WO2002010837A1 - Anzeigevorrichtung - Google Patents

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WO2002010837A1
WO2002010837A1 PCT/DE2001/002403 DE0102403W WO0210837A1 WO 2002010837 A1 WO2002010837 A1 WO 2002010837A1 DE 0102403 W DE0102403 W DE 0102403W WO 0210837 A1 WO0210837 A1 WO 0210837A1
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display device
display
vehicle
display surface
projection unit
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PCT/DE2001/002403
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Peter Knoll
Johannes Eschler
Reinhold Fiess
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • G02B27/01—Head-up displays
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements

Definitions

  • the invention relates to a display device according to the preamble of the main claim. There are already
  • Known display devices in vehicles in which a virtual image visible to an observer is generated by projecting light onto a mirrored surface by a projection unit. Behind the level of the mirror, a virtual image is created that is visible to an observer.
  • a unit for light generation or projection required for this is generally arranged in the dashboard of the vehicle, that is to say behind the steering wheel and below the windshield.
  • vehicle data for example the current vehicle speed, are shown in such a display.
  • combiner is used as reflecting surfaces on which the virtual image is projected.
  • the display device with the features of the main claim has the advantage that a real image is generated instead of the virtual image.
  • a real image is generated instead of the virtual image.
  • image distortion occurring when projecting a virtual image can be avoided, since the real image is preferably projected directly onto a display surface from several directions.
  • a projection device in the process of arranging a projection device in a space-saving manner on a vehicle roof or on a vehicle interior mirror.
  • a projection is carried out on a display area outside the windshield, since in this way it is not necessary to cover the otherwise only reflective or transparent windshield, for example with a light-scattering film, for a projection of the real image.
  • the arrangement of the projection unit on the vehicle roof or on the vehicle interior mirror does not require a type-specific configuration of the vehicle dashboard with the inclusion of a projection unit in the dashboard unit.
  • This structuring directs the light directed onto the display surface in a preferred direction.
  • This preferred direction is generally the viewing direction of an observer, for example a driver of the vehicle.
  • the power of the light radiated onto the display surface can be reduced with unchanged reading brightness.
  • a targeted light deflection for example, can prevent dazzling oncoming traffic or a passenger.
  • a reflective surface adjacent to the display surface which serves to display a virtual image. This may result in a projection of the image onto the windshield. This is particularly advantageous if an image superimposed on a street scene is to be displayed on the windshield.
  • the display area is advantageous to design the display area as a first and a second partial area, light being able to be deflected to a first viewer by the first partial area and light to a second viewer by the second partial area, so that it is possible for two viewers of the display device to differ To look at pictures. While e.g. a second viewer views an entertainment program, a first
  • the projection unit with a laser beam generation unit and to generate an image by means of laser beams, with the laser beams preferably being deflected by mirrors. This enables a bright, real image to be generated. In addition, there is no need for lens optics for image generation and projection in the projection unit.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a display device according to the invention in a vehicle
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a display device according to the invention
  • FIG. 3 shows an arrangement of various electronic elements of a display device according to the invention
  • FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a display device according to the invention
  • FIG. 5 a further exemplary embodiment for a projection unit according to the invention
  • FIGS. 6a and 6b a first exemplary embodiment for an inventive configuration of a display surface
  • FIGS. 7a and 7b another exemplary embodiment for an inventive one
  • FIG. 8a shows an exemplary embodiment for a virtual image according to the invention
  • FIG. 8b shows an exemplary embodiment for designing a surface of the display area. Description of the embodiment
  • the display device can be used to display various images and data in a vehicle.
  • vehicle parameters such as Engine speed, vehicle speed and / or ambient temperature of the vehicle can also be the image of a camera, e.g. the image of a rear and / or side camera and the image of an infrared camera are displayed.
  • the display of the image recorded by the infrared camera enables a vehicle user, even in poor visibility conditions, e.g. Fog or darkness to get a good overview of the route.
  • the display device can also serve as an output unit of a navigation device for displaying a route to be traveled.
  • a display surface is arranged at least in the vicinity of the windshield and can be read by a driver of the vehicle or by a passenger.
  • Display device possible in such a way that a passenger who is not in the first row of seats of the vehicle can read the display, e.g. a display area is arranged directly in front of a user's seat. All that is required is to provide a corresponding projection unit for this display area at a suitable point on the vehicle roof.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment in which a projection unit 1 is arranged on a vehicle roof 2.
  • a display surface 4 is arranged on a holder 5 on an instrument panel 3.
  • a light beam 6, which is radiated from the projection unit 1 to the display surface 4, is deflected by the display surface 4 in the direction of a user, which is caused by a Arrowhead 7 is shown.
  • the instrument panel 3 connects on the one hand to a windshield 8 which runs from the instrument panel 3 to the vehicle roof 2.
  • the instrument panel 3 encloses a dashboard of the vehicle, not shown in FIG. 1.
  • Instrument panel 3 ' is also arranged a steering wheel 9.
  • the projection unit 1 is fixedly mounted on the vehicle roof 2.
  • Projection unit 1 are transmitted are not shown in Figure 1.
  • the voltage supply line and the data line are integrated into the vehicle roof 2 so that they are not visible to a user and are guided from the vehicle roof through a door spar.
  • the light beam 6, which leads from the projection unit 1 to the display surface 4 runs approximately parallel to the windshield 8. A driver will generally not intervene in this area, so that the light beam 6 is not interrupted by the driver.
  • the display area 4 is designed as a scattering display area, which e.g. is represented by roughening a surface of a transparent plastic material.
  • the display surface 4 is a surface that is as white as possible with high reflection and, in a first exemplary embodiment, is covered with a surface material that has approximately the properties of a Lambertian emitter.
  • the display area 4 is in a ' preferred
  • the bracket 5 is also adjustable in its angle of inclination, so that the direction of the observer (arrowhead 7) is set by tilting the bracket 5 at eye level of the observer can be.
  • the direction of the observer (arrowhead 7) is set by tilting the bracket 5 at eye level of the observer can be.
  • the display surface 4 is covered with a film which allows a directed emission of the light. This prevents e.g. Light is emitted towards the windshield.
  • FIG. 2 A further exemplary embodiment of a display device according to the invention is shown in FIG.
  • the same reference numerals designate the same elements here and below.
  • a projection unit 10 is arranged on an inside mirror 11.
  • a mirror surface 12 of the inside mirror 11 is arranged on a side of the inside mirror 11 facing away from the windshield 8.
  • the mirror surface 12 covers as far as possible the projection unit 10 for a user, so that the projection unit 1 is not visible to a user of the vehicle and therefore does not interfere.
  • FIG. 3 shows an electrical circuit of a display device according to the invention.
  • Signals from a video camera 21 and from vehicle sensors 22 are recorded by a control unit 20.
  • the signals from the video camera 21 and the vehicle sensors 22 are processed in the control unit 20 and forwarded to an image processing unit 23 for display.
  • the image processing unit 23 has a digital filter and calculation unit 24, by means of which the image signals recorded by the video camera 21 are optionally post-processed digitally and by which the vehicle variables ascertained by the vehicle sensors 22, for example the vehicle speed, the engine speed and / or the outside temperature can be converted into an image.
  • the image processing unit 23 has a control unit 25, which sends image data to the Projection unit 1 transmitted and controls the projection unit 1.
  • the video camera 21 is arranged behind a radiator grille on the front of the vehicle, so that the driving space in front of the vehicle can be observed unobtrusively.
  • the video camera 21 is preferably arranged in the interior of the vehicle in the region of the interior mirror, so that the travel path is observed from the interior of the vehicle.
  • the vehicle sensors 22 are arranged in suitable and provided locations in the vehicle.
  • the control unit 20 and the image processing unit 23 are arranged in the dashboard of the vehicle or in the vehicle roof 2.
  • the video camera 21 is designed as an infrared camera, by means of which an image recording is possible even in poor visibility conditions such as darkness and / or fog.
  • FIG. 4 shows a first exemplary embodiment for a projection unit 1.
  • a first laser unit 31, a second laser unit 32 and a third laser unit 33 are arranged in a housing 30.
  • the first laser unit 31 generates red, the second laser unit 32 green and the third laser unit 33 blue light.
  • laser units are designed as semiconductor lasers or as solid-state lasers.
  • a first laser beam 41 of the first laser unit 31 can be emitted onto a first mirror 51, through which the first laser beam 41 is deflected in the direction of the display surface 4.
  • the second laser beam 42 can be directed onto a second mirror 52 and the third laser beam 43 onto a third mirror 53.
  • the mirrors 51, 52, 53 are preferably via piezo elements in their inclination angle in two spatial directions in the plane of the respective mirror horizontal axes of rotation can be changed, so that scanning of the display surface 4 by the laser beams 41, 42 and 43 is ensured by means of the mirrors.
  • DMD digital mirror display
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment for a projection unit according to the invention.
  • a light source 44 for example a halogen light source, which preferably emits white light, is arranged in a housing 40.
  • the light from the light source 44 can be emitted through a liquid crystal cell 45 and through a lens 46 in the direction of the display surface 4.
  • the liquid crystal cell 45 has individual pixels which can be influenced in their light transmission by an electrical control, not shown in FIG. 5. By appropriately controlling the pixels, an image can be generated by the liquid crystal cell 45.
  • the distance between the liquid crystal cell 45 and the lens 46 is selected in connection with the focal length of the lens 46 such that the image generated by the liquid crystal cell 45 is imaged on the display surface 4.
  • FIG. 5 can be used as a projection unit 1 on the vehicle roof or as a projection unit 10 on an interior mirror.
  • the display surface 4 is designed as a flat surface.
  • the display surface 4 can be protected by a 'cover flap against soiling ' or damage.
  • FIG. 6a and FIG. 6b show a further exemplary embodiment for a hemispherical display surface 50.
  • the hemispherical display surface 50 is designed as a hemispherical elevation above the instrument panel 3.
  • FIG. 6a is a view from the figure 6a view from the
  • FIG. 6b shows a view from the position of the projection unit 1 or 10 onto the hemispherical display surface 50. Due to the hemispherical design, images can be displayed over a wide solid angle. As a result, an image can be viewed by both a driver of the vehicle and a passenger. Furthermore, it is also possible for a passenger sitting further back in the vehicle to read the hemispherical display area 50, which is preferably covered with a light-scattering film or a light-scattering layer.
  • FIGS. 7a and 7b a display area is divided into a first partial area 61. And a second partial area 62.
  • FIG. 7a shows a view of the partial areas 61 and 62 from a viewer height corresponding to the height of the instrument panel 3 shown.
  • FIG. 7b shows a top view from the position of the projection unit 1 or 10.
  • An image for a driver is on the first partial surface 61 and an image for a on the second partial surface 62
  • the front passenger can be projected so that different images can be displayed for the driver or front passenger.
  • partial areas with a triangular base area shown in FIGS. 7a and 7b it is also possible to provide partial areas with a rectangular or trapezoidal display area or to design the partial areas in a manner that is objectionable.
  • FIG. 8a shows a further exemplary embodiment of a display device according to the invention, in which the image projected onto a display surface 4 is deflected by the display surface 4 in the direction of the windshield 8.
  • a partially reflecting layer 70 is provided on the windshield 8, through which the light is deflected in the direction of the observer 7.
  • the reflection on the partially reflecting layer 70 creates a virtual image for an observer, which appears to an observer lying on the side of the windshield 8 facing away from the observer.
  • a polarization direction of the light emitted by the projection unit 1 or 10 is to be adapted to the polarization direction of the partially reflecting layer or vice versa.
  • the display area 4 is In the exemplary embodiment shown in FIG. 8a, it is carried out in such a way that as much light as possible is deflected directly towards the reflecting surface 70 and as little light as possible to an observer in order to achieve the highest possible brightness of the virtual image.
  • the display surface can have a light diffractive, refractive, reflective or light scattering structure and a combination of these structures.
  • FIG. 8b shows a preferred exemplary embodiment for such a structure.
  • a light beam 6 strikes the display surface 4, which is formed from a first layer 81 and a second layer 82.
  • the interface between the first layer 81 and the second layer 82 is formed by saw teeth 83.
  • the first layer 81 and the second layer 82 are preferably made of a plastic material.
  • the structure is holographic e.g.
  • prism or sawtooth structures can also be attached to a display surface by the injection molding process.

Abstract

Es wird eine Anzeigevorrichtung vorgeschlagen, die zur Anzeige von Bildern und/oder Daten in einem Fahrzeug dient. Die Anzeigevorrichtung umfasst eine Projektionseinheit (10) und eine Anzeigefläche (4), wobei die Projektionseinheit (10) an einem Fahrzeugdach bzw. an einem Fahrzeuginnenspiegel (11) angeordnet ist. Die Anzeigefläche (4) dient insbesondere der Darstellung eines von der Projektionseinheit erzeugten reellen Bildes.

Description

Anzeigevorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Anzeigevorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon
Anzeigevorrichtungen in Fahrzeugen bekannt, bei denen ein für einen Beobachter sichtbares virtuelles Bild dadurch erzeugt wird, dass von einer Projektionseinheit Licht auf eine verspiegelte Fläche projiziert wird. Hinter der Ebene des Spiegels entsteht hierbei ein für einen Betrachter sichtbares virtuelles Bild. Eine hierfür erforderliche Einheit zur Lichterzeugung bzw. Projektion ist im Allgemeinen im Dashboard des Fahrzeugs, also hinter dem Lenkrad und unterhalb der Windschutzscheibe angeordnet. Insbesondere werden Fahrzeugdaten, z.B. die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit, in einer solchen Anzeige dargestellt. Als reflektierende Flächen, auf die das virtuelle Bild projiziert wird, werden einerseits die Windschutzscheibe, oder andererseits zusätzliche, reflektierende Elemente, sogenannte Combiner, verwendet.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass anstelle des virtuellen Bildes ein reelles Bild erzeugt wird. Durch die Projektion eines reellen Bildes kann eine bei einer Projektion eines virtuellen Bildes auftretende Bildverzerrung vermieden werden, da das reelle Bild vorzugsweise aus mehreren Richtungen sichtbar direkt auf eine Anzeigefl che projiziert wird. Besonders vorteilhaft ist. dabei, eine Projektionsvorrichtung platzsparend an einem Fahrzeugdach oder an einem Fahrzeuginnenspiegel anzuordnen. Hierbei ist vorteilhaft, dass für die Projektion des reellen Bildes eine Projektion auf eine Anzeigefläche außerhalb der Windschutzscheibe vorgenommen wird, da hierdurch eine Abdeckung der ansonsten lediglich spiegelnden bzw. durchlässigen Windschutzscheibe z.B. mit einer lichtstreuenden Folie für eine Projektion des reellen Bildes nicht erforderlich ist. Besonders vorteilhaft ist weiterhin, dass durch die Anordnung der Projektionseinheit- an dem Fahrzeugdach bzw. an dem Fahrzeuginnenspiegel keine typenspezifische Ausgestaltung des Fahrzeug-Dashboards mit einer Aufnahme einer Projektionseinheit in die Dashboard- Einheit erforderlich ist.
Durch die in den ünteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anzeigevorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist, an der Anzeigefläche eine
Strukturierung anzuordnen. Durch diese Strukturierung wird das auf die Anzeigefläche gelenkte Licht in eine Vorzugsrichtung gelenkt. Diese Vorzugsrichtung ist im Allgemeinen die Blickrichtung eines Betrachters, so z.B. eines Fahrers des Fahrzeugs. Hierdurch kann die Leistung des auf die Anzeigefläche gestrahlten Lichtes bei unveränderter Ablesehelligkeit vermindert werden. Weiterhin kann durch eine gezielte Lichtumlenkung z.B. eine Blendung von Gegenverkehr oder eines Beifahrers ausgeschlossen werden. Weiterhin ist vorteilhaft, benachbart zu der Anzeigefläche eine reflektierende Fläche anzuordnen, die der Darstellung eines virtuellen Bildes dient. Gegebenenfalls kann hierdurch eine Projektion des Bildes auf die Windschutzscheibe erfolgen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein einer Straßenszene überlagertes Bild auf der Windschutzscheibe zur Anzeige gebracht werden soll.
Weiterhin ist vorteilhaft, die Anzeigefläche mit einer aufgerauten Oberfläche auszubilden, da hierdurch bei einer hinreichenden Körnung der Aufrauung eine gute Ablesbarkeit des reellen Bildes ermöglicht wird.
Weiterhin ist vorteilhaft, die Anzeigefläche mit einer holografisch eingebrachten Struktur auszuführen, durch die eine effiziente, verlustarme Lichtumlenkung möglich ist.
Weiterhin ist vorteilhaft, an der Anzeigefläche eine Oberfläche mit einer Prismen- und/oder Sägezahnstruktur anzuordnen, durch die Licht effizient in eine ausgewählte
Richtung umlenkbar ist.
Weiterhin ist vorteilhaft, die Anzeigefläche als eine erste und eine zweite Teilfläche auszuführen, wobei durch die erste Teilfläche Licht zu einem ersten Betrachter und durch die zweite Teilfläche Licht zu einem zweiten Betrachter umlenkbar ist, so dass es für zwei Betrachter der Anzeigevorrichtung möglich ist, unterschiedliche Bilder zu betrachten. Während z.B. ein zweiter Betrachter ein Unterhaltungsprogramm betrachtet, werden einem ersten
Betrachter, z.B. dem Fahrer, Informationen über das Fahrzeug angezeigt, ' z .B. die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Motordrehzahl . Weiterhin ist vorteilhaft, die Projektionseinheit mit einer Laserstrahlerzeugungseinheit zu versehen und ein Bild durch Laserstrahlen zu erzeugen, wobei eine Ablenkung der Laserstrahlen in bevorzugter Weise, durch Spiegel erfolgt. Hierdurch ist ein helles,' reelles Bild erzeugbar. Außerdem kann auf eine Linsenoptik zur Bilderzeugung und Projektion in der Projektionseinheit verzichtet werden.
Weiterhin ist vorteilhaft, den Projektionsweg ungefähr parallel zu der Windschutzscheibe vorzusehen, da in einem Bereich nahe der Windschutzscheibe der Lichtweg im Allgemeinen nicht durch einen Benutzer des Fahrzeugs unterbrochen wird.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug, Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung, Figur 3 eine Anordnung verschiedener elektronischer Elemente einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, Figur 4 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Projektionseinheit, Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Projektionseinheit, Figuren 6a und 6b ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Anzeigefläche, Figuren 7a und 7b ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Anzeigefläche, Figur 8a ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Ausführung eines virtuellen Bildes, Figur 8b ein Ausführungsbeispiel für eine Gestaltung einer Oberfläche der Anzeigefläche. Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann zur Anzeige verschiedener Bilder und Daten in einem Fahrzeug verwendet werden. Neben Fahrzeugparametern, wie z.B. Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Umgebungstemperatur des Fahrzeugs, kann auch das Bild einer Kamera, z.B. das Bild einer Rück- und/oder Seitenkamera sowie das Bild einer Infrarotkamera dargestellt werden. Insbesondere die Anzeige des von der Infrarotkamera aufgenommenen Bildes ermöglicht es einem Fahrzeugbenutzer, auch bei schlechten Sichtverhältnissen, wie z.B. Nebel oder Dunkelheit, sich einen guten Überblick über den Fahrweg zu verschaffen. Weiterhin kann die Anzeigevorrichtung auch als Ausgabeeinheit einer Navigationsvorrichtung einer Anzeige einer zu fahrenden Fahrstrecke dienen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Anzeigefläche zumindest in der Nähe der Windschutzscheibe angeordnet und dabei von einem Fahrer des Fahrzeugs bzw. von einem Beifahrer ablesbar. Weiterhin ist auch eine Anordnung einer erfindungsgemäßen
Anzeigevorrichtung in der Weise möglich, dass ein Passagier, der sich nicht in der ersten Sitzreihe des Fahrzeugs befindet, die Anzeige ablesen kann, indem z.B. eine Anzeigefläche direkt vor dem Sitz eines Benutzers angeordnet ist. Hierzu ist lediglich erforderlich, eine entsprechende Projektionseinheit für diese Anzeigeflache an geeigneter Stelle des Fahrzeugdachs vorzusehen.
In der Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem eine Projektionseinheit 1 an einem Fahrzeugdach 2 angeordnet ist. An einer Instrumententafel 3 ist eine Anzeigefläche 4 an einer Halterung 5 angeordnet. Ein Lichtstrahl 6, der von der Projektionseinheit 1 zu der Anzeigefläche 4 gestrahlt wird, wird durch die Anzeigefläche 4 in Richtung eines Benutzers umgelenkt, die durch eine Pfeilspitze 7 dargestellt ist. Die Instrumententafel 3 schließt einerseits an eine Windschutzscheibe 8 an, die von der Instrumententafel 3 zu dem Fahrzeugdach 2 verläuft. Die Instrumententafel 3 umschließt ein in der Figur 1 nicht näher gezeigtes Dashboard des Fahrzeugs. An der
Instrumententafel 3 ist 'ferner ein Lenkrad 9 angeordnet.
Die Projektionseinheit 1 ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel fest an das Fahrzeugdach 2 montiert. Eine Spannungsversorgungsleitung und eine Datenleitung, durch die die anzuzeigenden Bilddaten an die
Projektionseinheit 1 übermittelt werden, sind in der Figur 1 nicht dargestellt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Spannungsversorgungsleitung und die Datenleitung für einen Benutzer nicht sichtbar in das Fahrzeugdach 2 integriert und werden von dem Fahrzeugdach aus durch einen Türholm geführt. Der Lichtstrahl 6, der von der Projektionseinheit 1 zu der Anzeigefläche 4 führt, verläuft ungefähr parallel zu der Windschutzscheibe 8. In diesen Bereich wird ein Fahrer im Allgemeinen nicht eingreifen, so dass der Lichtstrahl 6 nicht durch den Fahrer unterbrochen wird. Die Anzeigefläche 4 ist in einem ersten Ausführungsbeispiel als eine streuende Anzeigefläche ausgeführt, die z.B. durch Aufrauhen einer Oberfläche eines transparenten Kunststof materials dargestellt wird. Die
Anzeigefläche 4 ist dabei eine möglichst weiße Fläche mit hoher Reflexion, die in einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Oberflächenmaterial bedeckt ist, das ungefähr Eigenschaften eines Lambertschen Strahlers aufweist. Die Anzeigefläche 4 wird dabei in einem' bevorzugten
Ausführungsbeispiel durch eine geeignete Folie gebildet, die auf die Halterung 5 aufgelegt wird. Die Halterung 5 ist ferner in seinem Neigungswinkel verstellbar, so dass die Richtung des Beobachters (Pfeilspitze 7) durch eine Neigung der Halterung 5 auf Augenhöhe des Beobachters eingestellt werden kann. In einem weiteren, bevorzugten
Ausführungsbeispiel ist die Anzeigefläche 4 mit einer Folie belegt, die eine gerichtete Abstrahlung des Lichts erlaubt. Hierdurch wird vermieden, dass z.B. Licht in Richtung der Windschutzscheibe abgestrahlt wird.
In der Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen hier und im folgenden die gleichen Elemente. Eine Projektionseinheit 10 ist bei dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Innenspiegel 11 angeordnet. Eine Spiegelfläche 12 des Innenspiegels 11 ist dabei auf einer der Windschutzscheibe 8 abgewandten Seite des Innenspiegels 11 angeordnet. Die Spiegelfläche 12 verdeckt dabei möglichst weitgehend die Projektionseinheit 10 für einen Benutzer, so dass die Projektionseinheit 1 für einen Benutzer des Fahrzeugs nicht sichtbar ist und damit nicht stört.
In der 'Figur 3 ist eine elektrische Schaltung einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung dargestellt. Von einer Steuereinheit 20 werden Signale einer Videokamera 21 und von Fahrzeugsensoren 22 erfasst. Die Signale der Videokamera 21 und der Fahrzeugsensoren 22 werden in der Steuereinheit 20 verarbeitet und zur Anzeige an eine Bildverarbeitungseinheit 23 weitergeleitet. Die Bildverarbeitungseinheit 23 verfügt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über eine digitale Filter- und Berechnungseinheit 24, durch die die von der Videokamera 21 aufgenommenen Bildsignale gegebenenfalls digital nachbearbeitet werden und durch die die von den Fahrzeugsensoren 22 ermittelten Fahrzeuggrößen, z.B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und/oder die Außentemperatur, in eine Bilddarstellung umgerechnet werden. Ferner verfügt die Bildverarbeitungseinheit 23 über eine Ansteuerungseinheit 25, die Bilddaten an die Projektionseinheit 1 übermittelt und die Projektionseinheit 1 steuert. Die Videokamera 21 ist dabei in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hinter einem Kühlergrill an der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet, so dass unauffällig eine Beobachtung des Fahrraums vor dem Fahrzeug möglich ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Videokamera 21 im Innenraum des Fahrzeugs vorzugsweise im Bereich des Innenspiegels angeordnet, so dass eine Beobachtung des Fahrwegs von dem Innenraum des Fahrzeugs aus erfolgt. Die Fahrzeugsensoren 22 sind an dafür vorgesehenen und geeigneten Stellen im Fahrzeug angeordnet. Die Steuereinheit 20 und die Bildverarbeitungseinheit 23 sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in dem Dashboard des Fahrzeugs oder in dem Fahrzeugdach 2 angeordnet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Videokamera 21 als eine Infrarotkamera ausgeführt, durch die auch bei schlechten Sichtverhältnissen wie Dunkelheit und/oder Nebel eine Bildaufnahme möglich ist.
In der Figur 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Projektionseinheit 1 dargestellt. In einem Gehäuse 30 sind eine erste Lasereinheit 31, eine zweite Lasereinheit 32 und eine dritte Lasereinheit 33 angeordnet. Die erste Lasereinheit 31 erzeugt rotes, die zweite Lasereinheit 32 grünes und die dritte Lasereinheit 33 blaues Licht. Die
Lasereinheiten sind- in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Halbleiterlaser oder als Festkörperlaser ausgebildet. Ein erster Laserstrahl 41 der ersten Lasereinheit 31 ist auf einen ersten Spiegel 51 strahlbar, durch den der erste Laserstrahl 41 in Richtung der Anzeigefläche 4 umgelenkt wird. Ebenso ist der zweite Laserstrahl 42 auf einen zweiten Spiegel 52 und der dritte Laserstrahl 43 auf einen dritten Spiegel 53 lenkbar. Die Spiegel 51, 52, 53 sind vorzugsweise über Piezoelemente in ihrem Neigungswinkel in zwei Raumrichtungen um in der Ebene des jeweiligen Spiegels liegende Drehachsen veränderbar, so dass mittels der Spiegel eine Abtastung der Anzeigefläche 4 durch die Laserstrahlen 41, 42 und 43 gewährleistet ist. Durch die Verwendung der drei Farben rot, grün und blau ist dabei die Erzeugung eines farbigen Bildes möglich. In einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, anstelle der drei in Figur 4 gezeigten Lasereinheiten 31, 32, 33 nur eine Lasereinheit in einer bestimmten Farbe zu verwenden. Hierdurch ist eine monochrome Anzeige in der bestimmten Farbe möglich. In einem weiteren, in der
Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Lichtumlenkung mit einem mikromechanischen Spiegeldisplay (DMD = Digital Mirror Display) .
In der Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Projektionseinheit gezeigt. In einem Gehäuse 40 ist eine vorzugsweise weißes Licht abstrahlende Lichtquelle 44, z.B. eine Halogenlichtquelle, angeordnet. Das Licht der Lichtquelle 44 ist durch eine Flüssigkristallzelle 45 und durch eine Linse 46 in Richtung der Anzeigefläche 4 abstrahlbar. Die Flüssigkristallzelle 45 weist einzelne Bildpunkte auf, die durch eine in der Figur 5 nicht gezeigte elektrische Ansteuerung in ihrer Lichttransmission beeinflussbar sind. Durch die entsprechende Ansteuerung der Bildpunkte ist dabei durch die Flüssigkristallzelle 45 ein Bild erzeugbar. Der Abstand der Flüssigkristallzelle 45 zu der Linse 46 ist in Zusammenhang mit der Brennweite der Linse 46 so gewählt, dass eine Abbildung des von der Flüssigkristallzelle 45 erzeugten Bildes auf die Anzeigefläche 4 erfolgt. Sowohl die in der Figur 4 als auch die in der Figur 5 gezeigte Projektionseinheit kann als eine Projektionseinheit 1 am Fahrzeugdach bzw. als eine Projektionseinheit 10 an eine Innenspiegel verwendet werden. Die Anzeigefläche 4 ist in einem ersten Ausführungsbeispiel als eine ebene Fläche ausgeführt. Dabei ist die Anzeigefläche 4 in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine 'Abdeckklappe vor Verschmutzung 'oder Beschädigung schützbar. In der Figur 6a und der Figur 6b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine halbkugelförmige Anzeigefläche 50 dargestellt. Die halbkugelförmige Anzeigefläche 50 ist als eine halbkugelförmige Erhebung über der Instrumententafel 3 ausgeführt. In der Figur 6a ist eine Ansicht aus der
Richtung des Betrachters in der Höhe der Instrumententafel 3 dargestellt. In der Figur 6b ist eine Aufsicht aus der Position der Projektionseinheit 1 bzw. 10 auf die halbkugelförmige Anzeigefläche 50 dargestellt. Durch die halbkugelförmige Ausführung ist eine Bilddarstellung über einen weiten Raumwinkel möglich. Ein Bild kann hierdurch sowohl von einem Fahrer des Fahrzeugs als auch von einem Beifahrer eingesehen werden. Ferner ist auch möglich, dass ein weiter hinten im Fahrzeug sitzender Fahrgast die halbkugelförmige Anzeigefläche 50 ablesen kann, die vorzugsweise mit einer lichtstreuenden Folie oder einer lichtstreuenden Schicht bedeckt ist. Damit die halbkugelförmige Ausführung nicht zu einer Verzerrung der Bilddarstellung führt, erfolgt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in der Bildverarbeitungseinheit 23 eine vorhergehende, rechnerische Entzerrung des Bildes, bei der die Projektion auf die halbkugelförmige Anzeigefläche 50 berücksichtigt wird.
In den Figuren 7a und 7b ist eine Anzeigefläche in eine erste Teilfläche 61. und eine zweite Teilfläche 62 aufgeteilt. In der Figur 7a ist eine Ansicht auf die Teilflächen 61 und 62 aus einer der Höhe der Instrumententafel 3 entsprechenden Betrachterhöhe dargestellt. In der Figur 7b ist eine Aufsicht aus der Position der Projektionseinheit 1 bzw. 10 dargestellt.
Auf die erste Teilfläche 61 ist ein Bild für einen Fahrer und auf die zweite Teilfläche 62 ein Bild für einen
Beifahrer projizierbar, so dass unterschiedliche Bilder für den Fahrer bzw. den Beifahrer angezeigt werden können. Neben einer in der Figur 7a bzw. 7b dargestellten Ausführung von Teilflächen mit einer dreieckigen Grundfläche ist auch möglich, Teilflächen mit einer rechteckigen oder trapezförmigen Anzeigefläche vorzusehen bzw. die Teilflächen beanstandet auszuführen.
In der Figur 8a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung dargestellt, bei der das auf eine Anzeigefläche 4 projizierte Bild durch die J Anzeigefläche 4 in Richtung der Windschutzscheibe 8 umgelenkt wird. Auf der Windschutzscheibe 8 ist eine teilreflektierende Schicht 70 vorgesehen, durch die das Licht in Richtung des Beobachters 7 umgelenkt wird. Durch die Reflexion auf die teilreflektierende Schicht 70 entsteht für einen Beobachter ein virtuelles Bild, das einem Beobachter auf der dem Beobachter abgewandten Seite der Windschutzscheibe 8 liegend erscheint. Ferner ist es möglich, eine Schicht zu verwenden, die nur Licht einer vorgegebenen Polarisationsrichtung des Lichtstrahls 6, das von der Anzeigefläche 4 reflektiert wird, reflektiert und zu einem Beobachter umlenkt. Eine Polarisationsrichtung des von der Prokjektionseinheit 1 bzw. 10 abgestrahlten Lichts ist hierbei an die Polarisationsrichtung der teilreflektierenden Schicht anzupassen bzw. umgekehrt. In einem in der Figur 8a nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, vollständig auf eine teilreflektierende Schicht zu verzichten und ein Bild lediglich durch eine Reflexion an der Windschutzscheibe 8 zu erzeugen. Die Anzeigefläche 4 ist bei dem in der Figur 8a dargestellten Ausführungsbeispiel in der Weise ausgeführt, dass möglichst viel Licht in Richtung der reflektierenden Fläche 70 und möglichst wenig Licht zu einem Beobachter direkt umgelenkt wird, um eine möglichst hohe Helligkeit des virtuellen Bildes zu erreichen. Die Anzeigefläche kann eine lichtbeugende, lichtbrechende, reflektierende oder lichtstreuende Struktur sowie eine Kombination dieser Strukturen aufweisen.
In der Figur 8b ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine solche Struktur dargestellt. Ein Lichtstrahl 6 trifft auf die Anzeigefläche 4 auf, die aus einer ersten Schicht 81 und einer zweiten Schicht 82 gebildet ist. Die Grenzfläche zwischen der ersten Schicht 81 und der zweiten Schicht 82 ist durch Sägezähne 83 gebildet. An einer Grenzschicht von der ersten Schicht 81 zu der zweiten Schicht 82 kommt es aufgrund unterschiedlich gewählter Brechungsindizes zu einer Totalreflexion des Lichtstrahls 6 an der Grenzfläche zwischen der ersten Schicht 81 zu der zweiten Schicht 82. Hierdurch ist eine gerichtete Lichtumlenkung in Richtung eines Betrachters bzw. je nach Ausrichtung der Sägezähne 83 in Richtung der reflektierenden Schicht 70 möglich. Die erste Schicht 81 und die zweite Schicht 82 sind dabei vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial ausgeführt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Struktur holografisch z.B. mittels Laserlicht in die zweite Schicht 82 eingebracht. Anstelle der in der Figur 8b gezeigten Sägezähne sind auch symmetrisch ausgestaltete Prismen oder andere Strukturen möglich, z.B. die Ausführung als eine Fresnellinse. Prismen- bzw. Sägezahnstrukturen können in einem weiteren Ausführungsbeispiel auch im Spritzgussverfahren an eine Anzeigenflächenoberfläche angebracht werden.

Claims

Ansprüche
1. Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug mit einer Projektionseinheit (1, 10) und mit einer Anzeigefläche (4), wobei die Projektionseinheit (1, 10) an einem Fahrzeugdach (2) und/oder an einem Innenspiegel (11) des Fahrzeugs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass von der Projektionseinheit (1, 10) ein reelles Bild auf die Anzeigefläche (4) projizierbar ist.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigefläche (4) zusätzlich zu einer Windschutzscheibe (8) an dem Fahrzeug angeordnet ist, vorzugsweise benachbart zu der Windschutzscheibe an einer Instrumententafel (3) des Fahrzeugs.
3. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anzeigeflache (4) eine Strukturierung (83) angeordnet ist und dass durch die Strukturierung (83) projiziertes Licht umlenkbar ist.
4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das projizierte Licht in Richtung eines Betrachters (7) umlenkbar ist
5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu der Anzeigefläche (4) eine reflektierende Fläche (70) angeordnet ist und dass das projizierte Licht auf die reflektierende Fläche (70) umlenkbar ist.
6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung als eine Aufrauung der Anzeigefläche ausgebildet ist.
7. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anzeigefläche (4) eine Schicht (82) mit einer holografisch eingebrachten Struktur angeordnet ist.
8. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anzeigefläche (4) eine Oberfläche (81) mit einer Prismenstruktur und/oder einer Sägezahnstruktur (83) angeordnet ist.
9. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigefläche (50) halbkugelformig ausgebildet ist.
10. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine erste Teilfläche (61) der Anzeigefläche ein erstes Bild und dass auf eine zweite Teilfläche (62) der Anzeigefläche ein zweites Bild projizierbar ist.
11. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinheit (1, 10) ein Videoprojektor ist.
12. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle der Projektionseinheit eine Laserstrahlerzeugungseinheit (31, 32, 33) ist.
13. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Projektionseinheit (1, 10) bewegliche Spiegel (51, 52, 53) angeordnet sind und dass das Licht der Laserstrahlerzeugungseinheit (31, 32, 33) durch die beweglichen Spiegel (51, 52, 53) ablenkbar ist.
14. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lichtquellen (31, 32, 33) unterschiedlicher Farbe in der Projektionseinheit angeordnet sind.
15. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg des projizierten Lichts von der Projektionseinheit (1, 10) zu der Anzeigefläche (4) zumindest ungefähr parallel zu einer Windschutzscheibe (8) des Fahrzeugs ist.
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