EP4673783A1 - Head-up-display mit einer konkavspiegel-optimierung und/oder -absenkung in die parkposition durch einen exzenter mit eigenantrieb - Google Patents

Head-up-display mit einer konkavspiegel-optimierung und/oder -absenkung in die parkposition durch einen exzenter mit eigenantrieb

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Publication number
EP4673783A1
EP4673783A1 EP24708968.3A EP24708968A EP4673783A1 EP 4673783 A1 EP4673783 A1 EP 4673783A1 EP 24708968 A EP24708968 A EP 24708968A EP 4673783 A1 EP4673783 A1 EP 4673783A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotation axis
mirror
projection unit
concave mirror
mirror rotation
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.)
Pending
Application number
EP24708968.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Ruhmke
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP4673783A1 publication Critical patent/EP4673783A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0149Head-up displays characterised by mechanical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0149Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0149Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements
    • G02B2027/0159Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements with mechanical means other than scaning means for positioning the whole image

Definitions

  • the invention relates to a projection unit for a visual field display device, which is also known as a head-up display (HUD) and can be used in particular in a motor vehicle or another land, air or water vehicle.
  • Visual field display devices of this type are designed to generate a virtual image that is superimposed in the field of vision of a user via reflection on a vehicle window, in particular a windshield, or on a combiner window provided specifically for this purpose, which is arranged in the field of vision of the user.
  • the invention is also directed to such a visual field display device and to a vehicle equipped with it.
  • a head-up display to superimpose display content such as information on speed limits or other useful navigation and vehicle operating instructions in the form of a virtual image onto the real image of the surroundings in front of the vehicle observed by the driver, so that he does not have to take his eyes off the road to read this display.
  • a HUD comprises a reflective disc arranged in the driver's field of vision, which is largely transparent to the ambient light coming from behind and is designed either as a section of the windscreen or as a combiner disc provided on the inside of the vehicle in front of the windscreen.
  • a HUD in a classic design comprises a Projection unit.
  • the projection optics include a concave mirror whose dimensions scale linearly with the size of the virtual display area and therefore also limit it.
  • a transparent cover plate also called cover glass
  • the cover plate should be designed in such a way that no direct or indirect light reflections from outside light and in particular sunlight on the cover plate enter the HUD beam path and thus the driver's eye. This results, among other things, in a specific curved cover plate shape to direct disturbing light reflections from the beam path, which is also referred to as geometric anti-reflective coating and requires a considerable dimension of the cover plate in the vertical direction of the vehicle.
  • the concave mirror in particular represents a restriction in the cover screen design, because the cover screen must maintain predetermined minimum distances to the concave mirror in the vertical direction of the vehicle.
  • the concave mirror When the HUD is not in use, the concave mirror is usually in its parking position, where the vertical distance between the cover screen and the concave mirror is usually the smallest. Parking position is typically achieved by rotating the concave mirror around its axis of rotation, which moves its focus out of the beam path of the HUD to prevent unwanted focusing of the light entering the projection unit from outside on the light and heat-sensitive HUD optics and electronics.
  • the size of the concave mirror is also influenced by opto-mechanical restrictions. Different drivers sit in different positions in the vehicle depending on their height. To ensure that every driver gets the optimal HUD display and eyebox position for them, adjustment options are provided, which can also be achieved by rotating the concave mirror around the aforementioned mirror rotation axis.
  • the effectively used concave mirror surface usually differs for different drivers due to different beam paths up to the individual eyebox position. In order to cover all possible seating positions, the concave mirror is therefore usually made larger than would be necessary for just one fixed seating position in the vehicle.
  • the optical performance is optimized by taking into account the different adjustment options of the concave mirror. This usually leads to compromises, since a fixed axis of rotation limits the degrees of freedom for optimization.
  • a projection unit according to claim 1 and by a field of view display device containing the same, an associated operating method, a correspondingly configured control unit and a vehicle equipped therewith according to the independent claims. Further embodiments are specified in the dependent claims. All The additional features and effects mentioned in the claims and the following description for the projection unit also apply to the field of view display device, the operating method, the control unit and the vehicle, and vice versa.
  • a projection unit for a field of view display device, which can be used in particular in a vehicle.
  • the field of view display device can be designed, for example, as a head-up display (HUD).
  • HUD head-up display
  • the vehicle can be a motor vehicle, but also any other land, air or water vehicle.
  • the projection unit has an imaging unit (also called a picture generating unit, PGU) designed to generate a bundle of light rays with the desired display content.
  • an imaging unit also called a picture generating unit, PGU
  • PGU picture generating unit
  • any image generation technology that is particularly suitable for a vehicle can be used for this.
  • it can be a display, for example a flat screen or a waveguide display, but also a projector system, such as a DLP projector or a diffuser screen illuminated or scanned with a light beam, and much more.
  • the projection unit (apart from optional additional optical elements for beam shaping and deflection) comprises a concave mirror arranged and designed in such a way that the light beam leaves the projection unit in a predetermined required shape and direction in order to then be reflected by an at least partially transparent reflection disk arranged in the field of vision of a user to his eyebox and thus show the user the display content in the form of a virtual image behind the reflection disk.
  • the reflection disk can be formed, for example, by a section of a vehicle window or by a specially provided combiner disk.
  • the eyebox of the field of view display device is understood here as a two- or three-dimensional spatial area from which the virtual image is fully visible to the associated user.
  • the concave mirror can be rotated around a mirror rotation axis by means of a suitable mirror rotation axis drive, which is a fixed component of the concave mirror or is otherwise firmly connected to it.
  • the mirror rotation axis drive can, for example, be designed in the form of an electric motor or another type of actuator that is connected to the mirror rotation axis for torque transmission directly or via a gear.
  • the mirror rotation axis can, for example, be rotatably mounted at each of its two ends in an associated primary bearing. If one of the two ends of the mirror rotation axis is mounted in a primary bearing that is fixed with respect to the projection unit, this end in particular can be suitable for the mirror rotation axis drive. Otherwise, it can, for example, also be integrated in a movably mounted primary bearing.
  • the associated primary bearing is eccentrically mounted in an independently rotating secondary bearing.
  • this secondary bearing also called an eccentric
  • the eccentric drive can, for example, comprise a driver to transmit torque to the secondary bearing, which is rotated about the eccentric axis by a motor that is decoupled from the mirror axis drive and is positively engaged in the secondary bearing engages. Due to the decoupled drives of the mirror rotation axis and the eccentric, the amount and/or direction of the applied torque can, for example, be varied independently of each other over time.
  • the secondary bearing If the secondary bearing is driven to rotate around the eccentric axis, the primary bearing eccentrically mounted in it also rotates around the eccentric axis. This creates an approximately translational movement of the mirror rotation axis and thus of the concave mirror in a direction transverse to the mirror rotation axis.
  • the additional degrees of freedom gained for adjusting the concave mirror can be used to optimize various aspects of its optical performance, size and/or placement in the available installation space.
  • the movement of the mirror rotation axis and thus of the concave mirror caused by the eccentric drive in a direction transverse to the mirror rotation axis can be implemented, for example, as a lowering of the concave mirror in the height direction of the vehicle. This allows the concave mirror to be lowered significantly further to reach the parking position compared to the conventional stationary mounting of the mirror rotation axis and overcomes the installation space conflict with the cover plate of the projection unit in the parking position mentioned above. Alternatively or additionally, this transverse movement of the mirror rotation axis can also be used to optimize the optical performance and/or size of the concave mirror during operation of the projection unit, particularly when adjusting the eyebox.
  • a concrete relationship between the rotation of the secondary bearing and the resulting translational movement of the concave mirror in the direction transverse to its mirror rotation axis can be achieved by specifically selectable design details, such as the radial distance and the Angular position of the primary bearing mounted in the secondary bearing.
  • the respective primary bearing at one or both ends of the mirror rotation axis can be designed as a ball head, for example, in order to enable the mirror rotation axis to be as mobile as possible.
  • the primary bearing mounted in the secondary bearing can be mounted, in particular also fastened, in a stationary manner, in particular at a point fixed with respect to the secondary bearing at a predetermined radial distance from the eccentric axis.
  • the primary bearing in the secondary bearing can in particular be mounted on a sliding or rolling bearing.
  • One idea of the above projection unit is therefore to adjust the concave mirror by mounting its mirror rotation axis, which is firmly connected to it and can be rotated by a mirror rotation axis drive, eccentrically in a secondary bearing that can be rotated independently about another axis (eccentric axis) and can be rotated by an independently controllable eccentric drive.
  • This can be designed for adjustment to the above-mentioned parking position of the concave mirror and/or for user-specific adjustment or eyebox adjustment when the field of view display device is in operation, for example when the vehicle is in motion.
  • the adjustment movements (rotations) of the concave mirror around its own mirror rotation axis and around the stationary eccentric axis can be carried out either simultaneously or decoupled in time, in particular one after the other.
  • This makes it possible, for example, to adjust the distance between the concave mirror and the cover plate during the lowering sequence into its parking position as long as possible.
  • this can be used to initiate the adjustment or lowering of the concave mirror into its parking position from any operating position of the concave mirror that occurs during operation of the projection unit.
  • this can also be used to achieve the greatest possible flexibility and precision when adjusting the position and orientation of the concave mirror when adjusting the eyebox to the individual position and, if necessary, to the movement of the user during operation.
  • the eyebox adjustment can be based on eye tracking of the user, for example, and can therefore be fully automated.
  • Both the mirror rotation axis drive and the eccentric drive can, for example, each comprise their own motor for independent control.
  • the mirror rotation axis drive and the eccentric drive can comprise a common motor with a coupling that is designed and controlled for alternating, independent control of the mirror rotation axis drive and the eccentric drive using the common motor.
  • the projection unit further comprises a protective housing which encloses the above-mentioned elements of the Projection unit protects it from the outside, with a transparent cover plate that closes the housing on the output side and transmits the light beam emitted by the projection unit during operation.
  • a parking position of the concave mirror can be set by a predetermined angular position of the mirror rotation axis, in which a focus or a main optical axis of the concave mirror lies outside a beam path provided for the operation of the projection unit.
  • the mirror rotation axis is mounted in the secondary bearing in such a way that when the concave mirror is adjusted from an operating position to its parking position, a rotation of the secondary bearing that can be generated by the eccentric drive results in a translational movement of the mirror rotation axis and thus of the concave mirror in a direction away from the cover plate.
  • this corresponds to a lowering of the mirror rotation axis in the height direction of the vehicle (at least on one side, i.e. occurring at one of its ends).
  • suitable positions of the primary bearing and a driver of the eccentric drive in the secondary bearing are illustrated in Figure 2.
  • the mirror rotation axis and the eccentric axis can, for example, be arranged approximately parallel to one another with a predetermined axial distance from one another.
  • the mirror rotation axis and the eccentric axis can also be arranged interlocked with one another, in particular with a predetermined minimum distance from one another, so that the two axes do not cross.
  • the eccentric axis and an orthogonal projection of the mirror rotation axis onto a plane in which the eccentric axis lies can form an acute angle to one another (which varies during rotation) that is significantly less than 90° and is, for example, always less than 80°, 70°, 60°, 50°, 40°, 30° or 20°.
  • the mirror rotation axis and/or its primary bearing and/or secondary bearing is/are designed with an automatic axis length adjustment so that a length of the When the secondary bearing rotates, the mirror rotation axis automatically adjusts to a possibly varying distance between the primary bearings at both ends.
  • a length-compensating spring mechanism can be provided at one or both ends of the mirror rotation axis, or the mirror rotation axis can be constructed as a telescopic rod made up of at least two rod sections pushed coaxially onto one another, which in turn are pushed apart by a suitable spring mechanism to the available axis length.
  • a method for operating a projection unit presented here is provided.
  • the mirror rotation axis can be driven by the mirror rotation axis drive and the secondary bearing can be driven by the eccentric drive one after the other and/or simultaneously to adjust the concave mirror during operation of the projection unit, in particular to adjust the eyebox position.
  • they can be driven one after the other and/or simultaneously to adjust the concave mirror into its parking position.
  • a control unit which is designed and configured to automatically carry out this method.
  • a field of vision display device in particular for use in a vehicle.
  • the field of vision display device also comprises a reflection disk, in particular at least partially transparent, arranged in the beam path of the light beam emitted by the projection unit, which can be designed in particular as a partial surface section of a windshield or another vehicle window of the vehicle or as a specially provided combiner disk.
  • the reflection disk is arranged and designed in the field of vision of a user, for example a driver or another occupant of the vehicle, in such a way that it converts the light beam into a User predetermined eyebox, whereby the display content can be shown to him in the form of a virtual image behind the reflection screen and is also shown when the field of view display device is in operation.
  • the field of view display device can also comprise the above control unit.
  • a vehicle in particular a motor vehicle or any other land, air or water vehicle.
  • the spatial orientation terms used herein such as “above”, “below”, “in front of", “side”, “horizontal”, “vertical” etc. refer to the usual vehicle-fixed Cartesian coordinate system with mutually perpendicular longitudinal, transverse and vertical directions of the vehicle.
  • the vehicle has a vehicle window that at least partially delimits a passenger compartment, in particular a windshield, and is equipped with the above field of view display device, the projection unit of which is arranged in the passenger compartment and the reflection disk of which is designed as a section of the vehicle window or as a combiner disk arranged in the passenger compartment.
  • the projection unit can be installed directly below an upper side of an instrument panel of the vehicle, such that the light beam is projected from the projection unit onto a windshield arranged above the instrument panel or onto a combiner disk positioned in front of it in the field of vision of the driver or another passenger.
  • the translational movement of the mirror rotation axis resulting from the rotation of the secondary bearing includes its one- or two-sided lowering or raising in the height direction of the vehicle-fixed Cartesian coordinate system.
  • the above-mentioned parking position of the concave mirror can be set in the projection unit by a predetermined angular position of the mirror rotation axis.
  • a predetermined operating angle range of the mirror rotation axis which leads to eyebox adjustments in the
  • an electromechanical or mechanical fixation of the bearing of the mirror rotation axis in the primary bearing is provided, which is designed to suppress vibrations of the concave mirror caused by vehicle movements when the vehicle is in motion.
  • the projection unit is designed to automatically open, ie remove, this fixation in order to adjust the concave mirror to the parking position.
  • Figure 1 is a vertical longitudinal section of a section of a motor vehicle with a field of view display device according to an embodiment of the invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view of an example of an eccentric mounting of the mirror rotation axis of the concave mirror of the field of view display device of Figure 1 in a secondary bearing rotatable independently of the mirror rotation axis, looking in the direction of the mirror rotation axis;
  • Figure 3a shows a longitudinal section of the concave mirror of Figure 2 and its eccentric mounting in the rotatable secondary bearing with a view of the mirror rotation axis, in an operating position of the concave mirror;
  • Figure 3b shows the same longitudinal sectional view as in Fig. 3a, but this time with a parking position of the concave mirror, into which it is moved from the operating position of Fig. 3a in addition to a rotation about its Mirror rotation axis was lowered vertically by an independent rotation of the secondary bearing.
  • Fig. 1 shows a vertical longitudinal section of a section of a vehicle 1 with a field of view display device 2 according to an embodiment of the invention.
  • the field of view display device 2 is designed here purely as an example as a head-up display (HUD).
  • the field of vision display device 2 is designed to generate a virtual image V in the field of vision of a user, for example a driver of the vehicle 1, who is indicated in Fig. 1 only by an eyebox E intended for his eyes in the passenger compartment of the vehicle 1.
  • the eyebox E is defined as a two-dimensional spatial region perpendicular to a central beam of the field of vision display device 2, from which spatial region the virtual image V is visible in the intended display quality.
  • the vehicle 1 here is purely an example of a motor vehicle. It is indicated in Fig. 1 only by its windscreen 3, a window extending underneath and not The instrument panel 4 shown in more detail as well as a roof liner 9 extending above it are indicated.
  • the field of view display device 2 comprises a projection unit 5, which in this example is arranged below the windscreen 3 inside the instrument panel 4 and is protected from any external interference such as dust and moisture, etc. by a housing 10.
  • the projection unit 5 contains an imaging unit 6 designed to generate a light beam L with the desired display content.
  • the light beam L emanating from the imaging unit 6 is indicated in simplified form by the above-mentioned center beam of the field of view display device 2, which, as usual, leads approximately from a center of the imaging unit 6 to a center of the eyebox E.
  • an optional folding mirror 7 (which can also be omitted in the present invention) is arranged in the beam path of the generated light beam L for additional folding of the beam path and a concave mirror 8 is arranged opposite this.
  • the front panel 3 thus serves as the reflection panel of the field of view display device 2 mentioned here.
  • the housing 10 of the projection unit 5 is closed towards the front screen 3 by a cover screen 11 which is transparent to the emitted light beam L and which in this example is designed both to mechanically protect the projection unit 5 and to protect it from disturbing sunlight and ambient light reflections.
  • the cover screen 11 is slightly lower than an adjacent upper side 0 of the instrument panel 4 and in this example has a concavely curved Outer surface for the geometric anti-reflection coating mentioned above. The latter requires a considerable overall dimension of the cover plate 11 in the vertical direction Z of the vehicle 1, as can be seen in Fig. 1.
  • the concave mirror 8 can be rotated about a mirror rotation axis A1 that is firmly connected to it by an associated mirror rotation axis drive M1 (see Fig. 2-3b) in the form of a first electric motor.
  • a parking position P of the concave mirror 8 can also be set by a predetermined angular position of the mirror rotation axis A1, in which a focus or an optical main axis of the concave mirror 8 lies outside the beam path provided for the operation of the projection unit 5.
  • a rotation 12 of the mirror rotation axis A1 when adjusting the concave mirror 8 from its operating position shown as an example in Fig. 1 and 3a to its parking position P shown schematically in Fig. 1 and 3b is indicated by a rotation arrow in Fig. 1.
  • the concave mirror 8 in its parking position P has its largest overall dimension in the vertical direction Z of the vehicle 1 and thus influences the design of the cover plate 11 above it, for which a predetermined minimum distance from the concave mirror 8 must be maintained. This in turn has a direct limiting influence on the design of the instrument panel 4 and other technical components of the vehicle 1 in the vicinity of the field of view display device 2.
  • the concave mirror 8 in this embodiment is not only rotated about its mirror rotation axis A1 as in the prior art, but is additionally lowered into the parking position P by a lowering kinematics in the form of an eccentric that can be rotated independently of the mirror rotation axis A1 and has an eccentric drive M2 that is independent of the mirror rotation axis drive M1, as schematically illustrated in Fig. 2-3b.
  • Fig. 2 shows an example of an eccentric mounting of the mirror rotation axis A1 of a concave mirror 8 of a field of view display device according to a Embodiment of the invention in a rotatable secondary bearing 14 (eccentric). In particular, but not necessarily, it can be the field of view display device 2 of Fig. 1.
  • Fig. 2 shows a cross-sectional view looking in the direction of the mirror rotation axis A1, which here extends parallel at a predetermined radial distance from an eccentric axis A2 purely by way of example.
  • the secondary bearing 14 is driven for its rotation 19 about its eccentric axis A2 by an associated eccentric drive M2.
  • the eccentric drive M2 is designed with a second motor provided specifically for this purpose, the motor housing of which is indicated by a dashed circular line and is covered in Fig. 2 by a bearing block 17 in which the secondary bearing 14 is rotatably mounted.
  • the bearing block 17, like the eccentric axis A2 is fixed/immovable with respect to the projection unit 5 and the housing 10 and is indicated purely schematically in Fig. 2-3b by a rectangle.
  • the eccentric drive M2 further comprises a driver 18 which, for the transmission of torque from the second motor to the secondary bearing 14, engages almost positively in an opening 20 formed in the secondary bearing 14, the position of which is shown in Fig. 2 purely as an example and whose inner dimensions are, for example, only slightly larger than the outer dimensions of the driver 18 in order to allow the driver 18 the mobility required in operation in the opening 20.
  • Fig. 3a shows a longitudinal sectional view of the concave mirror 8 of Fig. 2 and its eccentric mounting in the rotatable secondary bearing 14 with a view of the mirror rotation axis A1 in an operating position of the concave mirror 8.
  • Fig. 3a shows the concave mirror 8 from a driver's perspective, ie from a viewing direction in the longitudinal direction X of the vehicle 1.
  • Fig. 3b shows the same longitudinal sectional view as in Fig. 3a after the concave mirror 8 has been adjusted to its parking position P.
  • the clearance between the cover plate 11 and the concave mirror 8 is greatest in the operating angle range of the mirror rotation axis A1 that is used for eyebox adjustment during operation of the projection unit 5.
  • the right end of the mirror rotation axis A1 in Fig. 3a-3b in particular would come too close to the cover plate 11 shown in Fig. 1 with a desired anti-reflection geometry (without additional lowering kinematics) due to the asymmetrical windshield and vehicle geometry from the driver's perspective.
  • the concept presented in Fig. 2 and 3a-3b therefore provides for the concave mirror 8 to be lowered purely by way of example only on one side, i.e. at the right end of the mirror rotation axis A1 mentioned above (also possible on both sides), by means of the eccentric kinematics presented here in the region of the narrow point to the cover plate 11 when adjusting the concave mirror 8 to the parking position P.
  • a primary bearing 15, in which the left end of the mirror rotation axis A1 is rotatably mounted, is designed as a fixed bearing, the fixation of which with respect to the projection unit 5 or in the housing 10 is indicated by a triangular fastening device.
  • This bearing point is therefore particularly suitable for connecting the mechanical mirror rotation axis drive M1; however, this is by no means mandatory.
  • the primary bearing 15 is designed as a ball head, for example, in order to give the opposite bearing point at the second end of the mirror rotation axis A1 the necessary degrees of freedom of movement.
  • a primary bearing 16 in which the right end of the mirror rotation axis A1 is rotatably mounted, can also be designed with a ball head.
  • the two primary bearings 15 and 16 are used in particular to adjust the concave mirror 8 for normal operation of the field of view display device 2, i.e. to adjust the eyebox position, which can be carried out, for example, when the vehicle 1 is in transit.
  • the primary bearing 16 is implemented eccentrically in the secondary bearing 14 by being fastened or mounted therein at a fixed position at a predetermined distance from the eccentric axis A2 (see Fig. 2), for example by means of sliding or rolling bearings.
  • the concave mirror 8 can be brought from any operating position into its parking position P on an optimally selectable adjustment path by a combination of a rotation 12 of the mirror rotation axis A1 and an independent rotation 19 of the secondary bearing 14.
  • the latter lowers the concave mirror 8 in the height direction Z of the vehicle 1, and the distance between the concave mirror 8 and the cover plate 11 increases in this example by a height amount AZ that depends on the specific position of the primary bearing 16 in the secondary bearing 14 and its distance from the eccentric axis A2.
  • This lowering AZ is also shown in Fig. 3a-3b.
  • a two-sided lowering, i.e. also for the primary bearing 15 at the other end of the mirror rotation axis A1 can be implemented in a similar way.
  • an eccentrically driven lowering or raising of the concave mirror 8 can also be used in a similar way for its adjustment during operation, in particular for the eyebox adjustment.
  • the independently driven rotation 19 of the secondary bearing 14 can be used as additional translational degrees of freedom for the concave mirror adjustment. This can be used by a suitable choice of the geometric parameters of the eccentric bearing of the mirror rotation axis A1 in the secondary bearing 14 and the time functions of both drives M1 and M2 to further optimize the optical performance of the field of view display device 2 during operation and/or to better utilize the effective concave mirror surface during the eyebox adjustment, i.e.
  • the eccentrically driven translational movement of the mirror rotation axis A1 can be specifically adapted to the desired design parameters (such as the optical performance of the field of view display device 2, installation space restrictions, etc.).
  • the concave mirror 8 can be lowered significantly deeper in the Z direction to reach its parking position P compared to conventional bearing and adjustment.
  • the independent control of the two drives M1 and M2 can take place simultaneously or decoupled in time, depending on the situation. This makes it possible to keep the distance to the cover plate 11 as large as possible during the lowering sequence.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eeiinnee Projektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug, umfassend: - eine bildgebende Einheit zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels mit Anzeigeinhalt; - einen im Strahlengang ssoo angeordneten und ausgebildeten Konkavspiegel, dass das Lichtstrahlenbündel die Projektionseinheit in einer vorbestimmten Form und Richtung verlässt, um anschließend von einer im Blickfeld eines Benutzers angeordneten teiltransparenten Reflexionsscheibe zu seiner Eyebox reflektiert zu werden und dem Benutzer den Anzeigeinhalt in Form eines virtuellen Bilds hinter der Reflexionsscheibe darzustellen; - wobei zur Anpassung der Eyebox-Position der Konkavspiegel um eine fest mit ihm verbundene Spiegeldrehachse durch einen Spiegeldrehachsantrieb rotierbar ist, die hierzu in einem Primärlager drehbar gelagert ist; und - das Primärlager zumindest an einem Ende der Spiegeldrehachse exzentrisch in einem Sekundärlager gelagert ist, das zu einer Drehung um seine bezüglich der Projektionseinheit fixierte Exzenterachse durch einen unabhängig ansteuerbaren Exzenterantrieb antreibbar ist, um eine Translationsbewegung der Spiegeldrehachse und damit des Konkavspiegels in einer zu ihr transversalen Richtung zu bewirken.

Description

Beschreibung
Head-up-Display mit einer Konkavspiegel-Optimierung und/oder -Absenkung in die Parkposition durch einen Exzenter mit Eigenantrieb
Die Erfindung betrifft eine Projektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung, die auch unter der Bezeichnung Head-Up-Display (HUD) bekannt ist und insbesondere in einem Kraftfahrzeug oder einem anderen Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug zum Einsatz kommen kann. Blickfeldanzeigevorrichtungen dieser Art sind ausgebildet zur Erzeugung eines ins Blickfeld eines Benutzers eingeblendeten virtuellen Bilds über Reflexion an einer Fahrzeugscheibe, insbesondere einer Frontscheibe, oder an einer eigens hierzu vorgesehenen Combinerscheibe, die im Blickfeld des Benutzers angeordnet ist. Die Erfindung richtet sich auch auf eine solche Blickfeldanzeigevorrichtung und auf ein damit ausgestattetes Fahrzeug.
Insbesondere für Kraftfahrzeuge ist es bekannt, mittels eines Head-Up-Displays Anzeigeinhalte wie Angaben über Geschwindigkeitsbegrenzungen oder andere nützliche Navigations- und Fahrzeugbedienungshinweise in Form eines virtuellen Bilds dem vom Fahrer beobachteten realen Umgebungsbild vor dem Fahrzeug zu überlagern, damit er seinen Blick zum Ablesen dieser Anzeige nicht von der Straße abwenden muss. Hierzu umfasst ein HUD eine im Blickfeld des Fahrers angeordnete Reflexionsscheibe, die für das rückseitig einfallende Umgebungslicht weitgehend transparent ist und entweder als ein Abschnitt der Frontscheibe oder als eine fahrzeuginnenseitig vor der Frontscheibe vorgesehene Combinerscheibe ausgebildet ist. Zur Erzeugung des Anzeigeinhalts umfasst ein HUD in klassischer Bauweise eine unterhalb der Frontscheibe im Inneren der Instrumententafel untergebrachte Projektionseinheit. Diese enthält typischerweise ein Display zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels mit gewünschtem Anzeigeinhalt sowie eine geeignete Abbildungs- und Projektionsoptik, um das erzeugte Lichtstrahlenbündel so zu formen und auf die Reflexionsscheibe zu lenken, dass es von dieser zu den Augen des Fahrers reflektiert wird und er dadurch das virtuelle Anzeigebild in einer geeigneten Größe und Entfernung hinter der Reflexionsscheibe sehen kann. Bei einer klassischen HUD-Bauweise umfasst die Projektionsoptik einen Konkavspiegel, dessen Abmessungen linear mit der Größe des virtuellen Anzeigebereichs skalieren und diesen daher auch beschränken.
Die Implementierung eines solchen Head-Up-Displays im Fahrzeug ist unter anderem aufgrund von Bauraumrestriktionen sehr komplex. Eine wichtige Komponente seiner Projektionseinheit ist dabei eine transparente Deckscheibe (auch Deckglas genannt), die das Schutzgehäuse der Projektionseinheit ausgangsseitig verschließt und das erzeugte Lichtstrahlenbündel transmittiert. Die Deckscheibe sollte so ausgebildet sein, dass keine direkten und indirekten Lichtreflexe durch Reflexion von Außenlicht und insbesondere von Sonnenlicht an der Deckscheibe in den HUD-Strahlengang und damit in das Auge des Fahrers gelangen. Hierdurch ergibt sich unter anderem eine spezifische gekrümmte Deckscheibenform zum Lenken störender Lichtreflexe aus dem Strahlengang, die auch als geometrische Entspiegelung bezeichnet wird und eine beträchtliche Abmessung der Deckscheibe in Höhenrichtung des Fahrzeugs erfordert. Dabei müssen bei der Deckscheibenauslegung Einflüsse durch den Fahrzeugbauraum, wie dessen Design und Packagevorhalt, berücksichtigt werden. Von den internen HUD-Komponenten stellt vor allem der Konkavspiegel eine Restriktion bei der Deckscheibenauslegung dar, denn zu dem Konkavspiegel muss die Deckscheibe vorbestimmte Mindestabstände in Höhenrichtung des Fahrzeugs einhalten.
Wenn das HUD nicht benutzt wird, befindet sich der Konkavspiegel üblicherweise in seiner Parkposition, bei der ein vertikaler Abstand zwischen der Deckscheibe und dem Konkavspiegel in der Regel am geringsten ist. Die Parkposition wird typischerweise durch eine Rotation des Konkavspiegels um seine Drehachse erreicht, durch die sein Fokus aus dem Strahlengang des HUD herausbewegt wird, um ein unerwünschtes Fokussieren des von außen in die Projektionseinheit gelangenden Lichts auf die licht- und wärmeempfindliche HUD-Optik und -Elektronik zu verhindern.
Die Größe des Konkavspiegels wird zusätzlich auch durch opto-mechanische Restriktionen beeinflusst. So sitzen unterschiedliche Fahrer abhängig von ihrer Körpergröße an unterschiedlichen Positionen im Fahrzeug. Damit jeder Fahrer eine für ihn optimale HUD-Anzeige und Eyebox-Position bekommt, werden Einstellmöglichkeiten vorgesehen, die ebenfalls durch die Rotation des Konkavspiegels um die genannte Spiegeldrehachse realisierbar sind. Dabei unterscheidet sich meist die effektiv genutzte Konkavspiegelfläche für unterschiedliche Fahrer aufgrund von unterschiedlichen Strahlenverläufen bis zur individuellen Eyebox-Position. Um alle möglichen Sitzpositionen abzudecken, wird der Konkavspiegel daher in der Regel großflächiger ausgeführt, als es für nur eine fix vorgegebene Sitzposition im Fahrzeug nötig wäre. Die optische Performance wird unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Verstellmöglichkeiten des Konkavspiegels optimiert. Dies führt in der Regel zu Kompromissen, da durch eine fest vorgegebene Rotationsachse die Freiheitsgrade für die Optimierung eingeschränkt sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative oder im Hinblick auf den Bauraum, die optische Performance und/oder andere Gesichtspunkte verbesserte Projektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung und ein zugehöriges Betriebsverfahren anzugeben, die sich insbesondere zum Einsatz in einem Fahrzeug eignen.
Diese Aufgabe wird durch eine Projektionseinheit gemäß Anspruch 1 sowie durch eine diese enthaltende Blickfeldanzeigevorrichtung, ein zugehöriges Betriebsverfahren, eine entsprechend eingerichtete Steuereinheit und ein damit ausgestattetes Fahrzeug gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Alle in den Ansprüchen und der nachfolgen Beschreibung für die Projektionseinheit genannten weiterführenden Merkmale und Wirkungen gelten auch in Bezug auf die Blickfeldanzeigevorrichtung, das Betriebsverfahren, die Steuereinheit und das Fahrzeug, wie auch jeweils umgekehrt.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Projektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung vorgesehen, die insbesondere in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen kann. Die Blickfeldanzeigevorrichtung kann beispielsweise als ein Head-up-Display (HUD) ausgebildet sein. Beim Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, aber auch um ein beliebiges anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug handeln.
Die Projektionseinheit besitzt eine zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels mit gewünschtem Anzeigeinhalt ausgebildete bildgebende Einheit (auch Picture Generating Unit, PGU, genannt), für die grundsätzlich jede Bilderzeugungs- Technologie zum Einsatz kommen kann, die sich insbesondere für ein Fahrzeug eignet. Es kann sich insbesondere um ein Display, beispielsweise einen Flachbildschirm oder ein Waveguide-Display, aber auch um ein Projektorsystem, wie einen DLP-Projektor oder eine mit einem Lichtstrahl ausgeleuchtete oder abgetastete Streuscheibe, und vieles mehr handeln.
Im Strahlengang des von der bildgebenden Einheit erzeugten Lichtstrahlenbündels umfasst die Projektionseinheit (abgesehen von optionalen weiteren optischen Elementen zur Strahlformung und -Umlenkung) einen derart angeordneten und ausgebildeten Konkavspiegel, dass das Lichtstrahlenbündel die Projektionseinheit in einer vorgegebenen erforderlichen Form und Richtung verlässt, um anschließend von einer im Blickfeld eines Benutzers angeordneten, zumindest teilweise transparenten Reflexionsscheibe zu seiner Eyebox reflektiert zu werden und dem Benutzer dadurch den Anzeigeinhalt in Form eines virtuellen Bilds hinter der Reflexionsscheibe darzustellen. Die Reflexionsscheibe kann beispielsweise durch einen Abschnitt einer Fahrzeugscheibe oder durch eine extra vorgesehene Combinerscheibe gebildet sein. Sie ist also Bestandteil der weiter unten angegebenen Blickfeldanzeigevorrichtung, jedoch nicht zwingend auch Bestandteil der Projektionseinheit, die beispielsweise bei der Nutzung der Fahrzeugscheibe auch ohne diese hergestellt und vertrieben werden kann. Im Fall einer extra vorgesehenen Combinerscheibe kann diese jedoch in bekannter Weise auch in der Projektionseinheit (beispielsweise auch bewegbar) integriert sein. Als Eyebox der Blickfeldanzeigevorrichtung wird hierin wie üblich ein zwei- oder dreidimensionaler Raumbereich verstanden, aus dem das virtuelle Bild für den zugehörigen Benutzer uneingeschränkt sichtbar ist.
Der Konkavspiegel ist zur Anpassung der Eyebox an unterschiedliche Benutzer-Größen und -Sitzpositionen durch einen geeigneten Spiegeldrehachsantrieb um eine Spiegeldrehachse rotierbar, die als fester Bestandteil des Konkavspiegels oder in anderer Weise fest mit ihm verbunden ist. Der Spiegeldrehachsantrieb kann beispielsweise in Form eines Elektromotors oder eines andersartigen Aktors ausgebildet sein, der mit der Spiegeldrehachse zur Drehmomentübertragung unmittelbar oder über ein Getriebe verbunden ist. Die Spiegeldrehachse kann dabei beispielsweise an jedem ihrer beiden Enden in einem zugehörigen Primärlager drehbar gelagert sein. Falls eines der beiden Enden der Spiegeldrehachse in einem bezüglich der Projektionseinheit feststehenden Primärlager gelagert ist, kann insbesondere dieses Ende für den Spiegeldrehachsantrieb geeignet sein. Andernfalls kann er beispielsweise aber auch in einem beweglich montierten Primärlager integriert sein.
Dabei ist zumindest an einem Ende der Spiegeldrehachse das zugehörige Primärlager exzentrisch in einem unabhängig drehbaren Sekundärlager gelagert. Mit anderen Worten lässt sich dieses Sekundärlager (auch Exzenter genannt) zu seiner Drehung um eine bezüglich der Projektionseinheit fixierte/ortsfeste Exzenterachse durch einen Exzenterantrieb antreiben, der vom Spiegeldrehachsantrieb unabhängig ansteuerbar ist. Der Exzenterantrieb kann zur Drehmomentübertragung auf das Sekundärlager beispielsweise einen Mitnehmer umfassen, der durch einen vom Spiegelachsantrieb entkoppelten Motor um die Exzenterachse gedreht wird und formschlüssig in das Sekundärlager eingreift. Durch die voneinander entkoppelten Antriebe der Spiegeldrehachse und des Exzenters können beispielsweise der Betrag und/oder die Richtung des angelegten Drehmoments voneinander unabhängig zeitlich variiert werden.
Wird das Sekundärlager zu seiner Drehung um die Exzenterachse angetrieben, dreht sich auch das darin exzentrisch gelagerte Primärlager um die Exzenterachse. Dadurch entsteht eine näherungsweise translatorische Bewegung der Spiegeldrehachse und damit des Konkavspiegels in einer zu der Spiegeldrehachse transversalen Richtung. Die dadurch gewonnenen zusätzlichen Freiheitsgrade für die Verstellung des Konkavspiegels können zur Optimierung verschiedener Aspekte seiner optischen Performance, Größe und/oder Unterbringung im verfügbaren Bauraum genutzt werden. Einige Beispiele für diese Optimierung werden hierin weiter unten beschrieben. Insbesondere lassen sich dadurch Probleme lösen, die eingangs erwähnt wurden:
Die vom Exzenterantrieb bewirkte Bewegung der Spiegeldrehachse und damit des Konkavspiegels in einer zu der Spiegeldrehachse transversalen Richtung kann beispielsweise als Absenkung des Konkavspielgels in Höhenrichtung des Fahrzeugs implementiert sein. Dadurch kann der Konkavspiegel zum Erreichen der Parkposition im Vergleich zur konventionellen ortsfesten Lagerung der Spiegeldrehachse deutlich tiefer abgesenkt werden und der eingangs erwähnte Bauraumkonflikt mit der Deckscheibe der Projektionseinheit in Parkposition überwunden werden. Alternativ oder zusätzlich kann diese Transversalbewegung der Spiegeldrehachse aber auch zur Optimierung der optischen Performance und/oder Größe des Konkavspiegels im Betrieb der Projektionseinheit, insbesondere bei der Eyebox-Anpassung, genutzt werden.
Ein konkreter Zusammenhang zwischen der Drehung des Sekundärlagers und der dadurch bedingten Translationsbewegung des Konkavspiegels in Richtung quer zu seiner Spiegeldrehachse kann durch spezifisch wählbare Konstruktionsdetails, wie beispielsweise den radialen Abstand und die Winkelposition des in dem Sekundärlager gelagerten Primärlagers, beeinflusst werden.
Das jeweilige Primärlager an einem oder an beiden Enden der Spiegeldrehachse kann beispielsweise als ein Kugelkopf ausgebildet sein, um eine größtmögliche Beweglichkeit der Spiegeldrehachse zu ermöglichen. Das im Sekundärlager gelagerte Primärlager kann darin ortsfest, insbesondere an einem bezüglich des Sekundärlagers fixierten Punkt in einem vorbestimmten radialen Abstand von der Exzenterachse, gelagert, insbesondere auch befestigt, sein. Um wiederum eine größtmögliche Beweglichkeit der Spiegeldrehachse zu ermöglichen, kann das Primärlager im Sekundärlager dabei insbesondere gleit- oder wälzgelagert sein.
Eine Idee der obigen Projektionseinheit besteht somit darin, zur Verstellung des Konkavspiegels seine fest mit ihm verbundene und durch einen Spiegeldrehachsantrieb drehbare Spiegeldrehachse exzentrisch in einem unabhängig davon um eine andere Achse (Exzenterachse) drehbaren Sekundärlager zu lagern, das von einem unabhängig ansteuerbaren Exzenterantrieb rotierbar ist. Dies kann für die Verstellung in die oben genannte Parkposition des Konkavspiegels und/oder für eine benutzerspezifische Verstellung oder Eyebox-Anpassung im Betrieb der Blickfeldanzeigevorrichtung, etwa im Fährbetrieb des Fahrzeugs, ausgelegt sein. Hierdurch kann insbesondere die optische Performance des Gesamtsystems optimiert werden und/oder der Bauraumbedarf der Blickfeldanzeigevorrichtung durch Minimierung der Konkavspiegelfläche und/oder durch eine zusätzliche Absenkung oder Anhebung oder sonstige Transversalbewegung des drehbaren Konkavspiegels reduziert werden.
Durch zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Antriebe sind die Verstellbewegungen (Rotationen) des Konkavspiegels um seine eigene Spiegeldrehachse und um die ortsfeste Exzenterachse wahlweise simultan oder zeitlich entkoppelt, insbesondere nacheinander, durchführbar. Dies ermöglicht es beispielsweise, den Abstand des Konkavspiegels zur Deckscheibe während der Absenkungssequenz in seine Parkposition möglichst groß zu halten. Zudem kann dadurch die Verstellung oder Absenkung des Konkavspiegels in seine Parkposition aus jeder Betriebsposition des Konkavspiegels eingeleitet werden, die beim Betrieb der Projektionseinheit vorkommt. Alternativ oder zusätzlich kann dies auch zu einer größtmöglichen Flexibilität und Präzision bei der Anpassung der Position und Orientierung des Konkavspiegels bei der Eyebox- Anpassung an die individuelle Position und gegebenenfalls auch an die Bewegung des Benutzers während des Betriebs verwendet werden. Dabei kann die Eyebox-Anpassung beispielsweise auf einem Eye-Tracking des Benutzers basieren und dadurch vollständig automatisiert sein.
Auch wenn die Erfindung hierin meist am Beispiel einer einseitigen exzentrischen Lagerung der Spiegeldrehachse (d. h. nur an einem ihrer beiden Enden) und damit auch einer einseitigen Absenkung/Anhebung des Konkavspiegels beschrieben wird, ist eine exzentrische Verstellung an beiden Enden/Lagerstellen der Spiegeldrehachse nach dem gleichen Konstruktionsund Funktionsprinzip ebenfalls möglich. Dies kann beispielsweise eine noch größere Reduktion der benötigten Konkavspiegelfläche und/oder eine noch größere Optimierungsfreiheit bei der Eyebox-Anpassung und/oder eine noch größere Entfernung des gesamten Konkavspiegels von der Deckscheibe in seiner Parkposition ermöglichen.
Sowohl der Spiegeldrehachsantrieb als auch der Exzenterantrieb können beispielsweise jeweils einen eigenen Motor zur voneinander unabhängigen Ansteuerung umfassen. Alternativ oder zusätzlich dazu können der Spiegeldrehachsantrieb und der Exzenterantrieb einen gemeinsamen Motor mit einer Kupplung umfassen, die zu einer abwechselnden, voneinander unabhängigen Ansteuerung des Spiegeldrehachsantriebs und des Exzenterantriebs unter Verwendung des gemeinsamen Motors ausgebildet ist und angesteuert wird.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Projektionseinheit ferner ein schützendes Gehäuse, das die oben genannten Elemente der Projektionseinheit nach außen schützt, mit einer transparenten Deckscheibe, die das Gehäuse ausgangsseitig verschließt und das von der Projektionseinheit im Betrieb ausgegebene Lichtstrahlenbündel transmittiert. Dabei ist durch eine vorbestimmte Winkelstellung der Spiegeldrehachse eine Parkposition des Konkavspiegels einstellbar, bei der ein Fokus oder eine optische Hauptachse des Konkavspiegels außerhalb eines für den Betrieb der Projektionseinheit vorgesehenen Strahlengangs liegt. Bei dieser Ausführungsform ist die Spiegeldrehachse derart in dem Sekundärlager gelagert, dass bei der Verstellung des Konkavspiegels aus einer Betriebsposition in seine Parkposition eine durch den Exzenterantrieb erzeugbare Drehung des Sekundärlagers in einer Translationsbewegung der Spiegeldrehachse und damit des Konkavspiegels in einer Richtung von der Deckscheibe weg resultiert. Bei einer in der Instrumententafel eines Fahrzeugs verbauten Projektionseinheit entspricht das einer (zumindest einseitigen, d. h. an einem ihrer Enden eintretenden) Absenkung der Spiegeldrehachse in Höhenrichtung des Fahrzeugs. Rein beispielhaft sind hierzu geeignete Positionen des Primärlagers und eines Mitnehmers des Exzenterantriebs in dem Sekundärlager in Figur 2 veranschaulicht.
Die Spiegeldrehachse und die Exzenterachse können beispielsweise in etwa parallel zueinander mit einem vorbestimmten Achsabstand voneinander angeordnet sein. Alternativ dazu können die Spiegeldrehachse und die Exzenterachse aber auch zueinander verschränkt angeordnet sein, insbesondere mit einem vorbestimmten Mindestabstand voneinander, sodass die beiden Achsen sich nicht kreuzen. Insbesondere können die Exzenterachse und eine orthogonale Projektion der Spiegeldrehachse auf eine Ebene, in der die Exzenterachse liegt, einen (bei der Drehung variierenden) spitzen Winkel zueinander bilden, der deutlich unter 90° liegt und beispielsweise stets weniger als 80°, als 70°, als 60°, als 50°, als 40°, als 30° oder als 20° beträgt.
Bei einer spezifischen Ausgestaltung ist/sind die Spiegeldrehachse und/oder deren Primärlager und/oder Sekundärlager mit einer automatischen Achslängenanpassung ausgebildet, sodass sich eine Länge der Spiegeldrehachse bei der Drehung des Sekundärlagers automatisch an einen dadurch gegebenenfalls variierenden Abstand zwischen den Primärlagern ihrer beiden Enden anpasst. Beispielsweise kann hierzu ein längenausgleichender Federmechanismus an einem oder an beiden Enden der Spiegeldrehachse vorgesehen sein oder die Spiegeldrehachse als eine Teleskopstange aus mindestens zwei koaxial aufeinander geschobenen Stangenabschnitten aufgebaut sein, die wiederum durch einen geeigneten Federmechanismus bis zu der jeweils verfügbaren Achslänge auseinandergedrückt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer hierin vorgestellten Projektionseinheit vorgesehen. Wie weiter oben bereits erwähnt, können bei diesem Betriebsverfahren die Spiegeldrehachse durch den Spiegeldrehachsantrieb und das Sekundärlager durch den Exzenterantrieb nacheinander und/oder simultan zur Verstellung des Konkavspiegels im Betrieb der Projektionseinheit, insbesondere zur Anpassung der Eyebox-Position, angetrieben werden. Alternativ oder zusätzlich können sie, wie ebenfalls oben erwähnt, nacheinander und/oder simultan zur Verstellung des Konkavspiegels in seine Parkposition angetrieben werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Steuereinheit vorgesehen, die zu einem automatischen Ausführen dieses Verfahrens ausgebildet und eingerichtet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Blickfeldanzeigevorrichtung, insbesondere zum Einsatz in einem Fahrzeug, vorgesehen. Die Blickfeldanzeigevorrichtung umfasst neben der hierin vorgestellten Projektionseinheit auch eine im Strahlengang des von der Projektionseinheit ausgegebenen Lichtstrahlenbündels angeordnete, insbesondere zumindest teilweise transparente, Reflexionsscheibe, die insbesondere als Teilflächenabschnitt einer Frontscheibe oder einer anderen Fahrzeugscheibe des Fahrzeugs oder als eine extra vorgesehene Combinerscheibe ausgebildet sein kann. Dabei ist die Reflexionsscheibe derart im Blickfeld eines Benutzers, beispielsweise eines Fahrers oder eines anderen Insassen des Fahrzeugs, angeordnet und ausgebildet, dass sie das Lichtstrahlenbündel zu einer für den Benutzer vorbestimmten Eyebox reflektiert, wodurch ihm der Anzeigeinhalt in Form eines virtuellen Bilds hinter der Reflexionsscheibe darstellbar ist und im Betrieb der Blickfeldanzeigevorrichtung auch dargestellt wird. Insbesondere kann die Blickfeldanzeigevorrichtung auch die obige Steuereinheit umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug oder ein beliebiges anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug vorgesehen. Die hierin verwendeten räumlichen Orientierungsbegriffe wie „oberhalb“, „unterhalb“, „vor“, „seitlich“, „horizontal“, „vertikal“ etc. beziehen sich dabei auf das übliche fahrzeugfeste kartesische Koordinatensystem mit zueinander senkrechten Längs-, Quer- und Höhenrichtungen des Fahrzeugs.
Das Fahrzeug besitzt eine Fahrzeugscheibe, die einen Insassenraum zumindest teilweise begrenzt, insbesondere eine Frontscheibe, und ist mit der obigen Blickfeldanzeigevorrichtung ausgestattet, deren Projektionseinheit im Insassenraum angeordnet und deren Reflexionsscheibe als ein Abschnitt der Fahrzeugscheibe oder als eine im Insassenraum angeordnete Combinerscheibe ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Projektionseinheit direkt unterhalb einer Oberseite einer Instrumententafel des Fahrzeugs verbaut sein, derart dass das Lichtstrahlenbündel von der Projektionseinheit auf eine über der Instrumententafel angeordnete Frontscheibe oder eine davor im Blickfeld des Fahrers oder eines anderen Insassen positionierte Combinerscheibe geworfen wird.
Dabei umfasst die aus der Drehung des Sekundärlagers resultierende Translationsbewegung der Spiegeldrehachse deren ein- oder beidseitige Absenkung oder Anhebung in der Höhenrichtung des fahrzeugfesten kartesischen Koordinatensystems.
Gemäß einer Ausführungsform ist in der Projektionseinheit durch eine vorbestimmte Winkelstellung der Spiegeldrehachse die oben genannte Parkposition des Konkavspiegels einstellbar. Dabei ist für einen vorbestimmten Betriebs-Winkelbereich der Spiegeldrehachse, der zu Eyebox-Anpassungen im Betrieb der Projektionseinheit benötigt wird, eine elektromechanische oder mechanische Fixierung der Lagerung der Spiegeldrehachse im Primärlager vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, im Fährbetrieb des Fahrzeugs durch Fahrzeugbewegungen bedingte Schwingungen des Konkavspiegels zu unterdrücken. Dabei ist die Projektionseinheit dazu ausgebildet, diese Fixierung zur Verstellung des Konkavspiegels in die Parkposition automatisch zu öffnen, d. h. aufzuheben.
Die obigen Aspekte der Erfindung und deren Ausführungsformen und spezifische Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Illustrationen und sind daher nicht als maßstabsgetreu zu verstehen. Es zeigen:
Figur 1 einen vertikalen Längsschnitt eines Ausschnitts eines Kraftfahrzeugs mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 2 eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer exzentrischen Lagerung der Spiegeldrehachse des Konkavspiegels der Blickfeldanzeigevorrichtung der Fig. 1 in einem unabhängig von der Spiegeldrehachse drehbaren Sekundärlager, mit Blick in Richtung der Spiegeldrehachse;
Figur 3a einen Längsschnitt des Konkavspiegels der Fig. 2 und seiner exzentrischen Lagerung in dem drehbaren Sekundärlager mit Blick auf die Spiegeldrehachse, in einer Betriebsposition des Konkavspiegels; und
Figur 3b die gleiche Längsschnittansicht wie in Fig. 3a, diesmal jedoch bei einer Parkposition des Konkavspiegels, in die er aus der Betriebsposition der Fig. 3a zusätzlich zu einer Drehung um seine Spiegeldrehachse durch eine unabhängige Drehung des Sekundärlagers vertikal abgesenkt wurde.
Alle weiter oben in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen erwähnten verschiedenen Ausführungsformen, Varianten und spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der Projektionseinheit, des zugehörigen Betriebsverfahrens und der Steuereinheit sowie der Blickfeldanzeigevorrichtung und des Fahrzeugs gemäß den obigen Aspekten der Erfindung können bei den in den Figuren 1 bis 3b gezeigten Beispielen, insbesondere auch alternativ oder zusätzlich zu den darin gezeigten Merkmalen, implementiert sein. Sie werden daher nachfolgend nicht alle nochmals wiederholt. Das Gleiche gilt entsprechend für die weiter oben bereits angegebenen Begriffsdefinitionen und Wirkungen in Bezug auf einzelne Merkmale, die in den Fig. 1-3b gezeigt sind.
Fig. 1 zeigt in einem vertikalen Längsschnitt einen Ausschnitt eines Fahrzeugs 1 mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Blickfeldanzeigevorrichtung 2 ist hier rein beispielhaft als ein Head-up-Display (HUD) ausgebildet. Bei der Beschreibung von diesem und den weiteren Beispielen verwendete räumliche Orientierungsbegriffe wie „horizontal“, „vertikal“, „oberhalb“, „unterhalb“, „vom“, „hinten“ etc. beziehen sich auf das übliche fahrzeugfeste kartesische Koordinatensystem K mit zueinander senkrechten Längs-, Quer- und Höhenrichtungen X, Y und Z des Fahrzeugs 1 .
Die Blickfeldanzeigevorrichtung 2 ist zur Erzeugung eines virtuellen Bilds V im Blickfeld eines Benutzers ausgebildet, beispielsweise eines Fahrers des Fahrzeugs 1 , der in Fig. 1 nur durch eine für seine Augen bestimmte Eyebox E im Insassenraum des Fahrzeugs 1 angedeutet ist. In diesem Beispiel ist die Eyebox E als ein zweidimensionaler Raumbereich senkrecht zu einem Mittenstrahl der Blickfeldanzeigevorrichtung 2 definiert, aus welchem Raumbereich das virtuelle Bild V in vorgesehener Darstellungsqualität sichtbar ist. Das Fahrzeug 1 ist hier rein beispielhaft ein Kraftfahrzeug. Es ist in Fig. 1 allein durch seine Frontscheibe 3, eine sich darunter erstreckende und nicht näher dargestellte Instrumententafel 4 sowie einen sich darüber erstreckenden Dachhimmel 9 angedeutet.
Die Blickfeldanzeigevorrichtung 2 umfasst eine Projektionseinheit 5, die in diesem Beispiel unterhalb der Frontscheibe 3 im Inneren der Instrumententafel 4 angeordnet ist und nach außen durch ein Gehäuse 10 vor etwaigen Störeinflüssen wie Staub und Feuchtigkeit etc. geschützt ist. Die Projektionseinheit 5 enthält eine zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels L mit gewünschtem Anzeigeinhalt ausgebildete bildgebende Einheit 6. Das von der bildgebenden Einheit 6 ausgehende Lichtstrahlenbündel L ist vereinfacht durch den oben erwähnten Mittenstrahl der Blickfeldanzeigevorrichtung 2 angedeutet, der wie üblich etwa aus einer Mitte der bildgebenden Einheit 6 in eine Mitte der Eyebox E führt.
Im Strahlengang des erzeugten Lichtstrahlenbündels L ist in diesem Beispiel ein optionaler Faltspiegel 7 (der bei der vorliegenden Erfindung auch weggelassen werden kann) zur zusätzlichen Faltung des Strahlengangs und diesem gegenüber ein Konkavspiegel 8 angeordnet. Die konkav gekrümmte Vorderseite des Konkavspiegels 8, die dem Faltspiegel 7 (und ohne diesen der bildgebenden Einheit 6) zugewandt ist, ist dabei als eine Freiformfläche dazu ausgebildet, dass das Lichtstrahlenbündel L durch Reflexion daran die Projektionseinheit 5 in einer geeigneten Form und Richtung verlässt, um anschließend von der Frontscheibe 3 zur Eyebox E reflektiert zu werden. Die Frontscheibe 3 dient somit als hierin genannte Reflexionsscheibe der Blickfeldanzeigevorrichtung 2.
Das Gehäuse 10 der Projektionseinheit 5 ist zur Frontscheibe 3 hin durch eine für das ausgegebene Lichtstrahlenbündel L transparente Deckscheibe 11 verschlossen, die in diesem Beispiel sowohl zum mechanischen Schutz der Projektionseinheit 5 als auch zu deren Schutz vor störenden Sonnen- und Umgebungslichtreflexen ausgelegt ist. Dabei liegt die Deckscheibe 11 in diesem Beispiel etwas tiefer als eine angrenzende Oberseite 0 der Instrumententafel 4 und besitzt in diesem Beispiel eine konkav gekrümmte Außenoberfläche zur weiter oben erwähnten geometrischen Entspiegelung. Letzteres erfordert eine in Fig. 1 erkennbare beträchtliche Gesamtabmessung der Deckscheibe 11 in Höhenrichtung Z des Fahrzeugs 1 .
Der Konkavspiegel 8 ist zur Anpassung der Position der Eyebox E an verschiedene Benutzergrößen und -Sitzpositionen um eine fest mit ihm verbundene Spiegeldrehachse A1 durch einen zugehörigen Spiegeldrehachsantrieb M1 (siehe Fig. 2-3b) in Form eines ersten elektrischen Motors rotierbar. Dabei ist durch eine vorbestimmte Winkelstellung der Spiegeldrehachse A1 auch eine Parkposition P des Konkavspiegels 8 einstellbar, bei der ein Fokus oder eine optische Hauptachse des Konkavspiegels 8 außerhalb des für den Betrieb der Projektionseinheit 5 vorgesehenen Strahlengangs liegt. Eine Drehung 12 der Spiegeldrehachse A1 bei der Verstellung des Konkavspiegels 8 aus seiner in Fig. 1 und 3a beispielhaft dargestellten Betriebsposition in seine in Fig. 1 und 3b schematisch angedeutete Parkposition P ist in Fig. 1 durch einen Drehpfeil angedeutet.
Wie in Fig. 1 erkennbar, hat der Konkavspiegel 8 in seiner Parkposition P seine größte Gesamtabmessung in Höhenrichtung Z des Fahrzeugs 1 und beeinflusst damit die Auslegung der darüber liegenden Deckscheibe 11 , für die ein vorbestimmter Mindestabstand zum Konkavspiegel 8 eingehalten werden muss. Dies hat wiederum einen direkten beschränkenden Einfluss auf das Design der Instrumententafel 4 und andere technische Komponenten des Fahrzeugs 1 in der Umgebung der Blickfeldanzeigevorrichtung 2. Zur Lösung dieses Problems wird der Konkavspiegel 8 in diesem Ausführungsbeispiel nicht wie im Stand der Technik nur um seine Spiegeldrehachse A1 rotiert, sondern zusätzlich durch eine Absenk-Kinematik in Form eines unabhängig von der Spiegeldrehachse A1 rotierbaren Exzenters mit einem vom Spiegeldrehachsantrieb M1 unabhängigen Exzenterantrieb M2 in die Parkposition P abgesenkt, wie in Fig. 2-3b schematisch veranschaulicht.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer exzentrischen Lagerung der Spiegeldrehachse A1 eines Konkavspiegels 8 einer Blickfeldanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem drehbaren Sekundärlager 14 (Exzenter). Es kann sich insbesondere, jedoch nicht zwingend, um die Blickfeldanzeigevorrichtung 2 der Fig. 1 handeln.
Dabei zeigt Fig. 2 eine Querschnittsansicht mit Blick in Richtung der Spiegeldrehachse A1 , die sich hier rein beispielhaft parallel in einem vorbestimmten radialen Abstand von einer Exzenterachse A2 erstreckt. Das Sekundärlager 14 wird zu seiner Drehung 19 um seine Exzenterachse A2 durch einen zugehörigen Exzenterantrieb M2 angetrieben. In diesem Beispiel ist der Exzenterantrieb M2 mit einem eigens hierzu vorgesehen zweiten Motor ausgebildet, dessen Motorgehäuse durch eine gestrichelte Kreislinie angedeutet ist und in Fig. 2 von einem Lagerbock 17 verdeckt ist, in dem das Sekundärlager 14 drehbar gelagert ist. Der Lagerbock 17, wie auch die Exzenterachse A2, ist bezüglich der Projektionseinheit 5 und dem Gehäuse 10 fixiert/unbeweglich und in Fig. 2-3b rein schematisch durch ein Rechteck angedeutet. In diesem Beispiel umfasst der Exzenterantrieb M2 ferner einen Mitnehmer 18, der zur Drehmomentübertragung vom zweiten Motor auf das Sekundärlager 14 nahezu formschlüssig in eine im Sekundärlager 14 ausgebildete Öffnung 20 eingreift, deren Position in Fig. 2 rein beispielhaft eingezeichnet ist und deren Innenabmessungen beispielsweise nur geringfügig größer als die Außenabmessungen des Mitnehmers 18 sind, um dem Mitnehmer 18 eine im Betrieb erforderliche Beweglichkeit in der Öffnung 20 zu ermöglichen.
Fig. 3a zeigt eine Längsschnittansicht des Konkavspiegels 8 der Fig. 2 und seiner exzentrischen Lagerung in dem drehbaren Sekundärlager 14 mit Blick auf die Spiegeldrehachse A1 in einer Betriebsposition des Konkavspiegels 8. Mit anderen Worten zeigt Fig. 3a den Konkavspiegel 8 sozusagen aus einer Fahrersichtperspektive, d. h. aus einer Blickrichtung in Längsrichtung X des Fahrzeugs 1. Fig. 3b zeigt die gleiche Längsschnittansicht wie in Fig. 3a, nachdem der Konkavspiegel 8 in seine Parkposition P verstellt worden ist. Wie in Fig. 1 erkennbar, ist in demjenigen Betriebs-Winkelbereich der Spiegeldrehachse A1 , der während des Betriebs der Projektionseinheit 5 zur Eyebox-Anpassung genutzt wird, der Freigang zwischen der Deckscheibe 11 und dem Konkavspiegel 8 am größten. Im darüberhinausgehenden Winkelbereich, der zur Verstellung des Konkavspiegels 8 in die Parkposition P benutzt wird, würde (ohne eine zusätzliche Absenk-Kinematik) aufgrund der unsymmetrischen Frontscheiben- und Fahrzeuggeometrie aus Fahrersicht insbesondere das in Fig. 3a-3b rechte Ende der Spiegeldrehachse A1 zu nah an die in Fig. 1 dargestellte Deckscheibe 11 mit einer gewünschten Entspiegelungsgeometrie gelangen. Zur Lösung dieses Problems sieht das in Fig. 2 und 3a-3b vorgestellte Konzept daher vor, den Konkavspiegel 8 bei der Verstellung des Konkavspiegels 8 in die Parkposition P rein beispielhaft nur einseitig, d. h. an dem genannten rechten Ende der Spiegeldrehachse A1 (beidseitig ebenfalls möglich) durch die hierin vorgestellte Exzenter-Kinematik im Bereich der Engstelle zur Deckscheibe 11 abzusenken.
Wie in Fig. 3a gezeigt, ist hierzu in diesem Beispiel ein Primärlager 15, in dem die Spiegeldrehachse A1 mit ihrem linken Ende drehbar gelagert ist, als eine Festlagerung ausgebildet, deren Fixierung bezüglich der Projektionseinheit 5 bzw. im Gehäuse 10 durch eine dreieckige Befestigungseinrichtung angedeutet ist. Daher eignet sich diese Lagerstelle insbesondere auch zur Anbindung des mechanischen Spiegeldrehachsantriebs M1 ; dies ist jedoch keineswegs zwingend. Das Primärlager 15 ist beispielsweise als ein Kugelkopf ausgeführt, um der gegenüberliegenden Lagerstelle am zweiten Ende der Spiegeldrehachse A1 die notwendigen Freiheitsgerade der Bewegung zu geben. Bei der gegenüberliegenden Lagerstelle, die als eine Loslagerung ausgeführt ist, kann ein Primärlager 16, in dem das rechte Ende der Spiegeldrehachse A1 drehbar gelagert ist, ebenfalls mit Kugelkopf ausgeführt werden. Über die beiden Primärlager 15 und 16 erfolgt in diesem Beispiel insbesondere die Verstellung des Konkavspiegels 8 für den normalen Betrieb der Blickfeldanzeigevorrichtung 2, d. h. zur Anpassung der Eyebox-Position, die beispielsweise im Fährbetrieb des Fahrzeugs 1 ausgeführt werden kann. Das Primärlager 16 ist dabei exzentrisch in das Sekundärlager 14 implementiert, indem es darin an einer festen Position in einem vorbestimmten Abstand von der Exzenterachse A2 (siehe Fig. 2) befestigt oder gelagert, beispielsweise gleit- oder wälzgelagert, ist.
Der Konkavspiegel 8 kann aus einer beliebigen Betriebsposition in seine Parkposition P auf einem optimal wählbaren Verstellweg durch eine Kombination einer Drehung 12 der Spiegeldrehachse A1 und einer davon unabhängigen Drehung 19 des Sekundärlagers 14 gebracht werden. Durch die letztere wird der Konkavspiegel 8 in Höhenrichtung Z des Fahrzeugs 1 abgesenkt, und der Abstand zwischen dem Konkavspiegel 8 und der Deckscheibe 11 vergrößert sich in diesem Beispiel um einen Höhenbetrag AZ, der von der spezifischen Position des Primärlagers 16 im Sekundärlager 14 und seinem Abstand von der Exzenterachse A2 abhängt. Diese Absenkung AZ ist auch in Fig. 3a-3b gezeigt. Eine zweiseitige Absenkung, d. h. auch für das Primärlager 15 am anderen Ende der Spiegeldrehachse A1 , ist in ähnlicher Weise umsetzbar.
Alternativ oder zusätzlich zur beschriebenen Verstellung des Konkavspiegels 8 in seine Parkposition P kann in ähnlicher Weise eine exzentrisch angetriebene Absenkung oder Anhebung des Konkavspiegels 8 auch für seine Verstellung im Betrieb, insbesondere für die Eyebox-Anpassung, eingesetzt werden. Die unabhängig angetriebene Drehung 19 des Sekundärlagers 14 ist dabei als zusätzliche Translationsfreiheitsgrade bei der Konkavspiegelverstellung nutzbar. Dies kann durch eine geeignete Wahl der geometrischen Parameter der exzentrischen Lagerung der Spiegeldrehachse A1 im Sekundärlager 14 und der Zeitfunktionen beider Antriebe M1 und M2 zur zusätzlichen Optimierung der optischen Performance der Blickfeldanzeigevorrichtung 2 im Betrieb und/oder zur besseren Ausnutzung der effektiven Konkavspiegelfläche bei der Eyebox- Anpassung, d. h. zur Reduzierung der benötigten Konkavspiegelgröße, und vielem mehr eingesetzt werden, alternativ oder zusätzlich zu der oben beschriebenen Absenkung in die Parkposition P. In Abhängigkeit vom Durchmesser der Lagerung der Spiegeldrehachse A1 im Sekundärlager 14 und von den jeweiligen Zeitabläufen der unabhängigen Antriebe M1 und M2 kann die exzentrisch angetriebene translatorische Bewegung der Spiegeldrehachse A1 an gewünschte Auslegungsparameter (wie die optische Performance der Blickfeldanzeigevorrichtung 2, Bauraumrestriktionen etc.) spezifisch angepasst werden. Insbesondere kann dadurch der Konkavspiegel 8 in Z-Richtung zum Erreichen seiner Parkposition P im Vergleich zur konventionellen Lagerung und Verstellung deutlich tiefer abgesenkt werden. Die voneinander unabhängige Ansteuerung der beiden Antriebe M1 und M2 kann dabei je nach Situation simultan oder zeitlich entkoppelt erfolgen. Dadurch ist es möglich, den Abstand zu der Deckscheibe 11 während der Absenkungssequenz möglichst groß zu halten.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeug
2 Blickfeldanzeigevorrichtung
3 Frontscheibe
4 Instrumententafel
5 Projektionseinheit
6 bildgebende Einheit
7 Faltspiegel
8 Konkavspiegel
9 Dachhimmel
10 Gehäuse
11 Deckscheibe
12 Drehung der Spiegeldrehachse
14 Sekundärlager
15, 16 Primärlager für gegenüberliegende Enden der Spiegeldrehachse
17 Lagerbock
18 Mitnehmer
19 Drehung des Sekundärlagers
20 Mitnehmer-Öffnung
L Lichtstrahlenbündel
0 Oberseite der Instrumententafel
A1 Spiegeldrehachse
A2 Exzenterachse
E Eyebox
M1 Antrieb der Spiegeldrehachse, d. h. Spiegeldrehachsantrieb
M2 Antrieb des Sekundärlagers, d. h. Exzenterantrieb
P Parkposition des Konkavspiegels
K fahrzeugfestes Koordinatensystem X, Y, Z Längs-, Quer- und Höhenrichtungen des Fahrzeugs
V virtuelles Bild

Claims

Ansprüche
1. Projektionseinheit (5) für eine Blickfeldanzeigevorrichtung (2), insbesondere zum Einsatz in einem Fahrzeug (1 ), umfassend: eine zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels (L) mit gewünschtem Anzeigeinhalt ausgebildete bildgebende Einheit (6); einen im Strahlengang des erzeugten Lichtstrahlenbündels (L) derart angeordneten und ausgebildeten Konkavspiegel (8), dass das Lichtstrahlenbündel (L) die Projektionseinheit (5) in einer vorbestimmten Form und Richtung verlässt, um anschließend von einer im Blickfeld eines Benutzers angeordneten teiltransparenten Reflexionsscheibe zu seiner Eyebox (E) reflektiert zu werden und dem Benutzer dadurch den Anzeigeinhalt in Form eines virtuellen Bilds (V) hinter der Reflexionsscheibe darzustellen; wobei zur Anpassung der Eyebox-Position der Konkavspiegel (8) um eine fest mit ihm verbundene Spiegeldrehachse (A1 ) durch einen Spiegeldrehachsantrieb (M1 ) rotierbar ist, die hierzu in einem Primärlager (15, 16) drehbar gelagert ist; und das Primärlager (16) zumindest an einem Ende der Spiegeldrehachse (A1) exzentrisch in einem Sekundärlager (14) gelagert ist, das zu einer Drehung (19) um seine bezüglich der Projektionseinheit (5) fixierte Exzenterachse (A2) durch einen unabhängig ansteuerbaren Exzenterantrieb (M2) antreibbar ist, um eine Translationsbewegung der Spiegeldrehachse (A1 ) und damit des Konkavspiegels (8) in einer zu ihr transversalen Richtung zu bewirken.
2. Projektionseinheit (5) nach Anspruch 1 , wobei sowohl der Spiegeldrehachsantrieb (M1 ) als auch der Exzenterantrieb (M2) jeweils einen eigenen Motor zur voneinander unabhängigen Ansteuerung umfassen; und/oder der Spiegeldrehachsantrieb (M1 ) und der Exzenterantrieb (M2) einen gemeinsamen Motor mit einer Kupplung umfassen, die zu einer abwechselnden, voneinander unabhängigen Ansteuerung des Spiegeldrehachsantriebs (M1 ) und des Exzenterantriebs (M2) unter Verwendung des gemeinsamen Motors ausgebildet ist.
3. Projektionseinheit (5) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Primärlager (15, 16) an einem oder an beiden Enden der Spiegeldrehachse (A1 ) als ein Kugelkopf ausgebildet ist; und/oder das Primärlager (16) im Sekundärlager (14) ortsfest, insbesondere an einem am Sekundärlager (14) fixierten Punkt in einem vorbestimmten radialen Abstand von der Exzenterachse (A2), gelagert, insbesondere gleit- oder wälzgelagert, ist.
4. Projektionseinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein die Projektionseinheit (5) nach außen schützendes Gehäuse (10); und eine transparente Deckscheibe (11 ), die das Gehäuse (10) ausgangsseitig verschließt und das von der Projektionseinheit (5) ausgegebene Lichtstrahlenbündel (L) transmittiert; wobei durch eine vorbestimmte Winkelstellung der Spiegeldrehachse (A1 ) eine Parkposition (P) des Konkavspiegels (8) einstellbar ist, bei der ein Fokus oder eine optische Hauptachse des Konkavspiegels (8) außerhalb eines für den Betrieb der Projektionseinheit (5) vorgesehenen Strahlengangs liegt; und bei der Verstellung des Konkavspiegels (8) aus einer Betriebsposition in seine Parkposition (P) eine durch den Exzenterantrieb (M2) erzeugbare Drehung (19) des Sekundärlagers (14) in einer Translationsbewegung der Spiegeldrehachse (A1 ) und damit des Konkavspiegels (8) in einer Richtung von der Deckscheibe (11 ) weg resultiert.
5. Projektionseinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiegeldrehachse (A1 ) und die Exzenterachse (A2) parallel zueinander mit einem vorbestimmten Achsabstand voneinander angeordnet sind; oder die Spiegeldrehachse (A1 ) und die Exzenterachse (A2) zueinander verschränkt angeordnet sind.
6. Projektionseinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiegeldrehachse (A1 ) und/oder deren Primärlager (15, 16) und/oder Sekundärlager (14) mit einer automatischen Achslängenanpassung ausgebildet ist/sind, sodass sich eine Länge der Spiegeldrehachse (A1) bei der Drehung (19) des Sekundärlagers (14) automatisch an einen dadurch gegebenenfalls variierenden Abstand zwischen den Primärlagern (15, 16) ihrer beiden Enden anpasst.
7. Verfahren zum Betreiben einer Projektionseinheit (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiegeldrehachse (A1 ) durch den Spiegeldrehachsantrieb (M1 ) und das Sekundärlager (14) durch den Exzenterantrieb (M2) nacheinander und/oder simultan zur Verstellung des Konkavspiegels (8) im Betrieb der Projektionseinheit (5), insbesondere zur Anpassung der Eyebox-Position, angetrieben werden; und/oder die Spiegeldrehachse (A1 ) durch den Spiegeldrehachsantrieb (M1 ) und das Sekundärlager (14) durch den Exzenterantrieb (M2) nacheinander und/oder simultan zur Verstellung des Konkavspiegels (8) in seine Parkposition (P) angetrieben werden.
8. Steuereinheit, die zu einem automatischen Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 7 ausgebildet und eingerichtet ist.
9. Blickfeldanzeigevorrichtung (2), insbesondere zum Einsatz in einem Fahrzeug (1 ), umfassend: eine Projektionseinheit (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; eine im Strahlengang des von der Projektionseinheit (5) ausgegebenen Lichtstrahlenbündels (L) angeordnete, insbesondere zumindest teilweise transparente, Reflexionsscheibe, die derart im Blickfeld eines Benutzers angeordnet und ausgebildet ist, dass sie das Lichtstrahlenbündel (L) zu einer für den Benutzer vorbestimmten Eyebox (E) reflektiert, wodurch ihm der Anzeigeinhalt in Form eines virtuellen Bilds (V) hinter der Reflexionsscheibe darstellbar ist; und vorzugsweise ferner eine Steuereinheit nach Anspruch 8.
10. Fahrzeug (1 ), insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit zueinander senkrechten Längs-, Quer- und Höhenrichtungen (X, Y, Z) eines fahrzeugfesten kartesischen Koordinatensystems (K), umfassend: eine Fahrzeugscheibe, die einen Insassenraum zumindest teilweise begrenzt, insbesondere eine Frontscheibe (3); sowie eine Blickfeldanzeigevorrichtung (2) nach Anspruch 9, deren Projektionseinheit (5) im Insassenraum, insbesondere im Inneren einer unter der Frontscheibe (3) angeordneten Instrumententafel (4) oder direkt unterhalb von deren Oberseite (0), angeordnet ist und deren Reflexionsscheibe als ein Abschnitt der Fahrzeugscheibe oder als eine im Insassenraum angeordnete Combinerscheibe ausgebildet ist; wobei die aus der Drehung (19) des Sekundärlagers (14) resultierende Translationsbewegung der Spiegeldrehachse (A1 ) deren ein- oder beidseitige Absenkung (AZ) oder Anhebung in der Höhenrichtung (Z) des fahrzeugfesten kartesischen Koordinatensystems (K) umfasst.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102013208971A1 (de) * 2013-05-15 2014-11-20 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Projizieren einer Bildinformation in ein Blickfeld eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs
CN118112811A (zh) * 2016-08-29 2024-05-31 麦克赛尔株式会社 车辆
JP6760220B2 (ja) * 2017-06-30 2020-09-23 株式会社Jvcケンウッド 角度調整機構、反射鏡ユニット、および、表示装置
JP7327262B2 (ja) * 2020-04-17 2023-08-16 株式会社デンソー 虚像表示装置

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