WO2013068294A1 - Display mit einer virtuellen darstellung in mehreren ebenen - Google Patents

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WO2013068294A1
WO2013068294A1 PCT/EP2012/071609 EP2012071609W WO2013068294A1 WO 2013068294 A1 WO2013068294 A1 WO 2013068294A1 EP 2012071609 W EP2012071609 W EP 2012071609W WO 2013068294 A1 WO2013068294 A1 WO 2013068294A1
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display
image
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Andreas Deubzer
Pierre Henry
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Johnson Controls Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a display device with which information can be displayed in multiple levels.
  • the object is achieved with a display device having at least one imaging unit and at least one combiner, wherein the location of the imaging unit and / or the combiner is provided in a mobile location.
  • the present invention relates to a display device, for example a head-up display and / or an instrument display or an instrument panel with a plurality of displays, for example of a motor vehicle.
  • This display device has at least one first and preferably at least one second imaging unit, with each of which an image is generated.
  • the images of the imaging units can be in one
  • each imaging unit may be at least temporarily static or may change over time.
  • the light emitted by the respective imaging unit may differ in frequency and / or amplitude from the light of the other imaging unit.
  • the images emitted by the respective imaging unit may vary in scope and / or size.
  • the image of each imaging unit is in each case emitted onto a so-called combiner ("combiner")
  • the combiner is an optical
  • each imaging unit is assigned its own combiner.
  • the combiners are spaced from each other.
  • the images of the respective imaging unit are preferably projected in different, preferably virtual planes, one after the other, in particular with respect to the beam path.
  • Display device at least one imaging unit relative to another
  • each imaging unit of the display device is therefore changeable in its position, for example translationally displaceable and / or rotatable provided. In the translational displacement, the distance between the
  • the rotation can be done around one or more axes of rotation.
  • the movement of the imaging unit with a motor, in particular electromotive drive, in particular at least substantially continuously.
  • the engine has an encoder. Due to the signal of the encoder, a controller knows exactly in which position the respective imaging unit is located.
  • the imaging unit can also be driven by a piezomotor. By a movement of the imaging units, it is possible to change the plane in which the image of the imaging unit is visible.
  • the combiner preferably remains stationary or is also moved, as described below.
  • the combiner is changeable in its position during operation of the display device, in particular relative to an imaging unit,
  • the distance between the imaging unit and the combiner is preferably changed, particularly preferably parallel to the beam path.
  • the rotation can be done around one or more axes of rotation.
  • the movement of the combiner is carried out with a motor, in particular electromotive drive, in particular at least substantially continuously.
  • the engine has an encoder. Because of the encoder's signal, a controller knows exactly where the combiner is located.
  • the combiner can also be powered by a piezomotor. It is by a movement of the combiner For example, it is possible to change the plane in which the image of the imaging unit is visible.
  • the imaging unit preferably remains stationary or, as described above, also moved.
  • the display device comprises at least a first and a second imaging unit, of which at least one, preferably both, is / are provided in a mobile manner.
  • the distance between the two imaging units can be changed by the respective combiner.
  • the location of the first and second imaging units is variable relative to each other, i. H. at least one imaging unit is provided spatially variable.
  • the location of at least one imaging unit relative to the combiner is variable.
  • the display device preferably has more than two imaging units, to which a combiner is particularly preferably assigned in each case.
  • Each imaging unit is preferably provided in a mobile location.
  • the display device has at least two combiners.
  • one combiner is assigned in each case to an imaging unit.
  • at least two combiners are provided differently from each other.
  • the combiners are shaped differently, in particular one flat and one curved.
  • the combiners differ in their translucency and / or in their light reflection properties.
  • the light frequency which is at least partially transmitted and / or at least partially reflected by the respective combiner, is at least partially different in the combiners.
  • each combiner is provided in its position, in particular relative to an imaging unit and / or to another combiner, changeable, for example translationally displaceable and / or rotatable, during operation of the display device.
  • the display device is a head-up display or a head-down display, i. a display in which the driver must at least partially take his eyes off the road to view the display device.
  • the display device is an instrument display, which is particularly preferably part of an instrument panel.
  • a real image plane is provided, on which, for example, at least one symbol, a scale, and / or a pointer is arranged.
  • this real image plane is substantially transparent.
  • it is a disc, in particular a plastic disc.
  • the real image plane is a display, for example an LCD, an LED or an OLED display, which is connected, for example, to a computer means.
  • the real image plane can also be an analogue representation as in a conventional instrument cluster. This real image plane is preferably not transparent.
  • the sole FIGURE 1 shows the display device 1 according to the invention, here a
  • the display device 1 may also be a head-up display (HUD) or a head-down display (HDD).
  • This display device 1 has a first
  • both imaging units 2, 3 can be changed between a first position 4, 6 and a second position 5, 7, for example
  • the imaging unit 2, 3 can alternatively or additionally also be rotated about one or more axes.
  • the respective imaging units 2, 3 are continuously displaceable between the two extreme positions 4, 5 and 6, 7.
  • the combiners can also be designed differently.
  • both combiners are at least partially translucent for certain light frequencies and / or at least partially reflective for specific light frequencies.
  • The, here curved, second combiner 9 generates in a second virtual plane 1 1 an image 15 of the image emitted by the second imaging unit 3 image.
  • the first combiner 8 here level, generates in a first virtual plane 10 an image 14 of the image emitted by the first imaging unit 2.
  • the virtual image 14 can be adjusted between two extreme positions 12, 13, preferably continuously. This makes it possible, for example, to place the image 15 of the second imaging unit 3 in front of or behind the image 14 of the first imaging unit 2, and vice versa.
  • Both images 14, 15 can also be projected into the same virtual image plane.
  • the display device preferably has a real image plane 16, here a transparent pane, on which, for example, symbols, a scale and / or a pointer can be arranged.
  • the virtual images 14, 15 of the first and / or the second imaging unit 2, 3 can be displaced relative to this image plane, ie, arranged relative to the viewer in front of or behind or on top of it. This makes it possible to display information on multiple levels 10, 1 1 and / or 16. In the event that certain information is particularly relevant, such as a warning, it can be displayed in the front-most level 12 and thus particularly visible to the user.
  • HUD head-up display

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, mit der Informationen in mehreren Ebenen dargestellt werden können.

Description

DISPLAY MIT EINER VIRTUELLEN DARSTELLUNG IN MEHREREN EBENEN
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, mit der Informationen in mehreren Ebenen dargestellt werden können.
Im Automobilbau besteht zunehmend der Wunsch Informationen, die beispielsweise zum Betrieb des Automobils, für das Navigationssystem und/oder für das Infotainment-System benötigt werden, möglichst komprimiert und/oder möglichst ansprechend darzustellen. Dafür kommen oftmals Anzeigevorrichtungen zum Einsatz, wie sie beispielsweise in der DE 41 02 678 A1 oder in der DE 101 57 05 C1 beschrieben sind. Heutzutage wird die Anzahl der darzustellenden Informationen jedoch immer größer, was zum einen zu Platzproblemen führt und/oder es für den Benutzer schwierig macht, die für ihn relevante Information zu selektieren.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anzeigevorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der Informationen kompakt und/oder für den Benutzer besonders hervorgehoben dargestellt werden können.
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Anzeigevorrichtung, die mindestens eine bildgebende Einheit und mindestens einen Kombinierer aufweist, wobei die Lage der bildgebenden Einheit und/oder des Kombinierers ortsveränderlich vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, beispielsweise ein Head-Up- Display und/oder eine Instrumentenanzeige oder eine Instrumententafel mit mehreren Anzeigen, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges. Diese Anzeigevorrichtung weist mindestens eine erste und vorzugsweise mindestens eine zweite bildgebende Einheit auf, mit der jeweils ein Bild erzeugt wird. Die Bilder der bildgebenden Einheiten können in einem
Zusammenhang zueinander stehen, sich beispielsweise zu einer 3D-Abbildung ergänzen und/oder einen zumindest teilweise unabhängigen Informationsgehalt besitzen. Die Bilder jeder bildgebenden Einheit können zumindest zeitweise statisch sein oder sich mit der Zeit verändern. Das Licht, das von der jeweiligen bildgebenden Einheit abgestrahlt wird, kann sich beispielsweise in Bezug auf Frequenz und/oder Amplitude von dem Licht der anderen bildgebenden Einheit unterscheiden. Die von der jeweiligen bildgebenden Einheit abgestrahlten Bilder können sich in ihrem Umfang und/oder Größe unterscheiden. Das Bild jeder bildgebenden Einheit wird jeweils auf einen sogenannten Kombinierer (engl, „combiner") abgestrahlt. Bei dem Kombinierer handelt es sich um ein optisches,
beispielsweise spiegelndes und/oder lichtdurchlässiges Bauteil, das das Bild der jeweiligen bildgebenden Einheit in eine, insbesondere virtuelle, für den Betrachter sichtbare Ebene projiziert. Der Kombinierer ist beispielsweise ein flaches oder gekrümmtes Bauteil, beispielsweise eine Scheibe, das das von der bildgebenden Einheit abgestrahlte Licht teilweise reflektiert und/oder teilweise durchlässt. Vorzugsweise ist jeder bildgebenden Einheit ein eigener Kombinierer zugeordnet. Vorzugsweise sind die Kombinierer beabstandet voneinander vorgesehen. Vorzugsweise werden die Abbilder der jeweiligen bildgebenden Einheit in unterschiedlichen, insbesondere bezogen auf den Strahlengang hintereinander liegenden, vorzugsweise virtuellen Ebenen projiziert.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass, insbesondere beim Betrieb der
Anzeigevorrichtung, mindestens eine bildgebende Einheit relativ zu einer anderen
bildgebenden Einheit und/oder einem Kombinierer beweglich vorgesehen ist. Mindestens eine, vorzugsweise jede bildgebende Einheit der Anzeigevorrichtung ist deshalb in ihrer Lage veränderbar, beispielsweise translatorisch verschiebbar und/oder rotierbar vorgesehen. Bei der translatorischen Verschiebung wird vorzugsweise der Abstand zwischen der
bildgebenden Einheit und dem Kombinierer, besonders bevorzugt parallel zum
Strahlengang, verändert. Die Rotation kann um eine oder mehrere Drehachsen erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Bewegung der bildgebenden Einheit mit einem motorischen, insbesondere elektromotorischen Antrieb, insbesondere zumindest im Wesentlichen stufenlos. Vorzugsweise weist der Motor einen Geber auf. Aufgrund des Signals des Gebers weiß eine Steuerung/Regelung genau, in welcher Stellung sich die jeweilige bildgebende Einheit befindet. Die bildgebende Einheit kann auch durch einen Piezomotor angetrieben werden. Durch eine Bewegung der bildgebenden Einheiten ist es möglich, die Ebene, in der das Abbild der bildgebenden Einheit sichtbar ist, zu verändern. Der Kombinierer bleibt dabei vorzugsweise ortsfest oder wird, wie unten stehend beschrieben, ebenfalls bewegt.
Alternativ oder zusätzlich ist der Kombinierer während des Betriebes der Anzeigevorrichtung in seiner Lage, insbesondere relativ zu einer bildgebenden Einheit, veränderbar,
beispielsweise translatorisch verschiebbar und/oder rotierbar vorgesehen. Bei der translatorischen Verschiebung wird vorzugsweise der Abstand zwischen der bildgebenden Einheit und dem Kombinierer, besonders bevorzugt parallel zum Strahlengang, verändert. Die Rotation kann um eine oder mehrere Drehachsen erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Bewegung des Kombinierers mit einem motorischen, insbesondere elektromotorischen Antrieb, insbesondere zumindest im Wesentlichen stufenlos. Vorzugsweise weist der Motor einen Geber auf. Aufgrund des Signals des Gebers weiß eine Steuerung/Regelung genau, in welcher Stellung sich der Kombinierer befindet. Der Kombinierer kann auch durch einen Piezomotor angetrieben werden. Durch eine Bewegung des Kombinierers ist es beispielsweise möglich, die Ebene, in der das Abbild der bildgebenden Einheit sichtbar ist, zu verändern. Die bildgebende Einheit bleibt dabei vorzugsweise ortsfest oder wird, wie oben beschrieben, ebenfalls bewegt.
Vorzugsweise weist die Anzeigevorrichtung mindestens eine erste und eine zweite bildgebende Einheit auf, von denen mindestens eine, vorzugsweise beide, ortsveränderlich vorgesehen ist/sind. Insbesondere kann der Abstand beider bildgebenden Einheiten von dem jeweiligen Kombinierer verändert werden. Vorzugsweise ist die Lage der ersten und der zweiten bildgebenden Einheit relativ zueinander veränderbar, d. h. mindestens eine bildgebende Einheit ist ortsveränderlich vorgesehen. Vorzugsweise ist die Lage mindestens einer bildgebenden Einheit relativ zu dem Kombinierer veränderbar.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mehr als zwei bildgebende Einheiten auf, denen besonders bevorzugt jeweils ein Kombinierer zugeordnet ist. Jede bildgebende Einheit ist vorzugsweise ortsveränderlich vorgesehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anzeigevorrichtung mindestens zwei Kombinierer auf. Vorzugsweise ist jeweils ein Kombinierer jeweils einer bildgebenden Einheit zugeordnet. Vorzugsweise sind mindestens zwei Kombinierer unterschiedlich voneinander vorgesehen. Beispielsweise sind die Kombinierer unterschiedlich geformt, insbesondere einer flach und einer gekrümmt ausgestaltet. Alternativ oder zusätzlich unterscheiden sich die Kombinierer in ihrer Lichtdurchlässigkeit und/oder in ihren Lichtreflexionseigenschaften. Beispielsweise ist die Lichtfrequenz, die von dem jeweiligen Kombinierer zumindest teilweise durchgelassen und/oder zumindest teilweise reflektiert wird, bei den Kombinierern zumindest teilweise unterschiedlich. Vorzugsweise ist mindestens ein, vorzugsweise mehrere, ganz besonders bevorzugt jeder Kombinierer während des Betriebes der Anzeigevorrichtung in seiner Lage, insbesondere relativ zu einer bildgebenden Einheit und/oder zu einem anderen Kombinierer, veränderbar, beispielsweise translatorisch verschiebbar und/oder rotierbar vorgesehen.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Anzeigevorrichtung um ein Head-Up-Display oder ein Head-Down-Display, d.h. eine Anzeige, bei der der Fahrer seinen Blick zumindest teilweise von der Straße nehmen muss, um die Anzeigevorrichtung zu betrachten.
Vorzugsweise ist die Anzeigevorrichtung eine Instrumentenanzeige, die besonders bevorzugt Teil einer Instrumententafel ist. Vorzugsweise ist in dem Bereich der Ebenen, insbesondere der virtuellen Ebenen, in die das jeweilige Abbild der jeweiligen bildgebenden Einheit projiziert wird, eine reale Bildebene vorgesehen, auf der beispielsweise mindestens ein Symbol, eine Skala, und/oder ein Zeiger angeordnet ist. Vorzugsweise ist diese reale Bildebene im Wesentlichen durchsichtig.
Vorzugsweise handelt es sich um eine Scheibe, insbesondere eine Kunststoffscheibe.
Alternativ oder zusätzlich ist die reale Bildebene ein Display, beispielsweise ein LCD-, ein LED- oder ein OLED-Display, das beispielsweise mit einem Computermittel verbunden ist. Es kann sich bei der realen Bildebene aber auch um eine analoge Darstellung wie in einem konventionellen Kombiinstrument handeln. Diese reale Bildebene ist vorzugsweise nicht transparent.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der einzigen Figur erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Die einzige Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 , hier ein
Anzeigeinstrument eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise eine Instrumentenanzeige. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 kann aber auch ein Head-Up-Display (HUD) oder ein Head-Down-Display (HDD) sein. Diese Anzeigevorrichtung 1 weist eine erste
bildgebende Einheit 2 und eine zweite bildgebende Einheit 3 auf. Wie der Darstellung gemäß Figur 1 entnommen werden kann, sind beide bildgebenden Einheiten 2, 3 zwischen einer ersten Position 4, 6 und einer zweiten Position 5, 7 veränderbar, beispielsweise
verschieblich, hier translatorisch verschieblich, vorgesehen. Der Fachmann versteht, dass die bildgebende Einheit 2, 3 alternativ oder zusätzlich auch um eine oder mehrere Achsen gedreht werden kann. Vorzugsweise sind die jeweiligen bildgebenden Einheiten 2, 3 stufenlos zwischen den beiden Extrempositionen 4,5 sowie 6, 7 verschiebbar. Mit jeder bildgebenden Einheit 2, 3 wird ein statisches oder dynamisches Bild erzeugt, das jeweils in Richtung mindestens eines Kombinierers 8, 9 abgestrahlt wird, wobei das Bild, das mit der ersten bildgebenden Einheit 2 erzeugt wird, hier auf einen gekrümmten Kombinierer 9, und das Bild, das mit der zweiten bildgebenden Einheit 3 erzeugt wird, hier auf einen ebenen Kombinierer 8, abgestrahlt wird. Die Kombinierer können aber auch anders gestaltet sein. Vorzugsweise sind beide Kombinierer zumindest teilweise für bestimmte Lichtfrequenzen lichtdurchlässig und/oder für bestimmte Lichtfrequenzen zumindest teilweise reflektierend. Der, hier gekrümmte, zweite Kombinierer 9 erzeugt in einer zweiten virtuellen Ebene 1 1 ein Abbild 15 des von der zweiten bildgebenden Einheit 3 abgestrahlten Bildes. Durch eine Verschiebung der zweiten bildgebenden Einheit 3 zwischen der ersten Position 6 und der zweiten Position 7 kann das virtuelle Abbild 15 zwischen zwei Extrempositionen 12, 13, vorzugsweise stufenlos, verstellt werden. Der, hier ebene, erste Kombinierer 8 erzeugt in einer ersten virtuellen Ebene 10 ein Abbild 14 des von der ersten bildgebenden Einheit 2 abgestrahlten Bildes. Durch eine Verschiebung der ersten bildgebenden Einheit 2 zwischen der ersten Position 4 und der zweiten Position 5 kann das virtuelle Abbild 14 zwischen zwei Extrempositionen 12, 13, vorzugsweise stufenlos, verstellt werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, das Abbild 15 von der zweiten bildgebenden Einheit 3 vor oder hinter dem Abbild 14 der ersten bildgebenden Einheit 2 zu platzieren und umgekehrt. Beide Abbilder 14, 15 können auch in dieselbe virtuelle Bildebene projiziert werden. Der Fachmann erkennt, dass es auch ausreichend sein kann, wenn nur eine bildgebende Einheit 2, 3 verschieblich vorgesehen ist. Weiterhin weist die Anzeigevorrichtung vorzugsweise eine reale Bildebene 16, hier eine transparente Scheibe, auf, auf der beispielsweise Symbole, eine Skala und/oder ein Zeiger angeordnet sein können. Die virtuellen Abbilder 14, 15 der ersten und/oder der zweiten bildgebenden Einheit 2, 3 können relativ zu dieser Bildebene verschoben werden, d. h. bezogen auf den Betrachter davor oder dahinter oder darauf angeordnet werden. Dadurch ist es möglich Informationen auf mehreren Ebenen 10, 1 1 und/oder 16 darzustellen. Für den Fall, dass eine bestimmte Information besonders relevant wird, beispielsweise ein Warnhinweis, kann dieser in der vordersten Ebene 12 und damit für den Benutzer besonders gut sichtbar dargestellt werden.
Bezugszeichenliste:
1 Anzeigevorrichtung, Head-Up-Display (HUD), Instrumentenanzeige
2 erste bildgebende Einheit
3 zweite bildgebende Einheit
4 erste Position der ersten bildgebenden Einheit
5 zweite Position der ersten bildgebenden Einheit
6 erste Position der zweiten bildgebenden Einheit
7 zweite Position der zweiten bildgebenden Einheit
8 erster Kombinierer, flacher Kombinierer
9 zweiter Kombinierer, gekrümmter Kombinierer
10 erste virtuelle Ebene
1 1 zweite virtuelle Ebene
12 erste Extremposition der virtuellen Ebenen 10, 1 1
13 zweite Extremposition der virtuellen Ebenen 10, 1 1
14 Abbild (virtuelles Abbild) der ersten bildgebenden Einheit
15 Abbild (virtuelles Abbild) der zweiten bildgebenden Einheit
16 reale Bildebene

Claims

Patentansprüche:
1 . Anzeigevorrichtung (1 ), die mindestens eine bildgebende Einheit (2, 3) und
mindestens einen Kombinierer (8, 9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der bildgebenden Einheit (2, 3) und/oder des Kombinierers (8, 9)
ortsveränderlich vorgesehen ist.
2. Anzeigevorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie
mindestens eine erste und eine zweite bildgebende Einheit (2, 3) aufweist, von denen mindestens eine, vorzugsweise beide, ortsveränderlich vorgesehen ist/sind.
3. Anzeigevorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der ersten und der zweiten bildgebenden Einheit relativ zueinander veränderbar ist.
4. Anzeigevorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lage mindestens einer bildgebenden Einheit (2, 3) relativ zu dem Kombinierer (8, 9) veränderbar ist.
5. Anzeigevorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Kombinierer (8, 9) aufweist.
6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kombinierer (8, 9) unterschiedlich sind.
7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinierer (8, 9) unterschiedlich geformt sind.
8. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie unterschiedliche Lichtdurchlässigkeit und/oder Lichtreflexion aufweisen.
9. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 8, dadurch gekennzeichnet, das mindestens ein, vorzugsweise mehrere, besonders bevorzugt alle Kombinierer (8,9) in ihrer Lage, insbesondere in ihrer Lage zueinander oder zu einer oder mehreren bildgebenden Einheiten (2, 3), veränderbar sind.
10. Anzeigevorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sie ein Head-Up-Display oder ein Head-Down-Display ist.
1 1 . Anzeigevorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Instrumentenanzeige ist, die vorzugsweise Teil einer Instrumententafel ist.
12. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zusätzliche Bildebene (16) aufweist, die vorzugsweise eine Skala, einen Zeiger und/oder ein Symbol aufweist.
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