WO2007045441A1

WO2007045441A1 - Fahrzeugscheibe aus kunststoff mit blickwinkel-umlenkung

Info

Publication number: WO2007045441A1
Application number: PCT/EP2006/010012
Authority: WO
Inventors: Alfred Hofrichter
Original assignee: Freeglass Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2007-04-26
Also published as: DE202005021792U1; DE102005049703A1

Abstract

In einer Fahrzeugscheibe (5, 6) aus transparentem Kunststoff mit Blickwinkel-Lenkung durch eine unmittelbar in die Scheibe integrierte Licht brechende optische Einrichtung, mittels der der Durchsicht-Blickwinkel im Vergleich mit dem Durchsicht-Blickwinkel einer gewöhnlichen, an gleicher Stelle eingebauten Scheibe verändert ist, umfasst erfindungsgemäß die optische Einrichtung mindestens ein Prisma zum Erzeugen einer ersten (Vorzugs-)Brechrichtung der durchdringenden Lichtstrahlen und mindestens eine optisch mit dem Prisma in Reihe liegende Linse für eine noch weitere Brechung der durchdringenden Lichtstrahlen, und ist in die Kunststoff-Fahrzeugscheibe unmittelbar einstückig eingeformt oder eingebracht.

Description

Fahrzeuαscheibe aus Kunststoff mit Blickwinkel-Umlenkunq

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugscheibe mit Blickwinkel-Umlenkung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Es ist allgemein bekannt, dass auf Fahrzeug-Heckscheiben vor allem von Steilheck-Fahrzeugen Folien mit Fresnel-Linsen aufgeklebt werden können, um dem Fahrer beim Rückwärtsfahren, vor allem beim Einparken, eine bessere Erkennung des rückwärtigen Abstandes von anderen Fahrzeugen oder sonstigen Hindernissen zu ermöglichen.

DE 33 03 982 A1 beschreibt eine modifizierte Heckscheibe mit Sichtwinkel-Aufweitung. Anstelle einer Fresnel-Linse wird dort die Ausbildung einer Stufenlinse vorgeschlagen, die gleich bei der Herstellung der Glasscheibe in diese integriert werden könne.

DE 35 20 593 A1 beschreibt eine Heckscheibe mit einer aus gleichem Grund integrierten konkaven, sphärischen oder sphärisch-konkaven Linse.

JP 11245659 A (Abstract) beschreibt ein auf eine Fensterscheibe aufgebrachtes Prisma zum Aufweiten des Blickwinkels durch diese Scheibe.

US 6,101 ,048 A beschreibt ein verhältnismäßig aufwändiges System von Spiegeln zur Verringerung seitlicher toter Winkel.

Aus DE 197 06 043 A1 ist es bekannt, dass man eine Linse in einer Fensterscheibe einer Fahrzeugtür im Bereich des Rückspiegels anordnen kann, um mittels der Linse den toten Winkel des Seitenspiegels zu beseitigen. Auch in diesem Dokument wird darauf hingewiesen, dass durch Integration von Linsen beispielsweise in die Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs für den Fahrer die Sicht nach hinten verbessert, insbesondere das für ihn einsehbare Sichtfeld vergrößert werden könne.

Es ist auch anderweitig bekannt, dass in Kunststoff-Fahrzeugscheiben Formelemente einstü- ckig eingebracht werden können, die mit Glasscheiben nicht realisiert werden können. Ein Beispiel dafür ist die hintere Seitenscheibe des „SMART" genannten Kleinstfahrzeugs, an die ein Ansatz eines Dachspoilers angeformt ist (vgl. auch EP 0 857 600 B1 ). Diese Scheibe hat jedoch in ihrem Durchsichtbereich keine besonderen optischen Eigenschaften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ausgehend von DE 197 06 043 A1 die Sicht aus Fahrzeugen zu verbessern, wobei ein großer Blinkumlenkwinkel in bestimmte Vorzugsrichtungen mit nur geringer Verzerrung erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen dieser Erfindung an.

Indem in eine Kunststoffscheibe für Fahrzeuge eine Kombination aus mindestens einem Prisma und mindestens einer Linse als Lichtstrahlen brechende oder umlenkende optische Einrichtung zum Lenken durchfallender Lichtstrahlen (und damit in Umkehrung des Blickfeldes des Fahr- zeugführers) als optische Einrichtung integriert wird, können solche Scheiben in Fahrzeugen übliche Glasscheiben ersetzen und mit einer neuen Funktionalität ergänzen. Unter „Lenken" ist neben „Umlenken" auch Aufweiten / Streuen, Verengen, Sammeln, Fokussieren und dgl. zu verstehen. Physikalisch exakt betrachtet werden natürlich stets die zu den Augen des Fahrers oder anderer durch die Scheiben blickender Fahrzeuginsassen gelangenden (von Objekten ausgestrahlten oder jedenfalls reflektierten) Lichtstrahlen umgelenkt etc.; dennoch wird im Folgenden auch gelegentlich von Sichtstrahlen oder Sichtumlenkung etc. die Rede sein.

Eine wesentliche Überlegung, die zu der erfindungsgemäßen optischen Addition eines Prismas und einer Linse führten, war, dass eine hinreichend starke (Zerstreuungs-)Linse allein, die eine starke Umlenkwirkung hat, eine große Brennweite haben muss, und damit aber auch eine star- ke optische Verzerrungswirkung. Ein Prisma allein dagegen hat keine Streuwirkung und würde womöglich nicht die erforderliche Breite des abgelenkten Sichtfeldes verfügbar machen können.

Die meisten Anwendungsfälle für solche Fahrzeugscheiben (Rangierhilfen) haben aber eine Vorzugsrichtung für die Blickwinkel-Erweiterung, meist zum Boden und/oder zu einem bestimmten Teil des Fahrzeugumrisses (Stoßfänger, direkt nicht einsehbare Eckbereiche). Hier lässt sich durch Verwenden eines Prismas eine erste Lichtbrechungsstufe in diese Vorzugsrichtung erzielen, die dann durch eine (Weitwinkel- oder Zerstreuungs-)Linse noch aufgeweitet werden kann. Diese Linse kann aber infolge der Reihenschaltung mit dem Prisma eine kleinere Brennweite haben. Dies wiederum ermöglicht bei sehr starker Blickwinkel-Umlenkung eine deutlich weniger verzerrte Wahrnehmung, als es allein mit einer Linse mit großer Brennweite möglich wäre.

Die optische Einrichtung selbst, eine mit einer Linsenoptik kombinierte Prismenform, kann in Flachbauweise in die Scheibe integriert sein. Als Bauformen können Fresnel-Linsen und Fres- nel-Prismen oder Linsenarrays, insbesondere hexagonaler Natur, genannt werden. Die Einrichtung kann aber auch eine Verdickung oder Ausbuchtung der Scheibe abweichend von der plan- parallelen reinen Fensterscheibe bilden. Schließlich ist es denkbar, in eine solche Kunststoffscheibe ein Hologramm (mit Mikroprismen, die holographisch in Folien oder unmittelbar in der Masse der Kunststoff-Fensterscheibe erzeugt werden könnten) unmittelbar zu integrieren.

Als körperliche Ausformungen kommen sowohl diskrete Formen in Frage, die trotz einstückiger Ausführung lokal wie an- oder aufgesetzt aus generell mit planparallelen Flächen ausgeführten Scheiben hervortreten, als auch mit fließenden Übergängen in den Scheibenkörper eingeformte Ausführungen. Sie können symmetrisch oder asymmetrisch sein, (bi)konkave oder (bi)konvexe Oberflächen oder Mischformen davon aufweisen. Es können beispielsweise auch geschwungene Prismen realisiert werden. Es kann von Vorteil sein, bei hinreichender Fläche einer solchen Fahrzeugscheibe ein Feld mit normaler Durchsicht beizubehalten und nur einen Teil der Fläche für die optische Sonderfunktion zu reservieren. Das Feld mit normaler Durchsicht würde vorzugsweise im oberen Bereich einer Seitenscheibe angeordnet, weil dort am ehesten Hindernisse in Augenhöhe des Fahrers (Passanten, Schilder, Laternenmasten etc.) wahrgenommen werden. Man kann in einer solchen optischen Misch-Konfiguration der Scheibe ferner bevorzugen, einen allmählichen Übergang zwischen der „Normalsichtzone" und dem Bereich der optischen Ablenkung vorzusehen, damit keine neuen toten Winkel entstehen. So kann beispielsweise am Rand oder Beginn der optischen Einrichtung zunächst eine ganz schwache Ablenkung und mit zunehmendem Abstand von der Normalsichtzone eine progressiv stärkere Ablenkung (Weitwinkelob- jektiv) vorgesehen werden. Doppelbilder sind dabei allerdings nach Möglichkeit zu vermeiden, um unnötiger Verwirrung beim Fahrzeugführer vorzubeugen. Sie werden sich je nach dessen Sitzposition aber nicht völlig ausschließen lassen, wenn man die Möglichkeiten der Erfindung zum Aufweiten von Sichtwinkeln in kritischen Bereichen konsequent nutzen will.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind dabei weniger bewegliche Türseitenscheiben als viel- mehr fest eingebaute Scheiben, die nicht im (seitlichen) Hauptsichtfeld des Fahrzeugführers liegen. Besonders vorteilhaft lassen sich Dreiecksscheiben in Türen oder sonstige kleine Fensterscheiben an Fahrzeugseiten oder -ecken in erfindungsgemäßer Weise nutzen. Das beim Durchblicken dieser Scheiben verfügbare Sichtfeld kann beträchtlich vergrößert werden, selbst wenn sie aus stilistischen Gründen noch weitere Sichteinschränkungen haben. Solche kleinen Sichtscheiben werden schon bei aktuellen Fahrzeugen sehr häufig gerade zu dem Zweck eingesetzt, die Sicht durch die Tragsäulen von Fahrzeugkarosserien möglichst wenig einzuschränken, beispielsweise unmittelbar vorn an der Windschutzscheibe (A-Säule) oder auch im hinteren Bereich (C- oder D-Säule). Sie haben aber bislang keine besonderen optischen Eigenschaften, sondern werden als planparallele Fensterscheiben ausgeführt, ggf. mit aufgedruckten opaken Rahmen. Letztere dienen in der Regel zum Kaschieren von Befestigungsmitteln (Kleberaupen, Halteklammern). Bei Scheiben mit optischen Einrichtungen gemäß der Erfindung sind die besagten Rahmen natürlich sorgfältig abzustimmen, so dass sie die gewünschten optischen Eigenschaften nicht beeinträchtigen.

Eine erfindungsgemäße optische Einrichtung ließe sich auch in die schon erwähnte Seiten- scheibe mit Spoileransatz oder gleichartige Scheiben zusätzlich integrieren, indem das bei diesen vorgesehene Sichtfeld und/oder die daran angespritzten Rahmenteile genutzt werden, um Lichtstrahlen umzulenken. Eine erfindungsgemäße Seitenscheibe mit optischer Einrichtung könnte in diesem Kontext auch noch eine (ggf. direkt angeformte) Außenspiegel-Halterung um- fassen.

Es ist dabei nicht nur an die Sicht nach der Seite (zum Verringern toter Winkel) gedacht, sondern auch an die bessere Sicht nach unten sowie nach vorn bzw. hinten, um eine Einparkhilfe zu geben. Damit können z. B. beim Rangieren spielende Kinder oder andere Hindernisse (Bordsteinkanten, Poller, Begrenzungssteine, Blumenkübel etc.), die nicht die Höhe der Fahrzeug- fenster-Unterkanten erreichen, erkannt werden. Bislang genügen auch bewusst tiefer als die anderen Seitenscheiben eingesetzte kleine Scheiben (bekannt beispielsweise in manchen Lastwagen-Türen) nicht, um bis zum Boden sehen zu können.

Ein weiterer denkbarer Einsatzort sind die Seitenflanken sogenannter Panoramascheiben, also Windschutzscheiben mit angesetzten Seitenflügeln, die in letzter Zeit wieder von Fahrzeug-De- signern bevorzugt werden.

Eine verzerrungsfreie Sicht durch diese optischen Einrichtungen muss nicht unbedingt gewährleistet sein, so lange der Zweck der Hinderniserkennung sicher erreicht wird. Grundsätzlich eignen sich erfindungsgemäß modifizierte Seitenscheiben für sämtliche Fahrzeugtypen mit feststehenden Scheiben. Insbesondere das Führen von Fahrzeugen mit großem Innenraum (Minivans, Vans, Lastwagen, Busse) und/oder hohen Gürtellinien (Fensterunterkanten) bzw. verhältnismäßig tiefer Sitzposition des Fahrers kann erleichtert werden.

Zur näheren Spezifikation der optischen Einrichtungen und / oder Elemente können folgende Aussagen gemacht werden.

Bei der Linsenstärke liegen die Brennweiten vorzugsweise zwischen -100 bis -800 mm, die bei Simulationen als brauchbare Werte ermittelt werden konnten. Solche Linsen weiten das Blickfeld auf, wobei allerdings bei sehr hohen Brennweiten zunehmend Verzerrungen auftreten.

Der Prismenwinkel, d. h. die Um- oder Ablenkung eines geraden Sichtstrahls, kann zwischen 5 und 50 ° liegen. Es wird angenommen, dass oberhalb von 50° die optischen Verzerrungen zu groß werden und kein sinnvolles Bild mehr erkennbar ist. Prismen und Linsen können nach vorne oder nach hinten gedreht bzw. orientiert werden, um eine zusätzliche Blicklenkung zu erzeugen; sie können aber auch gekrümmte Konturen haben und damit ebenfalls eine Weitwinkel-Optik erhalten.

Prismen und/oder Linsen können auf der Innen- oder auf der Außenseite der Scheibe positio- niert werden.

Linsen können konvex, oder bi-konvex ausgeführt sein, wobei ihre Wölbung nach außen oder innen gerichtet sein kann.

Wenn die erfindungsgemäße Scheibe eine dreidimensionale Ausbauchung aufweist, so kann diese grundsätzlich in Einbaulage der Scheibe außen oder zum Fahrzeuginnenraum hin liegen. Letztere Option hat den Vorteil, dass die Außenfläche aerodynamisch glatt bleibt und dass man die Ausbauchung innerhalb des Raums unterbringen kann, der ohnehin von umgebenden Karosseriebauteilen (Säulen, Fensterrahmen) umschrieben wird.

Mit innenliegenden Ausbauchungen oder Verschwenkungen einer Scheibenfläche kann ferner eine gezielte Auskopplung der mit der optischen Einrichtung gewonnenen zusätzlichen optischen Informationen über die Fahrzeugumgebung möglichst gezielt in Richtung des Blick- oder Sichtbereichs des Fahrzeugführers optimiert werden.

Ferner lassen sich mit Scheiben, die optische Einrichtung der hier beschriebenen Art umfassen, ggf. auch solche Bereiche noch nutzen, in denen die betreffenden Scheiben Karosserieholme oder -Säulen außenseitig überdecken. In diesen Bereichen sind die Scheiben zwar häufig nicht durchsichtig (opak eingefärbt, bedruckt oder hinterspritzt). Dennoch kann man eine Sichtlenkung durch diesen Scheibenbereich so konzipieren, dass sie von der (auf der Scheibeninnenseite befindlichen) opaken Färbung nicht beeinträchtigt wird. Hierbei kann es erforderlich sein, diese Scheibe nach außen etwas auszubeulen, bzw. eine relativ dicke freie Stirnkante vorzuse- hen. Je nach Einbauumgebung kann dabei auch eine frei liegende Stirnkante der Scheibe einen Teil der optischen Einrichtung, z. B. ein Fresnel-Prisma, mit einer geeigneten Oberflächenstruktur bilden. Solche Lösungen bieten sich insbesondere für Fahrzeuge mit sogenannter „flush"- Verglasung an, in der die Scheibenflächen an sich möglichst glatt in die Karosserieflächen übergehen. Die erfindungsgemäße Scheibe kann ferner wenigstens bereichs- oder teilweise als Lichtleiter fungieren, in dem Lichtstrahlen auf eine Einkoppelfläche oder Stirnkante auftreffen, ein Stück weit in dem Scheibenkörper geleitet werden und auf einer (inneren) Scheibenfläche ausgekoppelt werden. Dabei kann die Einkoppelfläche oder die Stirnkante selbst eine Linse bilden.

Es versteht sich, dass solche Strukturen auch in hinteren Seitenscheiben z. B. als Einparkhilfe, oder zur Verringerung des toten Winkels von Nutzen sein werden.

Solche optischen Einrichtungen können auch als eigene zusätzliche Scheibe in das Fahrzeug eingebaut werden, zum Beispiel als weitere Fensteröffnung im Bereich einer der seitlichen Säulen (A-, B-, C- oder D-Säule). Die erfindungsgemäß ausgeführten Fensterscheiben können auch mit einer Blendenvorrichtung (mechanische Klappe oder elektrochrome Eintrübung) verbunden sein, die die Durchsicht durch das betreffende Fenster unter bestimmten Bedingungen verhindert. Eine solche Bedingung kann z. B. eine oberhalb eines Grenzwertes liegende Fahrgeschwindigkeit sein, bei der aller Wahrscheinlichkeit nach eine Sichtwinkel-Aufweitung nicht benötigt wird. Damit kann vermieden werden, dass ein Fahrzeugführer unnötige optische Informationen erhält. Eine solche Abblendoder Abschatteinrichtung kann ggf. nur dem Bereich der optischen Einrichtung zugeordnet werden, sofern diese nur eine Teilfläche des Durchsichtbereichs der Scheibe einnimmt.

Darüber hinaus kann es sinnvoll sein, ein mit erfindungsgemäßen Scheiben ausgestattetes Fahrzeug auch mit Lichtquellen zu versehen, welche den Boden an den Fahrzeugseiten zusätzlich beleuchten und damit die Wahrnehmung von Hindernissen mithilfe der optischen Einrichtungen auch in dunkler Umgebung (Nacht, Parkhäuser, Garagen, ...) verbessern.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschrei- bung hervor. Die Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Seitenscheiben, ohne andere Scheiben damit ausschließen zu wollen. Die Erfindung kann selbstverständlich bei beliebigen Fahrzeugscheiben, insbesondere auch bei Heckscheiben, angewendet werden.

Es zeigen in schematischer und nicht maßstäblicher Darstellung

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein in Umrissen gezeigtes Fahrzeug zur Verdeutlichung von mögli- chen Sichtwinkel-Aufweitungen in Seitenfenstern nach vorn und/oder hinten in vertikaler Projektion auf den Boden;

Fig. 2 eine Frontalansicht eines in Umrissen gezeigten Fahrzeugs in der Fahrebene zur Verdeutlichung von möglichen Sichtwinkel-Aufweitungen in Seitenfenstern zum Boden hin; Fig. 3 eine Ansicht einer Seitenscheibe, deren Sichtfeld durch einen Spiegelfuß vermindert ist und die in einem an den Spiegelfuß angrenzenden Bereich mit einer optischen Einrichtung zur Sichtwinkelaufweitung versehen ist;

Fig. 4 eine Seitenscheibe mit einer sichelförmigen Prismen- und Linsenstruktur;

Fig. 5 eine Ansicht eines möglichen Einbaufalls einer Seitenscheibe mit optischer Einrich- tung im Detail;

Fig. 5a ein Detail aus Fig. 5 in einer geklappten Ansicht;

Fig. 6a und 6b die additive Brechwirkung von optisch hintereinander geschalteten Prismen und Linsen; Fig. 7a und 7b Fotos aus einem realen, zu Versuchszwecken verwendeten Fahrzeug, einmal mit einem Blick durch eine serienmäßige vordere kleine Seitenscheibe, einmal durch eine erfindungsgemäß modifizierte Seitenscheibe.

Gemäß Fig. 1 ist ein Fahrzeug 1 (Einvolumen-Karosserie mit steiler Fronthaube und steilem Heckabschluss) mit einer Windschutzscheibe 2, einer Heckscheibe 3 und einem Band 4 von Seitenscheiben ausgestattet. Karosseriedetails wie Grill, Leuchten und weitere Teile wie Scheibenwischer, Außenrückblickspiegel etc. sind vereinfachend weggelassen. Auf beiden Längsseiten befinden sich jeweils im Übergang zwischen der Windschutzscheibe 2 und dem Band 4 vordere Seitenscheiben 5 (an der sogenannten A-Säule) und im Übergang zwischen dem Band 4 und der Heckscheibe 3 hintere Seitenscheiben 6 (zwischen C- und D-Säule). Bei den vorderen Seitenscheiben 5 kann es sich um Seitenscheiben im konventionellen Sinn oder auch um an die Panorama-Windschutzscheibe 2 angesetzte Flügelscheiben handeln.

Die aus Kunststoff bestehenden Seitenscheiben 5 und 6 sind jeweils mit optischen Einrichtungen kombiniert, welche den Sichtwinkel oder Sichtbarkeitswinkel durch diese flächenmäßig eher kleinen Scheiben stark erweitern oder aufspreizen, ähnlich wie bei einem Weitwinkelobjektiv, jedoch mit ausgewählten und durch Reihenschaltung von Prismen und Linsen vorgegebenen Brechungs-Vorzugsrichtungen. In Fig. 1 sind diese erweiterten Sichtbereiche (Doppelpfeile) in der vertikalen Projektion auf den Boden durch von den Seitenscheiben 5 und 6 ausgehende Linien schematisch angedeutet und eingegrenzt. Der Verlauf dieser Grenzlinien sowie die Gra- dienten der Steigungen dazwischen liegender Sichtlinien hängen vollständig oder hauptsächlich von der individuellen Gestaltung der optischen Einrichtung ab und kann somit fahrzeug- und scheibenspezifisch und nach Kundenwünschen in weiten Grenzen verändert und eingestellt werden.

In Richtung des Kopfes des Fahrzeugführers weisende Pfeile deuten die Umlenkwinkel der Lichtstrahlen in den optischen Einrichtungen der Scheiben 5 und 6 an.

Man kann auch vorsehen, dass Überdeckungen der aufgeweiteten Sichtwinkel durch die Seitenscheiben 5 und/oder 6 mit den Sichtwinkeln durch die anderen Scheiben vermieden werden, um Doppelbilder zu vermeiden. Jedoch lassen sich durch Dachsäulen verursachte „blinde Flecken" auf diese Weise minimieren. Es sei angemerkt, dass die dreidimensional verteilte Gesamtschar der Licht- oder Sichtstrahlen, die durch eine Scheibe dringen, von einer räumlichen Hüllkurve umschrieben ist, die in dieser vereinfachten Zeichnungsform nicht darstellbar ist.

Abweichend von der vereinfacht symmetrischen Ausführung in Fig. 1 können selbstverständlich auch Anpassungen an die Position des Fahrers im jeweiligen Fahrzeug, insbesondere nach Links- oder Rechtssteuerung, realisiert werden. In dem hier skizzierten Fahrzeug sitzt der Fahrer, dessen Kopfposition durch einen Kreis F angedeutet ist, in Fahrtrichtung auf der linken Seite. Eine Sichtwinkelaufweitung insbesondere nach unten wird dann auf der rechten (Beifahrer-) Seite dringlicher sein als auf der linken Seite. Hinsichtlich der vom jeweiligen Fahrer bestimm- ten Sitzposition (z. B. was Längs- und Höhenverstellung sowie Lehnenneigung angeht) sind fest eingebaute Scheiben natürlich nicht flexibel. Es müssen somit bei der Auslegung der jeweiligen optischen Einrichtungen in den Seitenscheiben Kompromisse gefunden werden, die es einem Großteil der Fahrzeugführer erlaubt, von den optischen Einrichtungen in den Seitenscheiben den größtmöglichen Nutzen zu ziehen. Jeder Nutzer wird aber ausgleichende Kopf- und Körper- bewegungen in Kauf nehmen, die bei Rangier- und Einparkvorgängen ohnehin der Normalfall sind.

Fig. 2 veranschaulicht als Frontalansicht des Fahrzeugs 1 die Dimension der Sichtwinkel-Aufweitungen in der Vertikalen. Hier ist wiederum der Kopf des links sitzenden Fahrers F angedeutet, und auf diesen weisende Pfeile deuten die Umlenkwinkel an. Überlagert zu der in Fig. 1 dar- gestellten Aufweitung im horizontalen Sichtbereich kommt hier der Blicklenkung in die Tiefe zum Boden, über die Gürtellinie des Fahrzeugs hinweg bzw. um diese herum, besondere Bedeutung zu. Die Sichtwinkel bzw. die dieses Beispiel prägenden Verläufe der Lichtlenkung in den Seitenscheiben 5 sind hier jeweils durch eine Schar von Linien (lokale Sichtstrahlen) angedeutet. So weit die Sichtlinien sich mit undurchsichtigen Karosserieteilen überdecken, ist damit natürlich nicht die vertikale Ablenkung, sondern die in Fig. 1 gezeigte horizontale oder schräg nach unten vorn verlaufende Ablenkung angedeutet.

Durch gestrichelte Linien 5T ist etwa auf halber Höhe der vorderen Seitenscheiben 5 eine Aufteilung in einen „Normalsichtbereich" (obere Scheibenhälfte) und in den Bereich 5L der optischen Einrichtung angedeutet. Diese Aufteilung kann aber beliebig verschoben werden oder auch ganz entfallen. In diesen Fällen könnte einerseits die volle Scheibenfläche für die optische Einrichtung genutzt werden. Andererseits könnten die Teilungslinien auf beiden Seiten auf unterschiedlichen Höhen liegen. Die Linien 5T müssen bei realen Scheiben keine sichtbaren Kanten oder Unterteilungen darstellen. Vielmehr wird es bei den hier in Rede stehenden Kunststoffscheiben gelingen, einen unmerklichen Übergang in die Scheiben einzubringen, so wie es bei sogenannten Gleitsicht-Brillengläsern Standard ist.

Abweichend von der Darstellung ist es auch möglich, eine solche Aufteilung einer Seitenscheibe in anderen Formen vorzusehen, so dass beispielsweise die optische Einrichtung ein Feld inmitten der Scheibe einnimmt und darum herum ein Normalsichtbereich vorgesehen ist. Die Umschreibungslinie der optischen Einrichtung kann dabei auch beliebige, dem Zweck und der Funktion entsprechend ausgewählte Konturen umschreiben. Selbstverständlich kann die opti- sehe Einrichtung auch die volle Scheibenfläche einnehmen.

Man erkennt in Fig. 2 ohne weiteres, dass auf der Fahrerseite schon der Blick aus dem fahrer- seitigen Seitenfenster 5 im Normalsichtbereich einen deutlich weiteren Blickwinkel in der vertikalen Ausbreitung gewährt als der Blick aus dem anderen Seitenfenster 5. Diesen Sichtbereich kann der Fahrer F durch seitliches Annähern seiner Augen an die Scheibe noch erweitern. Dies gibt Anlass, die Sichtwinkelaufspreizung durch die optische Einrichtung der Scheibe 5 auf der Fahrerseite anders zu gestalten als auf der Beifahrerseite (angedeutet durch hier unterschiedliche Doppelpfeile).

Man erkennt, dass die Lichtlenkung der optischen Einrichtung beidseitig in unmittelbarer Nähe zur Linie 5T noch annähernd parallel zur „normalen" Sicht verläuft, und dann mit zunehmender Annäherung an die Unterkante der Seitenscheibe 5 immer stärker nach unten abweicht. Dies entspricht nebenbei auch der physikalischen und optischen Logik, dass nämlich beim Blick durch den unteren Scheibenbereich auch eher Einsicht auf unten liegende Bereiche und Gegenstände gewünscht ist. Ist (in Einbausituation der Scheibe) eine Sichtlenkung nach vorn bzw. nach hinten gewünscht, so kann man die optische Einrichtung natürlich auch in den vorderen bzw. den hinteren Teil der Scheibe integrieren und die Vorzugsrichtung der Lichtbrechung entsprechend orientieren.

Zwar wäre mit den hier in Rede stehenden optischen Einrichtungen grundsätzlich auch eine „Umkehr" oder Spiegelung der Blickrichtung möglich, doch könnte dies zu Verwirrung und damit mangelnder Akzeptanz der Fahrzeugnutzer führen. Man wird sich in der Regel mit den Funktionen eines Weitwinkelobjektivs, ggf. auch einer (zusätzlichen) Vergrößerungsoptik für besonders interessierende Gesichtsfelder, begnügen. Bei manchen Fahrzeugformen kann es gelingen, den Fahrzeugführer mit einer geschickten Auslegung der optischen Einrichtung eine vordere oder hintere Fahrzeugecke oder -kante direkt sehen zu lassen und ihn damit beim Ein- oder Ausparken unmittelbar zu unterstützen. Dies wird vor allem bei Einvolumenkarosserien (z. B. „Minivans") möglich sein, da diese keine ausgeprägten Motor- oder Gepäckraumhauben haben und ein direkter Sichtkontakt auf die (Stoßfänger-) Ecke über die Seitenscheibe nicht durch weitere Karosserieteile behindert wird.

Die Fig. 3 zeigt schematisch eine Dreieck-Seitenscheibe in der Draufsicht. An ihrer Basis ist ein Spiegelfuß 7 eines im Weiteren gestrichelt angedeuteten Außenrückblickspiegels 8 angebaut.

Wieder ist mit einer Linie 5T eine Aufteilung der Scheibe in den (oberen) Normalsichtbereich und den Bereich 5L der optischen Einrichtung angedeutet. Im oberen Bereich ist die Durchsicht durch den Spiegel 8 kaum beeinträchtigt. Die ohnehin durch den Spiegelfuß verkleinerte Fläche im unteren (Basis-)Bereich 5L kann nun mithilfe einer optischen Einrichtung gemäß der Erfin- düng besser genutzt werden. Fig. 4 zeigt eine weitere Dreieck-Seitenscheibe 5 -ohne Spiegelfuß- mit einer einstückig (im Spritzgießverfahren) angeformten sichelförmigen Linsen-Prismenstruktur 9. Letztere hat eine geschwungene Außenkante, die zum Sammeln des einfallenden Lichts dient - oder umgekehrt zum Streuen der Sichtstrahlen des Fahrers, der von innen in diese Scheibe und die Linsen-Pris- menstruktur blickt, entsprechend den fächerartig eingezeichneten Pfeilen. Diese sind, Einbau der Linsen-Prismenstruktur in einer vorderen Seitenscheibe angenommen, im Wesentlichen nach unten und nach vom-unten gerichtet und ermöglichen eine Erkennung von direkt unterhalb der Fensterunterkante befindlichen Hindernissen. Dies ist also eine Weitwinkel-Optik mit starker Umlenkung. Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer (hinteren) Seitenscheibe mit einer optischen Einrichtung 9'. Man erkennt in der Draufsicht (in aufgeschnittener Einbaulage von oben gesehen) die auf zwei innen liegende Karosseriesäulen 10 und 11 außen aufgeklebte Seitenscheibe 5. Im Bereich der Klebestellen ist die Scheibe 5 mit einer opaken Beschichtung oder Hintersprit- zung 12 versehen. Sie hat eine frei liegende Stirnkante 5A, an die in diesem Ausführungsbei- spiel eine Heckscheibe 13 über Eck anschließt. Die freie Stirnkante bildet damit einen Abschnitt im Höhenverlauf einer hinteren Karosserieecke. Sie fügt sich harmonisch in diese Einbauumgebung ein.

In die Seitenscheibe 5 ist eine optische Einrichtung 9' integriert, welche eine Sichtlenkung durch die frei liegende (hintere) Kante der Scheibe 5 sowie ggf. auch durch eine freie Unterkante 5B ermöglicht. Ein denkbarer Lichtstrahlverlauf ist durch eine Kette aus drei Pfeilen angedeutet, von denen einer innerhalb des Scheibenkörpers etwa parallel zu den Scheiben-Außenflächen wie in einem Lichtwellenleiter verläuft. Man erkennt, dass dieser Lichtstrahlverlauf von der opaken Beschichtung 12 unbeeinträchtigt bleibt. Der Fahrzeugführer kann damit im Ergebnis um die Säule 10 herum oder an dieser vorbeischauen. Die optische Einrichtung 9' dieser Scheibe 5 ist ohne erkennbare diskrete Elemente in den Scheibenkörper so eingeformt, dass gleitende Übergänge von den parallelen Scheibenflächen (im vorderen Teil an der Säule 11 ) zu den aufgedickten Stirnkanten 5A und 5B vorliegen.

Der Scheibenkörper bildet in einem Abschnitt einen Lichtwellenleiter, und auf der Innenfläche der Scheibe ist eine zum Auskoppeln dieser Lichtstrahlen geeignete optische Einrichtung (Fres- nel-Prisma) angeordnet. Dagegen ist die Stirnfläche der Scheibe in geeigneter Weise gekrümmt, um eine Zerstreuungslinse bzw. eine Weitwinkeloptik zu bilden.

Abweichend von der Darstellung kann natürlich die Innenfläche der Seitenscheibe 5 in diesen Fällen so gekrümmt oder ausgebaucht sein, dass eine Auskopplung der „zusätzlichen Sichtinformationen" in Richtung des Blickbereichs des Fahrzeugführers maximal unterstützt wird.

Dazu kann man beispielsweise, wie gestrichelt angedeutet, eine Ausbauchung oder Ver- schwenkung 5C der inneren Scheibenfläche vorsehen, welche eine optimale Auskopplung der durch Pfeile angedeuteten Lichtstrahlen in Richtung des Fahrzeugführers unterstützen kann. Erkennbar passt sich diese Ausbauchung 5C in den Raum zwischen den Karosseriesäulen 10 und 11 ein und erhebt sich nicht sonderlich weit in den Fahrzeuginnenraum.

Fig. 5a zeigt ergänzend einen denkbaren Strahlverlauf durch die freie Unterkante 5B der Seitenscheibe, wobei mit 1 die unterhalb der Scheibe 5 nach unten verlaufende Außenhaut des Fahrzeugs bezeichnet ist. Man erkennt, dass zusätzlich zu oder auch anstelle der Blinklenkung durch die freie hintere Stirnkante 5A auch eine Blicklenkung nach unten (um die „Gürtellinie" des Fahrzeugs herum) mit einer solchen mehr oder weniger über die Außenhaut auskragenden Unterkante 5B möglich ist. Solche Lösungen können parallel zu oder anstelle von Lösungen gemäß Fig. 3 oder 4 eingesetzt werden, sofern die freien Kanten der Scheibe hinreichend große Sichtfelder ermöglichen. An solchen Einbaustellen wie hier dargestellt lassen sich aber durch- aus Stirnkantendicken von 2 bis 3 Zentimetern realisieren, ohne das Design des Fahrzeugs allzu sehr zu beeinträchtigen. Damit wäre schon eine gewisse Orientierung nach hinten oder vorn und unten möglich.

Beiden freien Stirnkanten 5A und 5B ist gemeinsam, dass sie Einkoppelflächen für den Lichteinfall bilden. Sie können zu diesem Zweck mit geeigneten Oberflächenstrukturen (Fresnel-Struk- turen) ausgestattet werden, um den Einkopplungswinkel gezielt zu beeinflussen und die optische Wirkung zu optimieren.

Fig. 6a und 6b zeigen im Vergleich zweier möglicher Ausführungsformen schematisch die additive optische Wirkung von Prismen und Linsen, die optisch hintereinander geschaltet sind. Gemäß Fig. 6a ist der gesamte Querschnitt einer transparenten Kunststoffscheibe 5 prismatisch, und eine konvexe (Streu-)Linse 9" tritt aus einer der beiden Hauptflächen dieser Scheibe 5 hervor oder ist an diese angeformt.

Gemäß Fig. 6b ist im Bereich 5L der optischen Einrichtung auf einer der Hauptflächen (links) einer transparenten Kunststoffscheibe ein Fresnel-Prisma 5FP und auf der gegenüberliegenden Hauptfläche (rechts) eine Fresnel-Linse 5FL angeordnet. Beide zusammen ergeben eine starke Umlenkung von Sichtstrahlen. Das Prisma 5FP erzeugt eine gleichbleibende Lichtbrechung in eine Vorzugsrichtung (nach unten). Die Linse weitet oder fächert diese Lichtbrechung noch weiter auf. Diese Auffächerung geschieht entsprechend der in Fig. 4 gezeigten Auffächerung vorzugsweise auch aus der Zeichnungsebene der Fig. 6b hinaus bzw. in diese hinein.

Aus der rein schematischen Andeutung von Brechungen von Lichtstrahlen in den Fig. 6a und 6b erkennt man, dass in beiden Fällen das Prisma eine parallele Brechung sämtlicher Strahlen in eine einheitliche Vorzugsrichtung bringt, während die Linse für die Aufweitung oder Auffächerung des Blickwinkels (bzw. für das Einsammeln von nicht-parallelen Lichtstrahlen aus einem für den Fahrzeugführer vergrößerten Sichtbereich) zuständig ist. Fig. 7a und 7b zeigen anhand eines realen Fahrzeugs, das zwischen Windschutzscheibe und Türseitenscheibe (im Bereich der A-Säule) eingebaute kleine Seitenscheiben hat, Gegenüberstellungen von Durchsichten durch die serienmäßige Seitenscheibe 5 (oben) und durch eine erfindungsgemäß (vollflächig) modifizierte Seitenscheibe 5' (unten), jeweils auf der Beifahrerseite. Es ist offensichtlich eine große Aufweitung des Gesichtsfeldes selbst bei relativ geringer Ge- samtfläche der Scheibe 5 möglich. Bei dem Versuchsmuster 5' wurden aber auch noch nicht die vollen optischen Möglichkeiten der Sichtwinkel-Lenkung ausgereizt. Vorstellbar sind jedoch optische Einrichtungen, die ohne allzu starke Verzerrung des Bildes es dem Fahrzeugführer ermöglichen, den Boden, auf dem das Fahrzeug steht, seitlich bis nahe an die Reifen zu sehen oder wenigstens Hindernisse grob und eindeutig wahrnehmen zu können.

Claims

Patentansprüche

1. Fahrzeugscheibe (5, 6) aus transparentem Kunststoff mit Blickwinkel-Lenkung durch eine unmittelbar in die Scheibe integrierte Licht brechende optische Einrichtung, mittels der der Durchsicht-Blickwinkel im Vergleich mit dem Durchsicht-Blickwinkel einer gewöhnlichen, an gleicher Stelle eingebauten Scheibe verändert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung mindestens ein Prisma zum Erzeugen einer ersten Brechrichtung der durchdringenden Lichtstrahlen und mindestens eine optisch mit dem Prisma in Reihe liegende Linse für eine noch weitere Brechung der durchdrin- genden Lichtstrahlen umfasst und in die Kunststoff-Fahrzeugscheibe unmittelbar einstückig eingeformt oder eingebracht ist.

2. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung die volle Fläche oder eine Teilfläche (5L) der Scheibe (5, 6) einnimmt.

3. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die optische Einrichtung in einer in Einbaulage unteren Teilfläche der

Scheibe (5, 6) angeordnet ist.

4. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung in einer in Einbaulage hinteren Teilfläche einer hinten eingebauten oder in einer in Einbaulage vorderen Teilfläche einer vorn eingebau- ten Seitenscheibe angeordnet ist.

5. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als rückwärtige Scheibe des Fahrzeugs vorgesehen ist, in welche die optische Einrichtung mit bevorzugter Blickrichtung zum Fahrbahnboden hin angeordnet ist.

6. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung eine Fresnel-Linse, ein Fresnel-Prisma, Linsen- arrays, insbesondere hexagonaler Natur und/oder holographisch erzeugte Mikropris- men umfasst, die insbesondere zum gerichteten Ein- und Auskoppeln von Lichtstrahlen in den Körper der Scheibe vorgesehen sind.

7. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung körperliche Ausbuchtungen (5C) der Scheiben- fläche umfasst.

8. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (9) als diskretes Element in einer Fläche der Scheibe erkennbar ist.

9. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (9') mit glatten Übergängen in eine

Fläche der Scheibe eingeformt ist.

10. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil einer Stirnkante (5A, 5B) der Scheibe (5) einen Teil einer optischen Einrichtung (9') bildet oder umfasst.

11. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Einbaustellung hinten liegende Stirnkante und / oder eine in Einbaustellung unten liegende Stirnkante einen Teil einer optischen Einrichtung, insbesondere eine Einkoppelfläche, bilden.

12. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Körpers der Scheibe als Lichtwellenleiter mit in diesem Bereich annähernd parallel zu den Außenflächen der Scheiben verlaufenden Lichtstrahlen zwischen einem Lichteintritt und einem Lichtaustritt ausgelegt ist.

13. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse oder Fresnel-Linse der optischen Einrichtung eine Brennweite von f < -100 hat, vorzugsweise zwischen -100 > f > -800.

14. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung eine Blickwinkel-Umlenkung in einem Bereich zwischen 0 und 50° umfasst.

15. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in ein und derselben optischen Einrichtung ein Bereich von Umlenkwinkeln umfasst ist, der abhän- gig von der Blickrichtung zwischen 0 und 50° variiert.

16. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch ein weiteres Funktions- oder Karosserieelement umfasst, insbesondere einen Spoileransatz und/oder eine Spiegelhalterung (7).

17. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass ihr ferner eine die Durchsicht zumindest durch die optische Einrichtung unter bestimmten Voraussetzungen sperrende Vorrichtung, wie eine Blende oder ein elektrisch steuerbares Element, zugeordnet ist.