EP1181615A2 - Anzeigevorrichtung - Google Patents

Anzeigevorrichtung

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Publication number
EP1181615A2
EP1181615A2 EP00990564A EP00990564A EP1181615A2 EP 1181615 A2 EP1181615 A2 EP 1181615A2 EP 00990564 A EP00990564 A EP 00990564A EP 00990564 A EP00990564 A EP 00990564A EP 1181615 A2 EP1181615 A2 EP 1181615A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
aspherical mirror
display device
windshield
mirror
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00990564A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Eschler
Reinhold Fiess
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7933493&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1181615(A2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1181615A2 publication Critical patent/EP1181615A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
    • G02B2027/012—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility comprising devices for attenuating parasitic image effects
    • G02B2027/0121—Parasitic image effect attenuation by suitable positioning of the parasitic images
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements
    • G02B2027/0156—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements with optionally usable elements

Definitions

  • the invention relates to a display device according to the preamble of the main claim.
  • a display device in a motor vehicle is already known from US Pat. No. 5,414,439, in which an image recorded by an infrared camera can be projected onto the windshield from an display arranged in the instrument panel via an aspherical mirror likewise arranged in the instrument panel.
  • a virtual image is created on the windshield that is visible to a driver who is in the vehicle.
  • Both the display and the aspherical mirror must be arranged in the instrument panel. Furthermore, there must be an opening in the instrument panel for the light reflected from the aspherical mirror to the windshield and necessary for an image display.
  • the display device according to the invention with the features of the main claim has the advantage over the fact that a display device for a virtual image can be realized in a space-saving manner in a vehicle. Because by one / 46739 - 2 -
  • an arrangement of optical elements within the instrument panel can be largely dispensed with.
  • a corresponding opening in the area of the instrument panel can thus be dispensed with.
  • the costs for the construction of the display device can be reduced.
  • temperature problems can be avoided, which can occur when an image-forming unit is arranged in the instrument panel, since the instrument panel can generally become particularly hot due to direct sunlight.
  • the measures listed in the subclaims permit advantageous developments and improvements of the display device specified in the main claim. It is particularly advantageous to arrange the second aspherical mirror so that it can be covered on the instrument panel. In this way, contamination or damage to the mirror can be avoided.
  • first or the second aspherical mirror is design to be motor-adjustable. Such an adjustment enables the alignment of the first and the second aspherical mirror to be adjusted to a driver's seating position, so that the position of the virtual image can be optimally adjusted. It is also advantageous to make this setting via a control panel, so that unnecessary touching of the mirror and any contamination that may be associated with it can be avoided.
  • the imaging unit is advantageous to design the imaging unit as a liquid crystal cell with backlighting, since in this way the imaging unit can be implemented at particularly low cost.
  • Safety glass can be done.
  • the wedge-shaped design makes it possible for these double images to coincide and only one image to be visible to an observer.
  • the imaging unit or the first aspherical mirror into an interior mirror module.
  • the assembly effort can be reduced further, since only the inside mirror module has to be arranged on the windshield or on the vehicle roof.
  • the image-forming unit it is also possible for the image-forming unit to be covered by the inside mirror for a user and for the user to be prevented from being disturbed by a visible image-forming unit.
  • Glare e.g. be largely avoided by sunlight falling on the second aspherical mirror.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the display device according to the invention in a motor vehicle
  • FIG. 2 shows an embodiment of an image-forming unit with a liquid crystal cell
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a display device according to the invention
  • FIG. 4 shows another exemplary embodiment of a display device according to the invention.
  • FIG. 1 shows the front region of a passenger compartment of a motor vehicle in a longitudinal section.
  • An image-forming unit 2 is arranged on a windshield 1 of the vehicle.
  • the imaging unit 2 is arranged on the windshield near a vehicle roof 3 and is connected to a camera 5 via a data connection 4, the entire connection not being shown in the figure, but rather being indicated by arrows.
  • a cover 6 is arranged on the vehicle roof 3.
  • the cover 6 has a bulge 7, in which a first aspherical mirror 8 is arranged. Below the windshield 1 is the
  • Instrument panel that connects to the windshield 1 with an upper side 10 of the instrument panel.
  • a second aspheric mirror 11 is located on the top 10 of the instrument panel.
  • the second aspherical mirror 11 is provided by a first motor 12 and a second Motor 13 changeable in its position. Both the first motor 12 and the second motor 13 are controlled by a control unit 14.
  • the control unit 14 can be influenced by a user via an operating element 15.
  • the control element 15 has, for example, rotary knobs and / or push buttons.
  • the control unit 14 is also connected to an ignition lock 16. The figure does not show a data connection, in particular for controlling the brightness of the virtual image displayed on the windshield 1 from the control unit 14 to the image-generating one
  • a cover flap 17 is arranged next to the second aspherical mirror 11.
  • the cover flap 17 can be folded over the second aspherical mirror 11 and for this purpose can be moved by a third motor 18, which is also controlled by the control unit 14.
  • the second aspherical mirror 11 is located behind a steering wheel 19 on the side of the steering wheel 19 facing away from a driver of the vehicle.
  • the ignition lock 16 and the operating element 15 are preferably arranged next to the steering wheel 19.
  • Light rays run from the imaging unit 2 via the first aspherical mirror 8 to the second aspherical mirror 11, from there onto the windshield 1, from which they are in turn directed to the eye of an observer located in front of the steering wheel 19.
  • a ray path 20 between the elements mentioned is shown, the eye of the beholder being indicated by an arrow 22 on the ray path 20.
  • the reflections on the windshield 1 create a virtual image that an observer, preferably the driver, can perceive.
  • the imaging unit 2 is arranged on the windshield 1 near the vehicle roof. It is also possible to integrate the imaging unit 2 into the vehicle roof 3. Imaging in the imaging unit 2 is carried out, for example, by means of a backlit liquid crystal cell.
  • the imaging unit 2 has an opening 34, behind which a liquid crystal cell 33 is arranged.
  • the liquid crystal cell 33 has segments which can be individually electrically controlled and whose optical transmission can be influenced by the electrical control. The individual segments are not shown in FIG. 2.
  • the liquid crystal cell 33 has a preferred one
  • a diffuser 32 is arranged on the side of the liquid crystal cell 33 facing away from the opening 34.
  • a voltage supply for the light-emitting diodes 31 is not shown in FIG. 2.
  • backlighting with incandescent lamps, glow lamps or cold cathode fluorescent lamps is possible, for example. That of the
  • Light diodes 31 generated light strikes the diffuser 32, which scatters the incident light and thus contributes to a homogeneous backlighting of the liquid crystal cell 33.
  • an image generation is now possible.
  • different image colors are possible, e.g. with red light-emitting diodes, the picture consists of different red levels, with white light-emitting diodes, the display is shown in gray levels.
  • the light of the image generated by the liquid crystal cell 33 emerges from the opening 34, runs along the beam path 20 and first strikes the first aspherical mirror 8, as shown in FIG.
  • the first aspheric mirror 8 is on his the side facing the imaging unit 2 is concavely curved and has a focal length which is in a range from 50 mm to 120 mm. In a preferred exemplary embodiment, the first aspherical mirror 8 has a focal length of 90 mm.
  • the first aspherical mirror 8 is, for example, concave in the form of a cutout from a spherical surface, an ellipsoid of revolution or a cylinder surface.
  • the first aspherical mirror 8 is arranged via a holder 21 in the bulge 7 of the cover 6 of the vehicle roof 3. An adjustment of the first aspherical mirror 8 takes place when the display device is installed in the vehicle, the position of the first aspherical play gel 8 in the bulge 7 being adjusted such that an optimal image is displayed on the windshield 1.
  • the light shines along the
  • the second aspherical mirror 11 is also concave like the first aspherical mirror and has a focal length between 300 mm and 800 mm. In a preferred exemplary embodiment, the focal length is 430 mm.
  • the second aspherical mirror 11 is adjustably mounted so that the mirror can be adjusted by two axes perpendicular to one another in a mirror plane by means of a first motor 12 and a second motor 13.
  • One possible implementation, not shown in the figure, is, for example, to mount the second aspherical mirror 11 on these axes of rotation of the top 10 of the instrument panel and to connect the first motor 12 with one and the second motor 13 with the other axis.
  • the second aspherical mirror 11 By adjusting the second aspherical mirror 11, the Changes the beam path 20, which extends from the second aspherical mirror to the windshield 1. As a result, the position of the virtual image that is visible to a viewer on the windshield 1 can be changed. In this way it is possible, for example, to adapt the position of the image to a driver's sitting position and to his height.
  • the driver can activate the first motor 12 or the second motor 13 via the control element 15, which is connected to the control unit 14, which in turn is connected to the first motor 12 and the second motor 13, and in this way adjusts the second aspherical mirror 11.
  • a cover flap 17 is arranged, which covers the second aspherical mirror 11 in a first state and releases it in a second state.
  • the cover flap 17 can be folded by the third motor 18, which is also connected to the control unit 14, in a first exemplary embodiment over the second aspherical mirror 11, the cover flap being mounted on an axis. Furthermore, in another exemplary embodiment, it is possible to slide the cover flap 17 over the second aspherical mirror 11 with the aid of the third motor 18.
  • the display device is not required when the vehicle is stationary.
  • the control unit 14 is therefore connected to the ignition lock 16. If the car is parked, the third motor 18 is activated and the second aspherical mirror 11 is covered by the cover flap 17. When the car is started again, the control unit 14 detects an actuation of the ignition lock 16 and the third motor is activated, so that the second aspherical mirror 11 is released again by the cover flap 17.
  • the camera 5 is preferably designed as an infrared camera and is used to record an image of the course of the road in poor visibility conditions, for example in the case of fog, and from this an image
  • the camera 5 is preferably arranged in a front area of the vehicle, for example in the area of a radiator grille or a headlight.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the display device according to the invention.
  • the imaging unit 2 is arranged on an inside mirror 40.
  • the inner mirror 40 is in turn connected to a housing 43 via a holder 41.
  • the inside mirror 40, the holder 41 and the housing 43 form an inside mirror module.
  • An electrical connection to the imaging unit 2 runs via the holder 41.
  • the housing 43 is integrated in the vehicle roof 3, preferably in a U-profile, which is present in a large number of vehicles for reasons of bodywork technology and thus offers space for the housing 43 without the housing 43 protruding into the passenger compartment.
  • the first aspherical mirror 8 is arranged on the outside of the housing 43.
  • the inside mirror 40 largely covers the imaging unit 2 from a viewer who is in front of the steering wheel 19.
  • Data connection 4 to the imaging unit 2 runs, for example, along the spar 44, which is arranged between the windshield and a side window 46.
  • the second aspherical mirror 11 is rectangular in the exemplary embodiment. In one preferred embodiment is the horizontal
  • the first aspherical mirror 8 has an area of 100 mm to 40 mm.
  • Cover flap 17 can be folded over the second aspherical mirror 11.
  • FIG. 1 Another exemplary embodiment is shown in FIG.
  • a second aspherical mirror 50 is shown.
  • the second aspherical mirror 50 itself is designed to be foldable, with an axis of rotation running along a longitudinal side 52 of the second aspherical mirror 50.
  • a trough 51 is arranged next to the second aspherical mirror 50, into which the second aspherical mirror 50 can be folded.
  • the rear side of the second aspherical mirror that is to say the side opposite the mirror side, is covered with a plastic, which preferably consists of the same material as the top 10 of FIG.
  • the second aspherical mirror 50 can be adjusted with respect to the position of the virtual image on the windshield 1 about the axis running along the long side 52. Furthermore, this axis can itself be designed to be tiltable perpendicular to its axis direction.
  • a possible glare for a driver can be avoided by an additional cover, preferably by a cover film arranged on the second aspherical mirror 11 or 50.
  • a cover film arranged on the second aspherical mirror 11 or 50 it is possible, for example, to arrange a polarizer film on the second aspherical mirror 11 or 50.
  • a Liquid crystal cell or a coherent light source for example a laser, in the imaging unit 2, the light striking the first aspherical mirror 8 and the second aspherical mirror 11 or 50 is polarized.
  • a polarizer which is arranged in such a way that it has an absorption minimum for the light of the image-forming unit 2, is now arranged on the second aspherical mirror 11, 50, only a minimal loss of brightness occurs during the reflection, preferably with an additional anti-reflective layer the polarizer is applied.
  • Ambient light which generally has a uniform distribution over all polarization directions, is thus at least half absorbed and a possible glare is reduced without the brightness of the virtual image projected onto the windshield 1 being significantly impaired thereby.
  • Venetian blind foils on the second aspherical mirror 11, ie foils that only light incidence or exit in a preferred incidence or. Allow angles of relief, this effect being achieved, for example, by a mask structure integrated into the film. This also greatly reduces the incidence of light from the second aspherical mirror 11, 50 to an observer who is in front of the steering wheel 19.
  • the control element 15 also serves to adjust the image brightness. This takes place, for example, in that an operating voltage for the light-emitting diodes 31, which are located in the image-forming unit 2, is increased or decreased in order in this way to increase or decrease the brightness of the light-emitting diodes 31.
  • an operating voltage for the light-emitting diodes 31, which are located in the image-forming unit 2 is increased or decreased in order in this way to increase or decrease the brightness of the light-emitting diodes 31.
  • the imaging unit 2 as a liquid crystal cell 33 with backlighting, it is also possible to use the imaging unit 2 as one Laser display, a micromirror display, a
  • Vacuum fluorescent display or a plasma display While the vacuum fluorescent display and the plasma display itself are luminous displays, for which backlighting is unnecessary, the other two embodiments, the laser display and the micromirror display, are preferably a coherent light source, e.g. a laser unit to be arranged in the imaging unit 2. The image is now generated either by controlling the laser unit or by controlling the micromirrors.
  • a coherent light source e.g. a laser unit to be arranged in the imaging unit 2. The image is now generated either by controlling the laser unit or by controlling the micromirrors.
  • the windshield 1 is preferably wedge-shaped in that it is made thicker in an upper area facing the vehicle roof 3 and is in
  • the tapering is achieved in that two glass plates, which form the safety glass of the windshield, are not inserted completely in parallel, but are at a greater distance in an upper region of the windshield.
  • two glass plates which form the safety glass of the windshield
  • 50 is reflected onto the windshield 1
  • a reflection occurs on the two glass panes of the windshield 1.
  • the virtual images created by the reflection lie one above the other for an observer. Windshield vapor deposition, which prevents reflection from a windshield, for example, is no longer necessary.

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Abstract

Es wird eine Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, die einer Anzeige eines virtuellen Bildes auf der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges dient. Die Bilddarstellung erfolgt über eine bilderzeugende Einheit, die in einem oberen Bereich der Windschutzscheibe oder in einem Bereich des Fahrzeugdaches angeordnet ist, wobei das erzeugte Bild über einen ersten asphärischen Spiegel und einen zweiten asphärischen Spiegel auf die Windschutzscheibe gelenkt wird.

Description

46739
Anzeigevorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Anzeigevorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der US 5,414,439 ist schon eine Anzeigevorrichtung in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei der ein von einer Infrarotkamera aufgenommenes Bild von einer in der Instrumententafel angeordneten Anzeige über einen ebenfalls in der Instrumententafel angeordneten aspharischen Spiegel auf die Windschutzscheibe projizierbar ist. Auf der Windschutzscheibe entsteht ein virtuelles Bild, daß für einen Fahrer, der sich in dem Fahrzeug befindet, sichtbar ist. In der Instrumententafel muß dabei sowohl die Anzeige als auch der aspharische Spiegel angeordnet sein. Ferner muß eine Öffnung in der Instrumententafel für das von dem asphärischen Spiegel zu der Windschutzscheibe reflektierte und für eine Bilddarstellung notwendige Licht vorhanden sein.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemaße Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruches hat dem gegenüber den Vorteil, daß eine Anzeigevorrichtung für ein virtuelles Bild platzsparend in einem Fahrzeug realisiert werden kann. Denn indem eine /46739 - 2 -
bilderzeugende Einheit im Bereich des Fahrzeugdaches oder in einem oberen Bereich der Windschutzscheibe angeordnet ist, kann auf eine Anordnung von optischen Elementen innerhalb der Instrumententafel weitestgehend verzichtet werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich, innerhalb der Instrumententafel einen Lichtweg vorzusehen. Auf eine entsprechende Öffnung im Bereich der Instrumententafel kann somit verzichtet werden. Durch den reduzierten Platzbedarf können folglich die Kosten bei der Konstruktion der Anzeigevorrichtung vermindert werden. Ferner ist es möglich, eine erfindungsgemaße Anzeigevorrichtung an einem Fahrzeug nachzurusten, das von seiner Herstellung nicht auf eine solche Anzeigevorrichtung ausgelegt ist und bei dem in der Instrumententafel kein Platz für einen Lichtweg vorgesehen ist. Außerdem können Temperaturprobleme vermieden werden, die bei einer Anordnung einer bilderzeugenden Einheit in der Instrumententafel auftreten können, da sich die Instrumententafel im allgemeinen durch direkte Sonneneinstrahlung besonders stark erhitzen kann.
Durch die m den Unteranspruchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anzeigevorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, den zweiten aspharischen Spiegel abdeckbar an der Instrumententafel anzuordnen. Hierdurch kann eine Verschmutzung oder Beschädigung des Spiegels vermieden werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, den ersten oder den zweiten aspharischen Spiegel motorisch verstellbar auszufuhren. Eine solche Einstellung ermöglicht eine Anpassung der Ausrichtung des ersten bzw. des zweiten aspharischen Spiegels an eine Sitzposition eines Fahrers, so daß die Position des virtuellen Bildes optimal eingestellt werden kann. Ferner ist es vorteilhaft, diese Einstellung über ein Bedienteil vorzunehmen, so daß eine unnötige Berührung des Spiegels und eine damit möglicherweise verbundene Verschmutzung vermieden werden kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die bilderzeugende Einheit als eine Flussigkristallzelle mit einer Hinterleuchtung auszufuhren, da auf diese Weise die bilderzeugende Einheit besonders preisgünstig realisiert werden kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Windschutzscheibe keilförmig auszufuhren. Hierdurch können bei der Projektion Doppelbilder vermieden werden, die dadurch entstehen, daß bei einer aus Sicherheitsglas bestehenden Windschutzscheibe Mehrfachbrechung an den einzelnen Glasschichten des
Sicherheitsglases erfolgen können. Durch die keilförmige Ausfuhrung ist es möglich, daß diese Doppelbilder aufeinander fallen und nur ein Bild für einen Betrachter sichtbar ist.
Es ist weiterhin vorteilhaft, in ein Innenspiegelmodul die bilderzeugende Einheit oder den ersten aspharischen Spiegel zu integrieren. Hierdurch kann der Montageaufwand weiter verringert werden, da lediglich das Innenspiegelmodul an der Windschutzscheibe bzw. an dem Fahrzeugdach angeordnet werden muß. Ferner ist es dabei auch möglich, daß die bilderzeugende Einheit für einen Benutzer durch den Innenspiegel verdeckt wird und eine mögliche Störung des Benutzers durch eine sichtbare bilderzeugende Einheit vermieden wird.
Es ist ferner vorteilhaft, den Spiegel mit einer Folie zu bedecken, die eine Sichtbarkeit des Spiegels vermindert, ohne dabei die Reflexionseigenschaften des Spiegels wesentlich zu beeinflussen. Hierdurch kann insbesondere eine 46739 - 4 -
Blendung z.B. durch Sonnenlicht, das auf den zweiten aspharischen Spiegel fallt, weitestgehend vermieden werden.
Zeichnung
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemaßen Anzeigevorrichtung in einem Kraftfahrzeug, Figur 2 eine Ausfuhrung einer bilderzeugenden Einheit mit einer Flussigkristallzelle, Figur 3 ein weiteres Ausf hrungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Anzeigevorrichtung und Figur 4 ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Anzeigevorrichtung.
Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels
In der Figur 1 ist der vordere Bereich einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges in einem Längsschnitt dargestellt. An einer Windschutzscheibe 1 des Fahrzeugs ist eine bilderzeugende Einheit 2 angeordnet. Die bilderzeugende Einheit 2 ist an der Windschutzscheibe nahe einem Fahrzeugdach 3 angeordnet und über eine Datenverbindung 4 mit einer Kamera 5 verbunden, wobei in der Figur nicht die gesamte Verbindung dargestellt, sondern durch Pfeile angedeutet ist. An dem Fahrzeugdach 3 ist eine Abdeckung 6 angeordnet. Die Abdeckung 6 weist eine Ausbuchtung 7 auf, in der ein erster aspharischer Spiegel 8 angeordnet ist. Unterhalb der Windschutzscheibe 1 befindet sich die
Instrumententafel, die sich mit einer Oberseite 10 der Instrumententafel an die Windschutzscheibe 1 anschließt. Auf der Oberseite 10 der Instrumententafel befindet sich ein zweiter aspharischer Spiegel 11. Der zweite aspharische Spiegel 11 ist durch einen ersten Motor 12 und einen zweiten Motor 13 in seiner Position veränderbar. Sowohl der erste Motor 12 als auch der zweite Motor 13 werden von einer Steuereinheit 14 gesteuert. Die Steuereinheit 14 ist über ein Bedienelement 15 von einem Benutzer beeinflußbar. Das Bedienelement 15 weist z.B. Drehknopfe und/oder Drucktasten auf. Ferner ist die Steuereinheit 14 auch mit einem Zündschloß 16 verbunden. In der Figur nicht dargestellt ist eine Datenverbindung insbesondere zu Helligkeitssteuerung des auf der Windschutzscheibe 1 angezeigten virtuellen Bildes von der Steuereinheit 14 zu der bilderzeugenden
Einheit 2. Neben dem zweiten aspharischen Spiegel 11 ist eine Abdeckklappe 17 angeordnet. Die Abdeckklappe 17 kann über den zweiten aspharischen Spiegel 11 geklappt werden und ist hierzu durch einen dritten Motor 18 bewegbar, der auch von der Steuereinheit 14 angesteuert wird. Der zweite aspharische Spiegel 11 befindet sich hinter einem Lenkrad 19 auf der einem Fahrer des Fahrzeugs abgewandten Seite des Lenkrades 19. Das Zündschloß 16 und das Bedienelement 15 sind vorzugsweise neben dem Lenkrad 19 angeordnet. Von der bilderzeugenden Einheit 2 verlaufen Lichtstrahlen über den ersten aspharischen Spiegel 8 zu dem zweiten aspharischen Spiegel 11, von dort auf die Windschutzscheibe 1, von der sie wiederum zu dem Auge eines Betrachters, der sich vor dem Lenkrad 19 befindet, gelenkt werden. Ein Strahlenverlauf 20 zwischen den genannten Elementen ist eingezeichnet, wobei das Auge des Betrachters durch einen Pfeil 22 an dem Strahlenverlauf 20 angedeutet ist. Durch die Reflexionen auf der Windschutzscheibe 1 entsteht ein virtuelles Bild, das ein Betrachter, vorzugsweise der Fahrer, wahrnehmen kann.
Die bilderzeugende Einheit 2 ist in dem in der Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel in der Nahe des Fahrzeugdaches an der Windschutzscheibe 1 angeordnet. Es ist auch eine Integration der bilderzeugenden Einheit 2 in das Fahrzeugdach 3 möglich. Die Bilderzeugung in der bilderzeugenden Einheit 2 erfolgt zum Beispiel mittels einer hinterleuchteten Flussigkristallzelle . Ein
Ausfuhrungsbeispiel hierzu ist in der Figur 2 dargestellt. Die bilderzeugende Einheit 2 verfugt über eine Öffnung 34, hinter der eine Flussigkristallzelle 33 angeordnet ist. Die Flussigkristallzelle 33 weist Segmente auf, die einzeln elektrisch ansteuerbar sind und deren optische Transmission durch die elektrische Ansteuerung beeinflußbar ist. Die einzelnen Segmente sind in der Figur 2 nicht eingezeichnet. Die Flussigkristallzelle 33 weist in einem bevorzugten
Ausfuhrungsbeispiel eine Bildschirmdiagonale von 1,3 Zoll auf. Auf der der Öffnung 34 abgewandten Seite der Flussigkristallzelle 33 ist ein Diffusor 32 angeordnet. Auf der der Öffnung 34 abgewandten Seite des Diffusors 32 befindet sich eine Anordnung von Leuchtdioden 31, die vorzugsweise auf einer Leiterplatte 30 angeordnet sind. Eine Spannungsversorgung der Leuchtdioden 31 ist in der Figur 2 nicht eingezeichnet. Anstelle der Leuchtdioden 31 ist zum Beispiel eine Hinterleuchtung mit Glühlampen, Glimmlampen oder Kaltkathodenfluoreszenzlampen möglich. Das von den
Leuchtdioden 31 erzeugte Licht trifft auf den Diffusor 32, der das auftreffende Licht streut und somit zu einer homogenen Hinterleuchtung der Flussigkristallzelle 33 beitragt. Durch die Ansteuerung einzelner Segmente der Flussigkristallzelle 33 ist nun eine Bilderzeugung möglich. In Abhängigkeit von der Farbe der Leuchtdioden 31 sind dabei verschiedene Bildfarben möglich, z.B. bei roten Leuchtdioden besteht das Bild aus verschiedenen Rotstufen, bei weißen Leuchtdioden erfolgt in einer Darstellung in Graustufen.
Aus der Öffnung 34 tritt das Licht des durch die Flussigkristallzelle 33 erzeugten Bildes aus, verlauft entlang des Strahlenverlaufs 20 und trifft zunächst auf den ersten aspharischen Spiegel 8, wie in der Figur 1 dargestellt. Der erste aspharische Spiegel 8 ist auf seiner der bilderzeugenden Einheit 2 zugewandten Seite konkav gekrümmt und weist eine Brennweite auf, die in einem Bereich von 50 mm bis 120 mm liegt. In einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel weist der erste aspharische Spiegel 8 eine Brennweite von 90 mm auf. Der erste aspharische Spiegel 8 ist z.B. konkav in der Form eines Ausschnittes aus einer Kugeloberflache, eines Rotationsellipsoids oder einer Zylinderoberflache ausgeführt. Der erste aspharische Spiegel 8 ist über eine Halterung 21 in der Ausbuchtung 7 der Abdeckung 6 des Fahrzeugdachs 3 angeordnet. Eine Justierung des ersten aspharischen Spiegels 8 findet bei einem Einbau der Anzeigevorrichtung in das Fahrzeug statt, wobei die Position des ersten aspharischen Spielgels 8 in der Ausbuchtung 7 so angepaßt wird, daß eine optimale Bilddarstellung auf der Windschutzscheibe 1 erfolgt. In einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist es jedoch auch möglich, eine Motorsteuerung oder eine manuelle Versteilvorrichtung an dem ersten aspharischen Spiegel 8 vorzusehen, die eine Nach^ustierung ermöglicht. Das Licht wird entlang des
Strahlenverlaufs 20 zu dem zweiten aspharischen Spiegel 11 geleitet. Der zweite aspharische Spiegel 11 ist ebenfalls konkav wie der erste aspharische Spiegel ausgeführt und weist eine Brennweite zwischen 300 mm und 800 mm auf. In einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel betragt die Brennweite 430 mm. Der zweite aspharische Spiegel 11 ist verstellbar gelagert, so daß durch einen ersten Motor 12 und einen zweiten Motor 13 der Spiegel um zwei senkrecht zueinander in einer Spiegelebene verlaufende Achsen verstellbar ist. Eine nicht in der Figur dargestellte Realisierungsmoglichkeit ist zum Beispiel, den zweiten aspharischen Spiegel 11 an diesen Drehachsen der Oberseite 10 der Instrumententafel zu lagern und den ersten Motor 12 mit der einen und den zweiten Motor 13 mit der anderen Achse zu verbinden. Durch eine Verstellung des zweiten aspharischen Spiegels 11 wird der Strahlenverlauf 20 verändert, der von dem zweiten aspharischen Spiegel zu der Windschutzscheibe 1 verlauft. Hierdurch ist die Position des virtuellen Bildes veränderbar, das für einen Betrachter auf der Windschutzscheibe 1 sichtbar ist. Auf diese Weise ist es möglich zum Beispiel die Position des Bildes an die Sitzposition eines Fahrers und an dessen Körpergröße anzupassen. Hierzu kann der Fahrer über das Bedienelement 15, das mit der Steuereinheit 14 verbunden ist, die wiederum mit dem ersten Motor 12 und dem zweiten Motor 13 verbunden ist, den ersten Motor 12 bzw. dem zweiten Motor 13 aktivieren und auf diese Weise eine Verstellung des zweiten aspharischen Spiegels 11 durchfuhren. Neben dem zweiten aspharischen Spiegel 11 ist eine Abdeckklappe 17 angeordnet, die in einem ersten Zustand den zweiten aspharischen Spiegel 11 verdeckt und in einem zweiten Zustand freigibt. Hierzu kann die Abdeckklappe 17 durch den dritten Motor 18, der ebenfalls mit der Steuereinheit 14 verbunden ist, in einem ersten Ausfuhrungsbeispiel über den zweiten aspharischen Spiegel 11 geklappt werden, wobei die Abdeckklappe an einer Achse gelagert ist. Ferner ist es in einem anderen Ausfuhrungsbeispiel möglich, die Abdeckklappe 17 mit Hilfe des dritten Motors 18 über den zweiten aspharischen Spiegel 11 zu schieben.
Insbesondere wird die Anzeigevorrichtung bei stehendem Fahrzeug nicht benotigt. Daher ist die Steuereinheit 14 mit dem Zündschloß 16 verbunden. Wird der Wagen abgestellt, so wird der dritte Motor 18 aktiviert und der zweite aspharische Spiegel 11 wird durch die Abdeckklappe 17 verdeckt. Bei einem erneuten Starten des Wagens erfaßt die Steuereinheit 14 eine Betätigung des Zündschlosses 16 und der dritte Motor wird aktiviert, so daß der zweite aspharische Spiegel 11 durch die Abdeckklappe 17 wieder freigegeben wird. Die Kamera 5 ist vorzugsweise als eine Infrarotkamera ausgeführt und dient dazu, bei schlechten Sichtverhaltnissen, zum Beispiel bei Nebel, ein Bild des Straßenverlaufs zu erfassen und hieraus eine
Videoinformation zu erstellen, die über die Datenverbindung 4 an die bilderzeugende Einheit 2 zur Darstellung auf der Windschutzscheibe 1 weitergegeben wird. Die Kamera 5 ist hierzu vorzugsweise in einem vorderen Bereich des Fahrzeugs, zum Beispiel im Bereich eines Kuhlergrills oder eines Scheinwerfers, angeordnet.
In der Figur 3 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemaßen Anzeigevorrichtung dargestellt. Hier und im folgenden bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleiche Elemente. Die bilderzeugende Einheit 2 ist an einem Innenspiegel 40 angeordnet. Der Innenspiegel 40 ist wiederum über einen Halter 41 mit einem Gehäuse 43 verbunden. Der Innenspiegel 40, der Halter 41 und das Gehäuse 43 bilden ein Innenspiegelmodul. Eine elektrische Verbindung zu der bilderzeugenden Einheit 2 verlauft über den Halter 41. Das Gehäuse 43 ist in dem Fahrzeugdach 3 integriert, vorzugsweise in einem U-Profil, das aus karosserietechnischen Gründen dort bei einer Vielzahl von Fahrzeugen vorhanden ist und somit dem Gehäuse 43 Platz bietet, ohne daß das Gehäuse 43 in den Fahrgastraum hineinragt. Der erste aspharische Spiegel 8 ist außen an dem Gehäuse 43 angeordnet. Der Innenspiegel 40 verdeckt weitestgehend die bilderzeugende Einheit 2 vor einem Betrachter, der sich vor dem Lenkrad 19 befindet. Die
Datenverbindung 4 zu der bilderzeugenden Einheit 2 verlauft zum Beispiel entlang des Holms 44, der zwischen der Windschutzscheibe und einem Seitenfenster 46 angeordnet ist. Der zweite aspharische Spiegel 11 ist in dem Ausfuhrungsbeispiel rechteckig ausgeführt. In einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel liegt die horizontale
Ausdehnung, also parallel zu der Windschutzscheibe, bei ungefähr 250 mm, in einer Ausdehnungsrichtung senkrecht zu der Windschutzscheibe bei 90 mm. Der erste aspharische Spiegel 8 hat eine Flache von 100 mm zu 40 mm. Die
Abdeckklappe 17 kann über den zweiten aspharischen Spiegel 11 geklappt werden.
In der Figur 4 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel dargestellt. In diesem Ausfuhrungsbeispiel ist ein zweiter aspharischer Spiegel 50 eingezeichnet. Der zweite aspharische Spiegel 50 ist selbst klappbar ausgeführt, wobei eine Drehachse entlang einer Längsseite 52 des zweiten aspharischen Spiegels 50 verlauft. Neben dem zweiten aspharischen Spiegel 50 ist eine Mulde 51 angeordnet, in die der zweite aspharischer Spiegel 50 klappbar ist. Die Ruckseite des zweiten aspharischen Spiegels, also die der Spiegelseite gegenüberliegenden Seite, ist mit einem Kunststoff bedeckt, der vorzugsweise aus dem gleichen Material besteht, wie die Oberseite 10 der
Instrumententafel, so daß sich die Ruckseite des zweiten aspharischen Spiegels möglichst wenig von der Oberseite 10 der Instrumententafel abhebt. Eine Einstellung des zweiten aspharischen Spiegels 50 kann in diesem Ausfuhrungsbeispiel bezuglich der Position des virtuellen Bildes auf der Windschutzscheibe 1 um die entlang der Längsseite 52 verlaufende Achse erfolgen. Ferner kann diese Achse selbst senkrecht zu ihrer Achsenrichtung neigbar ausgeführt sein.
Eine mögliche Blendung eines Fahrers kann durch eine zusatzliche Abdeckung vermieden werden, vorzugsweise durch eine auf dem zweiten aspharischen Spiegel 11 bzw. 50 angeordnete Abdeckfolie. Hierzu ist es zum Beispiel möglich, eine Polarisatorfolie auf dem zweiten aspharischen Spiegel 11 bzw. 50 anzuordnen. Insbesondere bei Verwendung einer Flussigkristallzelle oder einer kohärenten Lichtquelle, z.B. einem Laser, in der bilderzeugenden Einheit 2 ist das über den ersten aspharischen Spiegel 8 auf den zweiten aspharischen Spiegel 11 bzw. 50 treffende Licht polarisiert. Wird nun ein Polarisator, der derart angeordnet ist, das er ein Absorptionsminimum für das Licht der bilderzeugenden Einheit 2 aufweist, auf dem zweiten aspharischen Spiegel 11, 50 angeordnet, so tritt nur ein minimaler Helligkeitsverlust bei der Reflexion ein, wobei vorzugsweise zusatzlich eine Entspiegelungsschicht auf dem Polarisator aufgebracht ist. Umgebungslicht, das im allgemeinen eine Gleichverteilung über alle Polarisationsrichtungen aufweist, wird somit zumindest zur Hälfte absorbiert und eine mögliche Blendwirkung wird vermindert, ohne daß hierdurch die Helligkeit des auf die Windschutzscheibe 1 projizierten virtuellen Bildes wesentlich beeinträchtigt wird. Ferner ist es auch möglich, auf den zweiten aspharischen Spiegel 11 Jalousiefolien anzuordnen, also Folien, die einen Lichteinfall bzw. -austritt nur in einem bevorzugten Einfalls-bzw. Ausfallswinkel erlauben, wobei dieser Effekt zum Beispiel durch eine in die Folie integrierte Maskenstruktur erreicht wird. Auch hierdurch wird ein Lichteinfall von dem zweiten aspharischen Spiegel 11, 50 zu einem Betrachter, der sich vor dem Lenkrad 19 befindet, stark vermindert.
Das Bedienelement 15 dient ferner dazu, die Bildhelligkeit einzustellen. Dies erfolgt zum Beispiel dadurch, daß eine Betriebsspannung für die Leuchtdioden 31, die sich in der bilderzeugenden Einheit 2 befinden, vergrößert oder vermindert wird, um auf diese Weise die Helligkeit der Leuchtdioden 31 zu vergrößern bzw. zu vermindern. Außer der genannten Ausfuhrung der bilderzeugenden Einheit 2 als eine Flussigkristallzelle 33 mit einer Hinterleuchtung ist es auch möglich, die bilderzeugende Einheit 2 als ein Laserdisplay, ein Mikrospiegeldisplay, ein
Vakuumfluoreszenzdisplay oder ein Plasmadisplay auszufuhren. Wahrend das Vakuumfluoreszenzdisplay und das Plasmadisplay selbst leuchtende Displays sind, für die sich eine Hinterleuchtung erübrigt, ist bei den beiden andern Ausfuhrungsformen, dem Laserdisplay und dem Mikrospiegeldisplay, eine vorzugsweise kohärente Lichtquelle, z.B. eine Lasereinheit, in der bilderzeugenden Einheit 2 anzuordnen. Das Bild wird nun entweder durch eine Ansteuerung der Lasereinheit oder durch eine Ansteuerung der Mikrospiegel erzeugt.
Die Windschutzscheibe 1 ist vorzugsweise keilförmig ausgeführt, indem sie in einem oberen, dem Fahrzeugdach 3 zuweisenden Bereich dicker ausgeführt ist und sich in
Richtung der Oberseite 10 der Instrumententafel verjungt. Die Verjüngung wird dadurch erreicht, daß zwei Glasplatten, die das Sicherheitsglas der Windschutzscheibe bilden, nicht ganz parallel eingefugt sind, sondern in einem oberen Bereich der Windschutzscheibe einen größeren Abstand aufweisen. Bei einer Reflexion des von dem zweiten aspharischen Spiegel 11, 50 ausgehenden Lichts auf die Windschutzscheibe 1 kommt es an den beiden Glasscheiben der Windschutzscheibe 1 zu einer Reflexion. Durch die keilförmige Ausfuhrung liegen die durch die Reflexion entstehenden virtuellen Bilder für einen Betrachter übereinander. Eine Windschutzscheibenbedampfung, die zum Beispiel die Reflexion an einer Scheibe verhindert, ist nun nicht mehr erforderlich.

Claims

Ansprüche
1. Anzeigevorrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einer bilderzeugenden Einheit (2), wobei die bilderzeugende Einheit (2) in einem Bereich eines Fahrzeugdaches (3) oder in einem oberen Bereich einer Windschutzscheibe (1) des Fahrzeugs angeordnet ist, mit einem ersten asphärischen Spiegel (8) und mit einem zweiten asphärischen Spiegel (11, 50), und wobei von der bilderzeugenden Einheit (2) ausgestrahltes Licht auf den ersten asphärischen Spiegel (8) gebbar ist, wobei der erste asphärische Spiegel (8) in einem Bereich des Fahrzeugdaches (3, 7) angeordnet ist, wobei das Licht von dem ersten asphärischen Spiegel (8) auf den zweiten asphärischen Spiegel (11, 50) projizierbar ist, wobei der zweite asphärischen Spiegel (11, 50) in einem Bereich einer Instrumententafel des Fahrzeugs angeordnet ist und wobei das Licht von dem zweiten asphärischen Spiegel (11) auf die Windschutzscheibe (1) projizierbar ist und ein virtuelles Bild auf der Windschutzscheibe (1) erzeugbar ist.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite asphärische Spiegel (11, 50) abdeckbar an der Instrumententafel, vorzugsweise an einer Oberseite (10), angeordnet ist.
3. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite asphärische Spiegel (8, 11, 50) durch mindestens einen Motor (12, 13) motorisch verstellbar sind.
4. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fahrzeug ein Bedienelement (15) angeordnet ist, daß mit dem Bedienelement (15) der erste asphärische Spiegel (8) und/oder der zweite asphärische Spiegel (11, 50) und/oder eine Bildhelligkeit des auf die Windschutzscheibe (1) projizierten virtuellen Bildes verstellbar ist.
5. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste asphärische Spiegel (8) eine Brennweite in einem Bereich von 50 mm bis 120 mm und der zweite aspharische Spiegel (11) eine Brennweite in einem Bereich von 300 mm bis 800 mm aufweist.
6. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bilderzeugende Einheit (2) eine hinterleuchtete Flussigkristallzelle (33) oder ein Laserdisplay oder ein Mikrospiegeldisplay oder ein Vakuumfluoreszenzdisplay oder ein Plasmadisplay ist.
7. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windschutzscheibe (1) keilförmig ausgeführt ist.
8. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bilderzeugende Einheit (2) an einem Innenspiegelmodul (40, 41, 43) angeordnet ist.
9. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste asphärische Spiegel (8) an einem Innenspiegelmodul (40, 41) angeordnet ist .
10. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste asphärische Spiegel (8) an einem Gehäuse (43) am Fahrzeugdach (3) angeordnet ist.
11. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fahrzeug eine Kamera (5) , vorzugsweise eine Infrarotkamera, angeordnet ist und ein von der Kamera (5) erfaßtes Bild als ein virtuelles Bild auf die Windschutzscheibe (1) projizierbar ist.
12. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite asphärische Spiegel (11) mit einer Folie bedeckt ist und daß die Folie die Sichtbarkeit des zweiten asphärischen Spiegels (11) verringernd ausgeführt ist.
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