JP2004505315A - 指示装置 - Google Patents

Abstract

映像および／またはデータを指示するために車両において用いられる指示装置が提案される。指示装置は投写ユニットと指示面とを有しており、その際投写ユニットは車両のルーフないし車両のルームミラーに配置されている。指示面は殊に、投写ユニットによって生成される実像の表示のために用いられる。

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の指示装置から出発している。観察者にとって観察できる虚像が、投写ユニットから光を鏡面化された平面に投写することによって生成される形式の、車両における指示装置が既に公知である。この場合鏡の平面の後方に、観察者にとって観察できる虚像が生じる。このために必要な、光発生ないし投写ユニットは一般に、車両のダッシュボードに、すなわちハンドルの後方であって、フロントウィンドウの下方に配置されている。殊に、車両データ、例えばその時点の車両速度がこの種の指示装置に表示される。虚像が投写される反射面として、一方においてフロントウィンドウが使用されまたは他方において付加的な反射エレメント、いわゆるコンバイナー（Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）が使用される。
【０００２】
発明の利点
これに対して請求項１の特徴部分に記載の構成を有する本発明の指示装置は、虚像ではなくて、実像が生成されるという利点を有している。実像の投写によって、虚像の投写の際に発生する像の歪みを回避することができる。その理由は、実像は有利には複数の方向から指示面に見えるように直接投写されるからである。その際投写装置を車両のルーフまたは車両のルームミラーに配置すると特別有利である。というのはこれにより、いずれにせよただ反射ないし透過させているだけのフロントウィンドウに例えば実像の投写のために光を散乱させる箔を被覆する必要はないからである。更に、投写ユニットを車両のルーフないし車両のルームミラーに配置することによって、車両のダッシュボードユニットに投写ユニットを収容できるようにダッシュボードを型式固有に実現する必要がないのは特別有利である。
【０００３】
従属請求項に記載の構成によって、独立請求項に記載の指示装置の有利な発展形態および改良形態が可能である。指示面に構造化部ないしパターンが設けられているようにすると特別有利である。この構造化部によって、指示面に転向された光が優先方向に転向される。この優先方向は一般に観察者、すなわち例えば車両の運転者の視線の方向である。これにより、読み取りの際の明るさを変えずに、指示面に放射される光の出力を低減することができる。更に、所期の光偏向によって例えば対面交通に幻惑されないようにするまたは助手席乗員が幻惑されるのを排除することができる。
【０００４】
更に、指示面に隣接して、虚像の表示のために用いられる反射面を設けると有利である。これにより必要に応じてフロントウィンドウに対して像の投写を行うことができる。このことは殊に、道路シーンに重畳される像がフロントウィンドウに指示されるようにしたいときは殊に有利である。
【０００５】
更に、指示面を粗面化された表面によって実現すると有利である。その理由はこれにより、粗面化の粒状化が十分である場合には実像の申し分ない読み取り易さが可能になるからである。
【０００６】
更に、指示面に、ホログラム的に形成された構造を有する層が設けられていると有利である。この構造によって効率のよい、損失の少ない光偏向が可能である。
【０００７】
更に、指示面に、プリズム構造および／またはのこぎり歯構造を有する表面が形成されているようにすると有利である。この表面によって光が選択された方向に効率よく偏向可能である。
【０００８】
更に、指示面を第１の部分面および第２の部分面として実現すると有利であり、その際第１の部分面によって光を第１の観察者に偏向可能でありかつ第２の部分面によって光を第２の観察者に偏向可能であるので、指示装置の２つの観察者が異なった像を観察できるようにすることが可能である。例えば第２の観察者が娯楽番組を観察している間、第１の観察者、例えば運転者に、車両に関する情報、例えば車両速度または機関回転数が指示される。
【０００９】
更に、投写ユニットにレーザビーム生成ユニットを備えかつ像をレーザビームによって生成すると有利であり、その際レーザビームの転向は有利にはミラーによって行われる。これにより、明るい実像が生成可能である。更に、投写ユニット中に像生成および投写のためのレンズ光学素子を使用しないでもすむ。
【００１０】
更に、投写路をフロントウィンドウに対してほぼ平行に設定すると有利である。というのは、フロントウィンドウの近傍の領域で、光路は一般に車両のユーザによって遮断されないからである。
【００１１】
図面
本発明の実施例は図示されておりかつ以下の説明において詳細に説明する。図１には、車両における本発明の指示装置の第１の実施例が略示されており、図２には、本発明の指示装置の別の実施例が略示されており、図３には、本発明の指示措置の種々の電子エレメントの配置構成が示されており、図４には、本発明の投写ユニットの第１実施例が略示されており、図５には、本発明の投写ユニットの別の実施例が示されており、図６ａおよび６ｂには指示面の本発明の形態の第１実施例が示されており、図７ａおよび７ｂには本発明の指示面の別の実施例が示されており、図８ａには、虚像の本発明の形態の実施例が略示されており、図８ｂには、指示面の表面の形態の実施例が略示されている。
【００１２】
実施例の説明
本発明の指示装置は車両に種々異なった映像およびデータを指示するために使用することができる。例えば機関回転数、車両速度および／または車両の周囲温度のような車両パラメータの他に、カメラのイメージ、例えば後方および／または側方カメラの映像並びに赤外線カメラの映像を表示することができる。殊に、赤外線カメラによって撮影される映像の指示により、例えば霧または暗闇のような、視界状況が悪い場合にも。車両ユーザは走行路に関して申し分ない包括的な知識を得ることができる。更に、指示装置は走行すべき走行区間のナビゲーション装置の出力ユニットとしても用いることができる。有利な実施例において、指示面は少なくともフロントウィンドウの近傍に配置されており、その際車両の運転者もしくは助手席乗員によって読み取り可能である。更に、本発明の指示装置の配置は、車両の座席の第１列にはいない乗客が、例えば指示面を利用者の座席の前に直接配置したことによって指示部を読み取ることができるようにも可能である。このために、この指示面に対する相応の投写ユニットを車両ルーフ部の適当な個所に設けさえすればよい。
【００１３】
図１には、投写ユニット１が車両ルーフ２に配置されている第１の実施例が示されている。インストルメンタルパネル３に指示面４が保持部５に配置されている。投写ユニット１から指示面４に放射される光線６は指示面４を通って利用者の方向に偏向される。この方向は矢印７によって示されている。インストルメンタルパネル３は一方においてフロントウィンドウ８に繋がっており。フロントウィンドウはインストルメンタルパネル３からルーフ２に向かって延在している。インストルメンタルパネル３は図１に詳細に示されていない、車両のダッシュボードを取り囲んでいる。インストルメンタルパネル３には更にハンドル９が配置されている。
【００１４】
投写ユニット１は有利な実施例においてルーフ部２に固定的にマウントされている。指示すべき映像データを投写ユニット１に伝送する電圧供給線路およびデータ線路は図１には図示されていない。有利な実施例において、電圧供給線路およびデータ線路は利用者に見えないようにルーフ部２に収容されておりかつルーフ部からドアビームを通って案内される。投写ユニット１から指示面４に案内される光線６はフロントウィンドウ８に対してほぼ平行に延在している。この領域には運転者は普通介入しないだろうから、光線６は運転者によって遮られない。その際指示面４は第１の実施例において拡散する指示面として実現されている。それは例えば透明な合成樹脂材料の表面の粗面化によって表される。その際指示面４は高い反射率を有するできるだけ白い面であり、この面は第１の実施例において、大体においてランベルト放射器（Ｌａｍｂｅｒｔｓｃｈｅｒ Ｓｔｒａｈｌｅｒ）の特性を有している表面材料によって被覆されている。その際指示面４は有利な実施例において適当な箔によって形成される。この場合箔は保持部５に被着される。保持部５は更に、傾き角度を調整可能であるので、観察者の方向（矢印７の尖端）は保持部５の傾きによって観察者の目の高さに調整設定することができる。別の有利な実施例において、指示面４には、光を指向性を以て放射させる箔が被されている。これにより、例えばフロントウィンドウの方向に光が放射されることが回避される。
【００１５】
図２には本発明の指示装置に対する別の実施例が図示されている。ここでも、これからも同じエレメントには同じ参照番号を用いる。投写ユニット１０は図２に図示の実施例においてルームミラー１１に配置されている。その際ルームミラー１１の鏡面１２は、ルームミラーの、フロントウィンドウとは反対の方の側に配置されている。その際鏡面１２は投写ユニット１０を利用者に対してできるだけ大きくカバーして、投写ユニット１が車両の利用者から見えないように、従って煩わされないようにする。
【００１６】
図３には本発明の指示装置の電気回路が示されている。制御ユニット２０によってビデオカメラ２１の信号および車両センサ２２からの信号が検出される。ビデオカメラ２１および車両センサ２２の信号は制御ユニット２０において処理されかつ指示のために映像処理ユニット２３に送出される。映像処理ユニット２３は有利な実施例においてデジタルフィルタおよび計算ユニット２４を使用している。このユニットによってビデオカメラ２１によて撮影された映像信号が場合によってデジタルに後処理されかつ車両センサ２２によって検出された車両特性量、例えば車両速度、機関回転数および／または外気温度が映像表示に換算される。更に映像処理ユニット２３は制御ユニット２５を使用している。このユニットは映像データを投写ユニット１に送出しかつ投写ユニット１を制御する。その際ビデオカメラ２１は有利な実施例において車両のフロントグリルの後方に配置されているので、目立たずに車両の前方の走行空間の観察が可能である。別の実施例においてビデオカメラ２１は車両の内部に有利にはルームミラーの領域に配置されているので、走行路の観察は車両の内部から行われる。車両センサ２２はこのために定められている、車中の適当な個所に配置されている。制御ユニット２０および映像処理ユニット２３は有利な実施例において車両のダッシュボードまたは車両のルーフ２に配置されている。有利な実施例においてビデオカメラ２１は赤外線カメラとして実現されている。これを使用すれば、暗闇および／または霧のような視界状態が悪い場合にも撮影が可能である。
【００１７】
図４には、投写ユニット１に対する第１の実施例が図示されている。ケーシング３０には第１のレーザユニット３１，第２のレーザユニット３２および第３のレーザユニット３３が配置されている。第１のレーザユニット３１は赤色光、第２のレーザユニット３２は緑色光、第３のレーザユニット３３は青色光を発生する。これらレーザユニットは有利な実施例において半導体レーザとしてまたは固体レーザとして実現されている。第１のレーザユニット３１の第１のレーザ光４１は第１のミラー５１に向かって放射可能であり、該ミラーによって第１のレーザ光４１が指示面４の方向に偏向される。同様に、第２のレーザ光４２は第２のミラー５２に偏向可能でありかつ第３のレーザ光４３は第３のミラー５３に偏向可能である。ミラー５１，５２，５３は有利には圧電素子を介して傾き角度を２つの空間方向にそれぞれのミラーの平面にある回転軸線を中心に変化することができるので、ミラーを用いて、レーザビーム４１，４２および４３による指示面４のスキャンが保証されている。その際３色、赤、緑および青の使用によって、カラー像の生成が可能である。図示されていない実施例において、図４に示されている３つのレーザユニット３１，３２，３３に代わって所定の色の１つのレーザユニットを使用することもできる。これにより所定の色のモノクロの指示が可能である。図示されていない別の実施例において、マイクロメカニカルなミラーディスプレイ（ＤＭＤ＝Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）を用いた光偏向が行われる。
【００１８】
図５には、本発明の投写ユニットに対する別の実施例が示されている。ケーシング４０には、有利には白色光を放射する光源４４、例えばハロゲン光源が配置されている。光源４４の光は液晶セル４５およびレンズ４６によって指示面４の方向に放射可能である。液晶セル４５は個々の画素を有している。これら画素に対して、図５に示されていない電気制御によって光透過に影響を及ぼすことができる。その際画素の相応の制御によって、液晶セル４５によって像が生成可能である。液晶セル４５の、レンズ４６に対する距離は、レンズ４６の焦点距離との関係において、液晶セル４５によって生成される像の、指示面４への結像が行われるように選定されている。図４に図示の投写ユニットも図５に図示の投写ユニットも車両のルーフに取り付けられた投写ユニット１としてないしルームミラーに取り付けられた投写ユニット１０として使用することができる。
【００１９】
指示面４は第１の実施例において扁平な面として実現されている。その際指示面４は図示されていない実施例においてフードによって汚れまたは損傷から保護されるようにすることができる。図６ａおよび６ｂにおいて半球形状の指示面５０に対する別の実施例が示されている。この半球形状の指示面５０はインストルメンタルパネル３上の半球形状の隆起物として実現されている。図６ａにはインストルメンタルパネル３の高さでの観察者の方向からの見える部分が示されている。図６ｂには半球形状の指示面５０での投写ユニット１ないし１０の位置からの平面図が示されている。半球形状に実現されていることによって、別の空間角度を介する像表示が可能である。これにより像は車両の運転手からも助手席乗員からも見えるようにすることができる。更に、車両の後部に座っている別の同乗者が半球形状の指示面５０を読み取ることができるようにすることも可能である。この場合指示面は有利には光を散乱する箔または光を散乱する層によって被覆されている。半球形状の実現で像表示が歪まないように、有利な実施例において映像処理ユニット２３において、半球形状の指示面５０への投写を考慮して、像の前以ての、計算を用いた歪み補正が行われる。
【００２０】
図７ａおよび７ｂには、指示面は第１の部分面６１および第２の部分面６２へ分割されている。図７ａには、インストルメンタルパネル３の高さに相応する観察者の高さからの部分面６１および６２の様子が示されている。図７ｂには、投写ユニット１ないし１０の位置からの平面図が示されている。
【００２１】
第１の部分面６１に、運転者に対する映像が投写可能であり、第２の部分面６２には助手席員に対する映像が投写可能であるので、運転者ないし助手席乗員に対して異なった像を指示することができる。三角形の基準面を有する部分面を図７ａないし図７ｂに図示されているように実現する代わりに、部分面に四角形または台形の指示面を設けるようにするないし部分面を離して実現することもできる。
【００２２】
図８ａには、指示面４に投写され映像が指示面４によってフロントウィンドウ８の方向に偏向されるようになっている別の実施例が示されている。フロントウィンドウ８には部分反射性の層７０が設けられており、この層によって光が観察者７の方向に偏向される。部分反射性の層７０での反射によって、観察者に対して虚像が生じる。この像はフロントウィンドウ８の、観察者とは反対の側に存在しているように現れる。更に、指示面４によって反射される光ビーム６の前以て決められている偏光方向の光だけを反射しかつ観察者に偏向する層を使用することができる。この場合投写ユニット１ないし１０によって放射される光の偏光方向は部分反射性の層の偏光方向に整合されるべきであるかもしくはその逆である。図８ａに図示されていない実施例において、部分反射層を完全に省略しかつ映像をフロントウィンドウ８で反射させるだけで生成することも可能である。指示面４は、図８ａに図示の実施例において、できるだけ多くの光が反射面７０の方向に偏向されかつ観察者に対しては直接できるだけ僅かな光だけが偏向されて、虚像のできるだけ高い輝度が実現されるように構成されている。指示面は光を回折する、光を屈折する、反射するまたは光を散乱する構造並びにこれらの構造の組み合わせを有していることができる。
【００２３】
図８ｂにはこのような構造の有利な実施例が示されている。光ビーム６は指示面４に当たる。ここで指示面は第１の層８１および第２の層８２から形成されている。第１の層８１と第２の層８２との間の境界面はのこぎり歯８３によって形成されている。第１の層８１から第２の層８２への境界層で、異なって選択されている屈折率に基づいて、第１の層８１と第２の層８２との間の境界面で光ビーム６の全反射が行われることになる。これにより、観察者の方向に配向された光偏向ないしのこぎり歯８３の配向に応じて反射層７０の方向への光の偏向が可能である。その際第１の層８１および第２の層８２は有利には合成樹脂材料から形成されている。有利な実施例において構造は例えばレーザ光を用いて第２の層８２にホログラム的に形成される。図８ｂに図示ののこぎり歯に代わって、対称的な構造になっているプリズムまたは別の構造も可能である。例えばフレネルレンズとして実現されていてよい。プリズムないしのこぎりは構造は別の実施例において射出成形法において指示面の表面に付けるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両における本発明の指示装置の第１の実施例の略図である。
【図２】本発明の指示装置の別の実施例が略図である。
【図３】本発明の指示措置の種々の電子エレメントの配置構成の略図である。
【図４】本発明の投写ユニットの第１実施例の略図である。
【図５】本発明の投写ユニットの別の実施例の略図である。
【図６ａ】指示面の本発明の形態の第１実施例の略図である。
【図６ｂ】指示面の本発明の形態の第１実施例の略図である。
【図７ａ】指示面の本発明の形態の別の実施例の略図である。
【図７ｂ】指示面の本発明の形態の別の実施例の略図である。
【図８ａ】虚像の本発明の形態の実施例の略図である。
【図８ｂ】指示面の表面の形状の実施例の略図である。

Claims (15)

1. 投写ユニット（１，１０）と指示面（４）とを備えた車両における指示装置であって、
   該投写ユニット（１，１０）は車両のルーフ（２）および／または車両のルームミラー（１１）に配置されている形式のものにおいて、
   前記投写ユニット（１，１０）によって前記指示面（４）に実像が投写可能である
   ことを特徴とする指示装置。
2. 前記指示面（４）はフロントウィンドウ（８）に対して付加的に車両に配置されている、例えばフロントウィンドウに隣接して車両のインストルメンタルパネル（３）に配置されている
   請求項１記載の指示装置。
3. 指示面（４）に構造化部（８３）が設けられておりかつ
   該構造化部（８３）によって、投写された光が偏向可能である
   請求項１または２記載の指示装置。
4. 投写された光は観察者（７）の方向に偏向可能である
   請求項３記載の指示装置。
5. 指示面（４）に隣接して反射面（７０）が設けられておりかつ
   投写された光は該反射面（７０）において偏向可能である
   請求項３記載の指示装置。
6. 前記構造化部は指示面の粗面化として実現されている
   請求項３から５までのいずれか１項記載の指示装置。
7. 指示面（４）に、ホログラム的に形成された構造を有する層（８２）が設けられている
   請求項３から６までのいずれか１項記載の指示装置。
8. 指示面（４）に、プリズム構造および／またはのこぎり歯構造（８３）を有している表面（８１）が形成されている
   請求項３から７までのいずれか１項記載の指示装置。
9. 指示面（５０）は半球形状に実現されている
   請求項１から８までのいずれか１項記載の指示装置。
10. 指示面の第１の部分面（６１）に第１の像が投写可能でありかつ
    指示面の第２の部分面（６２）に第２の像が投写可能である
    請求項１から９までのいずれか１項記載の指示装置。
11. 投写ユニット（１，１０）はビデオプロジェクタである
    請求項１から１０までのいずれか１項記載の指示装置。
12. 投写ユニット（１，１０）の光源はレーザビーム生成ユニット（３１，３２，３３）である
    請求項１から１１までのいずれか１項記載の指示装置。
13. 投写ユニット（１，１０）に、可動ミラー（５１，５２，５３）が配置されておりかつ
    前記レーザビーム生成ユニット（３１，３２，３３）の光は該可動ミラー（５１，５２，５３）によって転向可能である
    請求項１２記載の指示装置。
14. 種々異なった色の複数の光源（３１，３２，３３）が投写ユニット内に設けられている
    請求項１から１３までのいずれか１項記載の指示装置。
15. 投写ユニット（１，１０）から投写される光の、指示面（４）までの経路は少なくとも大体において車両のフロントウィンドウ（８）に対して平行である
    請求項１から１４までのいずれか１項記載の指示装置。