelicht (ausgestrahltes Licht für die Anzeige) trifft auf die schiefe Oberfläche 2B auf und durchquert die Reflexionsplatte 2, um weiterhin auf dem total reflektierenden Spiegel 3 reflektiert zu werden, der wiederum in Richtung auf die Reflexionsplatte 2 gerichtet ist.

Dann wird das auf der Reflexionsoberfläche 2A der Reflexions­ platte 2 reflektierte Anzeigelicht auf den Augenbereich 6 ge­ richtet. Wenn die Reflexionsoberfläche 2A von dem Augenbereich 6 aus betrachtet wird, so wird ein virtuelles Bild in einem Anzeigebereich a innerhalb der Reflexionsoberfläche 2A wahrge­ nommen. Darüber hinaus stellt eine wiederholte Reflexion, die von dem total reflektierenden Spiegel 3 und der Reflexions­ platte 2 bewirkt wird, eine Fernanzeige zur Verfügung.

In diesem Fall werden auf die Reflexionsplatte 2 auftreffen­ de Strahlen zweigeteilt, also in Strahlen, die auf den Augen­ bereich 6 gerichtet sind, nachdem sie auf der Reflexionsober­ fläche 2A reflektiert wurden, und Strahlen, welche die Refle­ xionsoberfläche 2A durchqueren, während sie an der Oberfläche gebrochen werden. Von den Strahlen, welche an der Oberfläche gebrochen werden bzw. diese durchqueren, werden die, welche in die schwarze Behandlungsschicht 2a eintreten, nicht reflek­ tiert, da sie von der schwarzen Behandlungsschicht 2a absor­ biert werden. Weiterhin werden von den Strahlen, die an der Oberfläche gebrochen werden bzw. diese durchqueren, die Strah­ len, die auf die schiefe Oberfläche 2B auftreffen auf der schiefen Oberfläche 2B reflektiert und werden an der Re­ flexionsoberfläche 2A gebrochen und durchqueren diese.

Fig. 2 zeigt den Ausbreitungsweg von Strahlen, die auf einer Reflexionsoberfläche 2A reflektiert werden und auf eine schiefe Oberfläche 2B auftreffen. Ein Strahl l von dem total reflektierenden Spiegel 3 trifft auf die Reflexionsoberfläche 2A mit einem Einfallswinkel R1 auf, und ein Teil der Strah­ len durchquert die Oberfläche und wird mit einem Winkel R2 an der Reflexionsoberfläche 2A gebrochen. Die schiefe Oberfläche 2B liegt der Reflexionsoberfläche 2A gegenüber, wo­ bei ein Winkel zwischen diesen Oberflächen R3 ist.

Daher wird der Strahl, der die Reflexionsoberfläche 2A durch­ quert und mit dem Winkel R2 gebrochen wird, auf der inneren schiefen Oberfläche 2B reflektiert, und sein Einfalls­ winkel R2′, wenn der reflektierte Strahl wiederum auf die innere Reflexionsoberfläche 2A auftrifft, wird größer als der Brechungswinkel R2 an der Reflexionsoberfläche 2A. Weiter­ hin wird der Brechungswinkel R1′ des Strahls, der auf die Reflexionsoberfläche 2A mit dem Einfallswinkel R2′ auftrifft und gebrochen wird und die Reflexionsoberfläche 2A durchquert, größer als der Brechungswinkel R1 an der Reflexionsoberflä­ che 2A.

Dies bedeutet, daß der Strahl 1, der von dem total reflektie­ renden Spiegel 3 her kommt und durch die Reflexionsoberfläche 2A in Richtung auf den Augenbereich 6 reflektiert wird, und der Strahl l2, der auf der schiefen Oberfläche 2B reflektiert wird, die Reflexionsoberfläche 2A durchquert, und dort gebro­ chen wird, in bezug aufeinander in unterschiedliche Richtungen gerichtet werden. Der Strahl l2 wird in die Richtung neben dem Augenbereich 6 gelenkt.

Wenn die Reflexionsoberfläche von dem Augenbereich 6 aus be­ trachtet wird, wird daher auf der schiefen Oberfläche 2B reflektiertes Licht nicht wahrgenommen, und es wird nur Licht wahrgenommen, welches auf der Reflexionsoberfläche reflektiert wird.

Dies führt dazu, daß ein Doppelbild des Anzeigebildes inner­ halb des Anzeigebereiches a eliminiert wird, und dies führt zu einem Anzeigebild mit besserer Sichtbarkeit und Qualität.

Bei der voranstehenden Ausführungsform ist die Reflexionsplat­ te 2 so ausgebildet, daß die schiefe Oberfläche 2B als ein geringfügig vorspringender Abschnitt in einer Öffnung des Gehäusekörpers 5 ausgebildet ist. Allerdings kann, wie bei­ spielhaft in Fig. 3 gezeigt ist, ein Abschnitt der Reflexions­ platte, etwa eine Reflexionsplatte 2′, welche der Öffnung des Gehäusekörpers 5 entspricht, eingedrückt sein, um eine schiefe Oberfläche 2B′ auszubilden, die den Winkel R3 in be­ zug auf die Reflexionsoberfläche 2A aufweist.

In Fig. 2 wird der Brechungswinkel R2 entsprechend dem Ein­ fallswinkel R1 des Strahls festgelegt, der auf die Refle­ xionsoberfläche 2A von dem total reflektierenden Spiegel 3 auftrifft, und entsprechend dem Brechungsindex der Reflexions­ platte 2. Weiterhin wird der Einfallswinkel R2′ des Strahls, der auf die Reflexionsoberfläche 2A auftrifft, nachdem er auf der schiefen Oberfläche 2B reflektiert wurde, entspre­ chend dem Brechungswinkel R2 und dem Winkel R3 der schiefen Oberfläche 2B festgelegt. Der Brechungswinkel R1′ des Strahls, der die Reflexionsoberfläche 2A durchquert und gebrochen wird, um diese zu verlassen, wird entsprechend dem Einfallswinkel R2′ des Strahls festgelegt, der auf die Re­ flexionsoberfläche 2A von der schiefen Oberfläche 2B auftrifft, und entsprechend dem Brechungsindex.

Daher werden die Winkel R1′ und R2′ entsprechend dem Ein­ fallswinkel R1 des Strahls festgelegt, der auf die Refle­ xionsoberfläche 2A von dem total reflektierenden Spiegel 3 aus auftrifft, entsprechend dem Winkel R3 der schiefen Oberfläche 2B, und entsprechend dem Brechungsindex der Refle­ xionsplatte 2.

Bei dieser Ausführungsform wird R1′ entsprechend den Winkeln R1 und R3 festgelegt, und entsprechend dem Brechungsindex, unter Berücksichtigung des Zustandes des Kraftfahrzeuges, bei­ spielsweise der Position des Augenbereiches, der Höhe des Fahrersitzes, und der Position der Anzeigevorrichtung selbst.

Wenn beispielsweise R1 50,5° beträgt, so ist die Entfernung zwischen der Reflexionsoberfläche 2A und dem Auge (welche 90% des Augenbereiches von Fahrern abdeckt) 800 mm, und wenn der Brechungsindex 1,5 beträgt, so ist ein Wert von 5° für den Winkel R3 ausreichend, um ein Doppelbild zu verhindern.

Wenn die Winkel R1 und R3 und der Brechungsindex so fest­ gelegt werden, daß der Einfallswinkel R2′ des Strahls, der auf die Reflexionsoberfläche 2A auftrifft, nachdem er auf der schiefen Oberfläche 2B reflektiert wurde, gleich einem kritischen Winkel oder größer ist, dann wird die Reflexions­ oberfläche 2A eine total reflektierende Oberfläche, und dies verhindert ein Doppelbild selbst dann, wenn eine Betrachtung aus einer Position neben dem Gesichtsfeld erfolgt.

Fig. 4 zeigt eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge ge­ mäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Figur sind nur optische Bauteile dargestellt wie ein Anzeiger 1, ein total reflektierender Spiegel 3, und eine Re­ flexionsplatte 7.

Die Reflexionsplatte 7 bei dieser Ausführungsform ist wie ein Keil geformt. Der Winkel zwischen den Reflexionsoberflächen 7A und 7B, und der Einfallswinkel R1 des Strahls, der auf die Reflexionsoberfläche 7A von dem total reflektierenden Spiegel 3 aus auftrifft, werden so festgelegt, daß ein optischer Weg l2, der auf der Reflexionsoberfläche 7B reflektiert wird, nicht den Augenbereich 6 erreicht, so daß nur ein optischer Weg l1, der auf der Reflexionsoberfläche 7A reflektiert wird, zum Augenbereich 6 hin gerichtet wird.

Daher wird bei der voranstehenden Ausführungsform ebenso wie bei der ersten Ausführungsform kein Doppelbild des Anzeigebil­ des erzeugt.

Bei beiden voranstehenden Ausführungsformen wird das Anzeige­ licht zweimal reflektiert. Allerdings kann ein Doppelbild auch dann eliminiert werden, wenn der Anzeiger in der Position des total reflektierenden Spiegels 3 angebracht ist.

Wie voranstehend beschrieben wurde, ist bei der Anzeigevor­ richtung für Kraftfahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein von dem Anzeiger ausgesandtes Anzeigelicht schräg auf die transparente Reflexionsplatte auftrifft, und das Anzeigelicht durch die Oberfläche der Platte auf der Sei­ te des Fahrersitzes in Richtung auf den Augenbereich des Fah­ rers reflektiert wird, so daß das dargestellte Bild des Anzei­ gers vom Fahrersitz aus innerhalb eines Bereiches auf der Reflexionsplatte wahrgenommen werden kann, zumindest ein Ab­ schnitt einer rückwärtigen Oberfläche der Reflexionsplatte gegenüberliegend der vorderen Oberfläche und entsprechend dem Bereich der Reflexionsplatte schrägverlaufend in bezug auf die vorde­ re Oberfläche der Reflexionsplatte angeordnet. Dies führt da­ zu, daß nur auf der vorderen Oberfläche der Reflexionsplatte reflektiertes Licht zum Augenbereich hin gerichtet wird, und dies verhindert, daß ein Doppelbild wahrgenommen wird.

Claims (3)

1. Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge mit
einer Anzeigeeinheit (1) zum Aussenden von Anzeigelicht und
einer Reflexionsplatte (2) mit einer ersten Oberfläche (2A) auf einer dem Fahrersitz zugewandten Seite und einer zweiten Oberfläche (2B) auf einer dem Fahrersitz gegenüberliegenden Seite, wobei das Anzeigelicht schräg auf die erste Oberfläche (2A) fällt und von der ersten Oberfläche (2A) reflektiert und zu einem Augenbereich (6) einer Person in dem Fahrersitz gerichtet wird, wobei ein Anzeigebild der Anzeigeeinheit (1) von der Seite des Fahrersitzes innerhalb eines Anzeigebereiches auf der ersten Oberfläche (2A) erkennbar ist, und wobei wenigstens ein Bereich der zweiten Oberfläche (2B), der dem Anzeigebereich auf der ersten Oberfläche entspricht, unter einem Winkel in bezug auf die erste Oberfläche (2A) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächennormale der ersten Oberfläche (2A) und ein gebrochener Strahl des Anzeiglichts innerhalb der Reflexionsplatte (2) einen Winkel (R2) bildet, der kleiner ist als ein Winkel (R4 = R3+R2), der durch die Oberflächennormale der zweiten Oberfläche (2B) und den gebrochenen Lichtstrahl gebildet wird.

2. Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (1) in bezug auf die Fahrersitzseite hinter der Reflexionsplatte (2) angebracht ist, und daß ein Reflexionsteil (3) in einer der Anzeigeeinheit (1) gegenüberliegenden Position angebracht ist, während die Reflexionsplatte (2) zwischen dem Reflexionsteil (3) und der Anzeigeeinheit (1) angeordnet ist, wodurch Anzeigelicht, das auf das Reflexionsteil (3) auftrifft, auf dem Reflexionsteil reflektiert wird, so daß es unter einem Winkel auf die erste Oberfläche (2A) der Reflexionsplatte trifft.

3. Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (R3), unter dem die zweite Oberfläche (2B) gegenüber der ersten Oberfläche (2A) der Reflexionsplatte (2) angeordnet ist, wenigstens so groß ist, daß ein an der zweiten Oberfläche reflektierter Strahl inner­ halb der Reflexionsplatte unter einem Winkel auf die erste Oberfläche trifft, der gleich oder größer als der Grenzwinkel für die totale innere Reflexion ist.