FR2831964A1

FR2831964A1 - Projection display esp for motor vehicle instrument panel has unit inside projection zone to present variable information

Info

Publication number: FR2831964A1
Application number: FR0213874A
Authority: FR
Inventors: Manfred Hahl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2003-05-09
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: FR2831964B1; ITMI20022315A1; DE10154227A1

Abstract

The projection display system consists of a unit (5) to generate a first image, projected onto a screen (3) by an optical device (8) and two mirrors (9, 10), and has a additional units (17, 20) within the projection zone to present variable information. The first unit (5) produces variable images in the form of a liquid crystal display, and the second one comprises an instrument with an analog needle (23) and a drive (21) on the back of the screen and an indicator field (25) that can be switched on and off.

Description

L'invention concerne un dispositif de visualisation par projection, notamment pour véhicule automobile, comprenant une première unité de visualisation, produisant une première image, et un écran, la première image pouvant être restituée sous forme d'image de projection réelle dans une zone de projection sur l'écran. The invention relates to a projection display device, in particular for a motor vehicle, comprising a first display unit, producing a first image, and a screen, the first image being able to be reproduced in the form of an actual projection image in a zone of projection on the screen.

De tels dispositifs de visualisation sont par exemple connus pour des véhicules automobiles. Une unité de projection prévue pour de tels dispositifs de visualisation est par exemple décrite dans DE 198 58 591 A 1. La multiplicité d'information qui va en croissant dans un véhicule automobile entraîne un besoin croissant aussi bien de visualisations graphiques que de visualisations qui mettent la densité élevée d'informations à la disposition de l'observateur sous une forme facilement lisible. Toutefois, avec les dispositifs de visualisation par projection jusqu'à présent connus, seule une quantité limitée d'informations peut être présentée. Such display devices are for example known for motor vehicles. A projection unit provided for such display devices is for example described in DE 198 58 591 A 1. The multiplicity of information which is increasing in a motor vehicle gives rise to an increasing need both for graphic displays and for displays which bring the high density of information available to the observer in an easily readable form. However, with projection display devices hitherto known, only a limited amount of information can be presented.

En outre, avec ce qu'il est convenu d'appeler des affichages tête haute (headup-displays), tels qu'ils sont par exemple divulgués dans DE 198 52 842 C1, des informations peuvent être réfléchies dans le pare-brise d'un véhicule et être présentées sous forme d'image virtuelle. Des inconvénients sont constitués à la fois par l'importance des moyens structurels de telles visualisations et par la présentation d'informations dans une zone éloignée des autres instruments de visualisation qui sont habituellement disposés dans le poste de pilotage du véhicule devant le conducteur. Il en résulte, constituant un inconvénient, une plus difficile capacité de réception des informations visualisées. In addition, with what is known as head-up displays, as disclosed for example in DE 198 52 842 C1, information can be reflected in the windshield. a vehicle and be presented as a virtual image. Disadvantages are constituted both by the importance of the structural means of such visualizations and by the presentation of information in an area remote from the other visualization instruments which are usually arranged in the cockpit of the vehicle in front of the driver. The result, constituting a drawback, is a more difficult capacity for receiving the information displayed.

C'est pourquoi l'invention a pour but de concevoir un dispositif de visualisation par projection, du type défini en introduction, d'une manière telle que la densité d'informations soit accrue sans nuire à la possibilité de lecture. This is why the invention aims to design a projection display device, of the type defined in the introduction, in such a way that the information density is increased without affecting the possibility of reading.

Cet objectif est atteint selon l'invention par un dispositif de visualisation par projection, tel qu'à l'intérieur de la zone de projection, il est prévu une autre unité de visualisation servant à présenter des informations variables. De cette manière, il est possible de combiner les avantages d'une visualisation par projection, lesquels consistent, entre autres, en une présentation d'image de grandes dimensions malgré une petite surface de production d'image et avec une possibilité de configuration libre de la surface de visualisation, à la présentation d'informations supplémentaires. D'une manière particulièrement avantageuse, les éléments d'image de l'image de projection peuvent se trouver dans un rapport correspondant vis-à-vis de la seconde unité de visualisation ; par exemple, la graduation d'un instrument à aiguille analogique peut être présentée sur l'écran au moyen de l'image de projection, tandis que la valeur de mesure qui peut être visualisée à l'aide de l'instrument est indiquée par une aiguille mécanique correspondant à la graduation. Il est en outre très avantageux de pouvoir This objective is achieved according to the invention by a projection display device, such that inside the projection area, there is provided another display unit for presenting variable information. In this way, it is possible to combine the advantages of a projection visualization, which consist, among other things, of a large image presentation despite a small image production area and with a possibility of free configuration of the viewing area, to the presentation of additional information. In a particularly advantageous manner, the image elements of the projection image can be in a corresponding ratio with respect to the second display unit; for example, the graduation of an analog needle instrument can be presented on the screen by means of the projection image, while the measurement value which can be viewed using the instrument is indicated by a mechanical needle corresponding to the graduation. It is also very advantageous to be able to

prévoir dans l'écran des parties en retrait-par exemple pour la seconde unité de visualisation-sans moyens importants de fabrication et sans perturber sur une grande surface la présentation d'image. De plus, il n'est pas nécessaire que l'écran dans son ensemble soit plan et il est également possible de réaliser une configuration bombée et même une configuration de forme libre. provide recessed parts in the screen - for example for the second display unit - without significant manufacturing means and without disturbing the presentation of the image over a large area. In addition, it is not necessary that the screen as a whole is flat and it is also possible to carry out a domed configuration and even a free-form configuration.

On peut envisager de prévoir, en tant qu'écran de projection, un écran prévu à l'avance, éventuellement remplaçable, par exemple un agencement sous forme de cadran en fonction d'un type déterminé de véhicule. Par contre, la multiplicité particulièrement importante d'information peut être présentée avec le dispositif de visualisation de projection lorsque, conformément à un développement avantageux de l'invention, la première unité de visualisation produisant la première image est une unité de visualisation pouvant être commandée librement et permettant la présentation d'informations variables. It is conceivable to provide, as a projection screen, a screen provided in advance, possibly replaceable, for example an arrangement in the form of a dial according to a determined type of vehicle. On the other hand, the particularly large multiplicity of information can be presented with the projection display device when, in accordance with an advantageous development of the invention, the first display unit producing the first image is a display unit which can be freely controlled and allowing the presentation of variable information.

La première unité de visualisation peut présenter un agencement quelconque ; elle peut par exemple comporter un tube cathodique permettant la production d'images. Toutefois, l'encombrement du dispositif de visualisation par projection est particulièrement réduit lorsque, conformément à un développement avantageux de l'invention, la première unité de visualisation produisant la première image comporte un affichage à cristaux liquides permettant la production d'images. The first display unit can have any arrangement; it can for example include a cathode ray tube allowing the production of images. However, the size of the projection display device is particularly reduced when, in accordance with an advantageous development of the invention, the first display unit producing the first image comprises a liquid crystal display allowing the production of images.

Pour une possibilité de lecture simple et sûre, qui est notamment d'une grande importance dans la circulation routière, des informations présentées par le dispositif de visualisation par projection, la seconde unité de visualisation comporte avantageusement un instrument à aiguille analogique. For a simple and safe possibility of reading, which is in particular of great importance in road traffic, of the information presented by the projection display device, the second display unit advantageously comprises an analog needle instrument.

En principe, cet instrument pourrait être disposé derrière l'écran, considéré par un observateur, et pourrait être lu à travers cet écran. On pourrait de ce fait obtenir une surface de visualisation fermée. Par contre, suivant un développement avantageux de l'invention, une présentation particulièrement riche en contraste et dépourvue de perturbations est obtenue lorsqu'un entraînement d'aiguille de l'instrument à aiguille est disposé sur la face arrière de l'écran situé du côté opposé à un observateur et une aiguille de l'instrument à aiguille, pouvant être déplacée au moyen de l'entraînement d'aiguille, est disposée sur la face avant de l'écran située du côté de l'observateur. In principle, this instrument could be placed behind the screen, seen by an observer, and could be read through this screen. It would therefore be possible to obtain a closed viewing surface. On the other hand, according to an advantageous development of the invention, a presentation particularly rich in contrast and devoid of disturbances is obtained when a needle drive of the needle instrument is arranged on the rear face of the screen situated on the side opposite to an observer and a needle of the needle instrument, which can be moved by means of the needle drive, is arranged on the front face of the screen situated on the side of the observer.

Suivant un autre développement avantageux de l'invention, la seconde unité de visualisation comprend un dispositif de visualisation autolumineux, par exemple un affichage à fluorescence sous vide ou une matrice de diodes électroluminescentes, ce qui permet une visualisation des informations variables, pouvant être présentées au According to another advantageous development of the invention, the second display unit comprises a self-illuminating display device, for example a vacuum fluorescence display or a matrix of light-emitting diodes, which allows visualization of the variable information, which can be presented to the

moyen de la seconde unité de visualisation, qui est riche en contrastes et qui est en outre indépendante de l'intensité lumineuse de l'image de projection. means of the second display unit, which is rich in contrasts and which is also independent of the light intensity of the projection image.

Avantageusement, des informations supplémentaires simples, par exemple des visualisations d'avertissement ou des états de commutation de dispositifs, peuvent être présentées d'une manière simple lorsque la seconde unité de visualisation comporte un champ de signalisation pouvant être mis en service et hors service. Advantageously, simple additional information, for example warning displays or switching states of devices, can be presented in a simple manner when the second display unit includes a signaling field that can be turned on and off.

Conformément à un autre développement avantageux de l'invention, l'écran est, au moins dans la zone de projection, un verre dépoli. Ainsi, l'écran a un effet diffusant, de sorte qu'une bonne possibilité de lecture est assurée dans une grande zone angulaire d'observation. According to another advantageous development of the invention, the screen is, at least in the projection area, a frosted glass. Thus, the screen has a diffusing effect, so that a good reading possibility is ensured in a large angular area of observation.

En principe, l'image de projection pourrait être projetée en projection frontale directe sur une surface d'image. Toutefois, d'une manière avantageuse, le dispositif de visualisation par projection est particulièrement compact et ne demande ainsi qu'un faible encombrement lorsque l'écran est un écran à éclairage par transmission sur la face arrière duquel, située à l'opposé d'un observateur, l'image de projection peut être restituée. In principle, the projection image could be projected in direct front projection on an image surface. However, advantageously, the projection display device is particularly compact and thus requires only a small footprint when the screen is a screen with transmission lighting on the rear face of which, situated opposite an observer, the projection image can be restored.

Les moyens structurels nécessaires pour le dispositif de visualisation par projection sont réduits et leur assemblage simplifié lorsque, suivant un autre développement avantageux de l'invention, l'écran est solidaire, en constituant un élément structurel unique, d'un élément structurel de surface d'un poste de pilotage de véhicule. Par ailleurs, cela permet une configuration de surface du poste de pilotage, sans décrochements, ni bords supplémentaires, qui évite de se blesser. The structural means necessary for the projection display device are reduced and their assembly simplified when, according to another advantageous development of the invention, the screen is integral, constituting a single structural element, with a structural element of surface '' a vehicle cockpit. In addition, this allows a surface configuration of the cockpit, without recesses, or additional edges, which avoids injury.

L'invention est exposée ci-après en détail à l'aide d'exemples de réalisation représentés aux dessins. Sur ceux-ci, on voit : à la figure 1, un dispositif de visualisation par projection en vue en coupe, à la figure 2, une vue en coupe d'un autre dispositif de visualisation par projection et, à la figure 3, une vue de devant du dispositif de visualisation de la figure 2. The invention is described below in detail using the embodiments shown in the drawings. On these, we see: in Figure 1, a projection display device in sectional view, in Figure 2, a sectional view of another projection display device and, in Figure 3, a front view of the display device of FIG. 2.

Sur les figures, des éléments qui se correspondent chaque fois sont pourvus de références identiques. In the figures, elements which correspond each time are provided with identical references.

La figure 1 présente, suivant une représentation stylisée, un dispositif de visualisation par projection 2 monté dans un véhicule automobile qui est indiqué uniquement par un détail d'un poste de pilotage de véhicule 1 et n'est pas représenté plus en détail. Le dispositif de visualisation par projection 2 comprend un écran, réalisé en verre dépoli, qui est solidaire, en constituant ici un élément structurel unique, d'un élément structurel de surface 4 du poste de pilotage 1. L'élément Figure 1 shows, in a stylized representation, a projection display device 2 mounted in a motor vehicle which is indicated only by a detail of a vehicle cockpit 1 and is not shown in more detail. The projection display device 2 comprises a screen, made of frosted glass, which is integral, constituting here a single structural element, with a surface structural element 4 of the cockpit 1. The element

structurel superficiel 4 peut par exemple être une feuille en matière plastique transparente, éventuellement colorée, qui est mise en place, par formation de mousse, dans les zones du poste de pilotage situées à l'extérieur de l'écran 3. Dans des zones situées à l'extérieur de l'écran, la feuille peut être réalisée de façon à être opaque. structural surface 4 can for example be a transparent plastic sheet, possibly colored, which is put in place, by foaming, in the areas of the cockpit located outside the screen 3. In areas located outside the screen, the sheet can be made so as to be opaque.

Fait en outre partie du dispositif de visualisation par projection 2 une première unité de visualisation 15 comportant un affichage à cristaux liquides 6 au moyen duquel une première image peut être produite. L'affichage à cristaux liquides 6 est un dispositif de visualisation à éclairage par transmission et, à cet effet, il peut être éclairé, par transmission, par la lumière pouvant être rayonnée par une source de lumière 7. En ce qui concerne l'affichage à cristaux liquides 6, il s'agit d'un dispositif de visualisation pouvant être commandé librement et permettant de présenter des informations variables. In addition, part of the projection display device 2 is a first display unit 15 comprising a liquid crystal display 6 by means of which a first image can be produced. The liquid crystal display 6 is a transmission-illuminated display device and, for this purpose, it can be illuminated, by transmission, by light which can be radiated by a light source 7. As regards the display liquid crystal 6, it is a display device which can be freely controlled and which makes it possible to present variable information.

La première image produite par la première unité de visualisation 5 peut être restituée, en tant qu'image de projection, au moyen d'une optique de projection 8 et de deux miroirs de renvoi 9,10, sur la face arrière 12 de l'écran 3 qui est située du côté opposé à un observateur (indiqué par un oeil stylisé 11). Pour cette projection, qu'il est convenu d'appeler rétroprojection, l'écran 3 constitue un écran à éclairage par transmission. The first image produced by the first display unit 5 can be reproduced, as a projection image, by means of a projection optic 8 and two reflecting mirrors 9, 10, on the rear face 12 of the screen 3 which is located on the side opposite to an observer (indicated by a stylized eye 11). For this projection, which it is agreed to call rear projection, the screen 3 constitutes a screen with transmission lighting.

Pour expliquer la figure, il est indiqué à la figure 1, à titre d'exemple, deux rayons 13,14 délimitant l'image, et un rayon central 15. Après déviation successive sur les miroirs de renvoi 9,10, les rayons 13", 14", 15"ainsi déviés parviennent sur la face arrière 12 de l'écran 3. Sur celle-ci, l'image produite dans la première unité de visualisation 5 est restituée sur l'écran 3 sous forme d'une image de projection réelle située dans une zone de projection 16 (indiquée par une ligne en trait interrompu qui est légèrement décalée vis-à-vis de l'écran 3 pour des raisons de clarté). La surface de la zone de projection 16 correspond à la surface de l'image de projection. On doit constater que, grâce à la projection, il se présente un agrandissement d'image. To explain the figure, it is indicated in Figure 1, by way of example, two rays 13,14 delimiting the image, and a central ray 15. After successive deflection on the deflection mirrors 9,10, the rays 13 ", 14", 15 "thus deflected reach the rear face 12 of the screen 3. On this, the image produced in the first display unit 5 is reproduced on the screen 3 in the form of an image. projection area located in a projection area 16 (indicated by a dashed line which is slightly offset from screen 3 for reasons of clarity). The area of the projection area 16 corresponds to the surface of the projection image. It should be noted that, thanks to the projection, there is an enlargement of the image.

Il est prévu, disposée à l'intérieur de la zone de projection 16 sur l'écran 3, une seconde unité de visualisation 17 qui sert à présenter des informations variables et qui comporte un dispositif de visualisation 18 autolumineux, par exemple un dispositif de visualisation à fluorescence sous vide, servant à la visualisation d'informations. A second display unit 17 which is used to present variable information and which includes a self-illuminating display device 18, for example a display device, is provided, disposed inside the projection area 16 on the screen 3. fluorescent vacuum, for viewing information.

Un autre dispositif de visualisation par projection 2 pour véhicule automobile est représenté à la figure 2 suivant une représentation en coupe simplifiée. La structure et le fonctionnement de ce dispositif de visualisation par projection 2, qui comprend un boîtier 19 et est ce qu'il est convenu d'appeler un appareil de Another projection display device 2 for a motor vehicle is shown in Figure 2 in a simplified sectional representation. The structure and operation of this projection display device 2, which comprises a housing 19 and is what is commonly called a display device.

visualisation combiné pour véhicule automobile, correspondent pour l'essentiel à ceux de la figure 1. combined display for a motor vehicle, essentially correspond to those of FIG. 1.

Une image produite dans une première unité de visualisation 5 est restituée sur un écran 3 au moyen d'une optique de projection 8 et de deux miroirs de renvoi 9, 10. Pour illustrer le trajet des rayons, il est indiqué des rayons 13,14, 15 qui rencontrent l'écran 3 sous forme de rayons 13", 14", 15"déviés deux fois et déterminent une zone de projection 16. An image produced in a first display unit 5 is reproduced on a screen 3 by means of a projection optic 8 and two reflecting mirrors 9, 10. To illustrate the path of the rays, it is indicated rays 13,14 , 15 which meet the screen 3 in the form of rays 13 ", 14", 15 "deflected twice and determine a projection area 16.

Deux autres unités de visualisation 17,20 servant à la présentation d'informations variables sont disposées à l'intérieur de la zone de projection. Celle 17 de ces deux autres unités de visualisation qui est à la partie supérieure à la figure 2 comprend un instrument à aiguille analogique comportant un entraînement d'aiguille 21, réalisé sous forme d'un dispositif de mesure ou moteur pas-à-pas, et une aiguille 23 pouvant être entraînée par celui-ci au moyen d'un axe d'aiguille 22. L'entraînement d'aiguille 21 est disposé sur la face arrière 12 de l'écran 3 située du côté opposé à un observateur et l'aiguille 23 est disposée sur le côté avant 24 de l'écran 3 située du côté de l'observateur. Pour relier l'aiguille 23 à l'entraînement d'aiguille 21, l'axe d'aiguille 22 traverse un évidement, par exemple un trou, de l'écran 3. Aucune image de projection n'est produite sur l'écran 3 dans la zone directement voisine de l'instrument à aiguille, ainsi qu'on peut le voir d'après le rayon 15", indiqué à titre d'exemple, qui est incident sur l'entraînement d'aiguille 21. Two other display units 17, 20 used for the presentation of variable information are arranged inside the projection area. The one 17 of these two other display units which is in the upper part in FIG. 2 comprises an analog needle instrument comprising a needle drive 21, produced in the form of a measuring device or stepping motor, and a needle 23 which can be driven by the latter by means of a needle axis 22. The needle drive 21 is arranged on the rear face 12 of the screen 3 situated on the side opposite to an observer and the needle 23 is disposed on the front side 24 of the screen 3 located on the side of the observer. To connect the needle 23 to the needle drive 21, the needle axis 22 passes through a recess, for example a hole, in the screen 3. No projection image is produced on the screen 3 in the area directly adjacent to the needle instrument, as can be seen from the radius 15 ", indicated by way of example, which is incident on the needle drive 21.

Celle 20 des autres unités de visualisation qui est située à la partie inférieure à la figure 2 comprend un champ de signalisation pouvant être mis en service et hors service, par exemple un voyant témoin de feux-route, et elle est fixée soit sur le boîtier 19, soit directement sur l'écran 3. That 20 of the other display units which is located at the lower part in FIG. 2 includes a signaling field which can be put into service and out of service, for example a high beam indicator light, and it is fixed either on the housing. 19, either directly on screen 3.

La figure 3 représente une vue de devant du dispositif de visualisation par projection 2 de la figure 2, la ligne de coupe de la figure 2 étant désignée par Il-Il. On peut constater que, sur le bord inférieur de la zone de projection 16, il est disposé plusieurs autres unités de visualisation 20 comportant chacune un champ de visualisation 25. Ces unités de visualisation peuvent-ainsi également que d'autres- être disposées aussi en un autre emplacement quelconque de la zone de projection 16. C'est ainsi qu'il est prévu, disposée à la partie gauche de la zone de projection 16, une unité de visualisation 26 supplémentaire qui sert à présenter des informations variables et qui comprend un dispositif de visualisation 27 autolumineux. FIG. 3 represents a front view of the projection display device 2 of FIG. 2, the section line of FIG. 2 being designated by Il-Il. It can be seen that, on the lower edge of the projection area 16, there are arranged several other display units 20 each comprising a display field 25. These display units can - as well as others - also be arranged in any other location of the projection area 16. This is provided, arranged on the left side of the projection area 16, an additional display unit 26 which serves to present variable information and which includes a self-illuminating display device 27.

Claims

1. A projection display device, in particular for a motor vehicle, comprising a first display unit, producing a first image, and a screen, the first image being able to be reproduced in the form of an actual projection image in a projection area on the screen, characterized in that inside the projection area (16), there is provided another display unit (17) for presenting variable information.

2. projection display device according to claim 1, characterized in that the first display unit (5) producing the first image is a display unit that can be freely controlled and allowing the presentation of variable information.

3. projection display device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the first display unit (5) producing the first image comprises a liquid crystal display (6).

4. projection display device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second display unit (17) comprises an analog needle instrument.

5. projection display device according to claim 4, characterized in that a needle drive (21) of the needle instrument is disposed on the rear face (12) of the screen (3) located on the side opposite an observer and a needle (23) of the needle instrument, which can be moved by means of the needle drive (21), is arranged on the front face (24) of the screen (3) located on the side of the observer.

6. projection display device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the second display unit (17) comprises a display device (18) self-illuminating.

7. projection display device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the second display unit (20) comprises a signaling field (25) which can be put into service and out of service.

8. projection display device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the screen (3) is, at least in the projection area (16), a frosted glass.

9. projection display device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the screen (3) is a screen with transmission lighting on the rear face (12) of which, located opposite d 'an observer, the projection image can be restored.

10. projection display device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the screen (3) is integral, constituting a single structural element, with a surface structural element (4) of a vehicle cockpit (1).