WO2023104364A1

WO2023104364A1 - RADARKOMPATIBLE AUßENANZEIGEVORRICHTUNG FÜR EIN FAHRZEUG

Info

Publication number: WO2023104364A1
Application number: PCT/EP2022/076246
Authority: WO
Inventors: Michael Arthur Janzer; Armin Wagner-Gentner; Bernhard Rother
Original assignee: Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2022-09-21
Publication date: 2023-06-15
Also published as: DE102021132729A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine radarkompatible Außenanzeigevorrichtung für ein Fahrzeug mit einem flächiges Anzeigeelement zum Erzeugen einer fahrzeugaußenseitigen Lichtanzeige, das zur Anordnung im Strahlengang eines fahrzeugeigenen Radarsystems ausgebildet ist. Hierzu umfasst jeder Pixel des Anzeigeelements eine transparente Diffusoranordnung und eine elektrisch ansteuerbare Anzeigelichtquelle oder ein Umlenkelement. Dabei sind lineare Abmessungen der einzelnen Anzeigelichtquellen/Umlenkelemente in der Fläche des Anzeigeelements um ein Vielfaches kleiner als eine vorbestimmte, im Radarsystem verwendete Radarwellenlänge, während Abstände zwischen den einzelnen benachbarten Anzeigelichtquellen/Umlenkelementen in der Fläche des Anzeigeelements größer als diese Radarwellenlänge sind. Dadurch wird erreicht, dass sich Radarstrahlung des fahrzeugeigenen Radarsystems durch das Anzeigeelement hindurch ungestört ausbreitet.

Description

Beschreibung

Radarkompatible Außenanzeiqevorrichtunq für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft Außenanzeigevorrichtungen für ein Kraftfahrzeug oder ein anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug. Es kann sich dabei um jede Art von Außenanzeigen handeln, wie beispielsweise Außendisplays oder auch Lichtanzeigeeinrichtungen wie Scheinwerfer oder Bremslichter, die für Betrachter außerhalb des Fahrzeugs, etwa für andere Verkehrsteilnehmer oder Passanten, vorgesehen sind. Die Vorrichtung weist dabei ein flächiges Anzeigeelement auf, das sich aus einer Vielzahl von Pixeln zusammensetzt.

Klassische Displays, beispielsweise LCDs (liquid crystal displays, Flüssigkristallanzeigen) oder OLED-Displays (organische Leuchtdiode), benötigen großflächige elektrisch leitende Schichten, welche für ein Radarsystem, wie es beispielsweise in Automobilen eingesetzt wird, intransparent sind. Damit ist der Einsatz klassischer Displays im Frontbereich vor dem Radarsystem nicht möglich. Anzeigesysteme, welche mit Aufprojektion arbeiten, beispielsweise durch einen in der Stoßstange untergebrachten Projektor und eine vor dem Radarsystem angeordnete Streuscheibe, sind aufgrund der gesetzlichen Anforderungen an die Robustheit bei leichten Auffahrunfällen ebenfalls nicht zielführend.

Somit gibt es derzeit keine Möglichkeit zur Realisierung einer Außenanzeige, welche beispielsweise in der Frontpartie eines Fahrzeugs im Strahlengang eines fahrzeugeigenen Radarsystems installiert ist. Gerade im Hinblick auf zukünftige Entwicklungen, wie zum Beispiel automatisiertes Fahren, wird jedoch die Kommunikation des Fahrzeugs mit seiner Umgebung zunehmend wichtiger. In demselben Kontext ist es aber auch wichtig, das „Sichtfeld“ fahrzeugeigener Radarsysteme immer weiter auszubauen und in alle Richtungen zu erweitern.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Außenanzeigevorrichtung für ein Fahrzeug anzugeben, die im Strahlengang eines fahrzeugeigenen Radarsystems integrierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine radarkompatible Außenanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein damit ausgestattetes Fahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Alle in den Ansprüchen und der nachfolgen Beschreibung für die Außenanzeigevorrichtung genannten weiterführenden Merkmale und Wirkungen gelten auch in Bezug auf das Fahrzeug, wie auch umgekehrt.

Gemäß einem ersten Aspekt ist eine radarkompatible Außenanzeigevorrichtung vorgesehen, die zur Integration oder zur nachträglichen Montage in einem Fahrzeug ausgebildet ist. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, aber auch ein beliebiges anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug sein.

Die Außenanzeigevorrichtung ist zur Erzeugung einer fahrzeugaußenseitigen Lichtanzeige für Betrachter außerhalb des Fahrzeugs, beispielsweise für andere Verkehrsteilnehmer oder Passanten, vorgesehen. Die Vorrichtung weist hierzu ein flächiges Anzeigeelement auf, das sich aus einer Vielzahl von Pixeln zusammensetzt, die in der Anzeigefläche nebeneinander angeordnet sind (vgl. Fig. 3). Es kann sich dabei grundsätzlich um eine beliebige Art einer Fahrzeug- Außenanzeige handeln, beispielsweise um ein im Bereich der Motorhaube oder tiefer angeordnetes Frontdisplay oder ein in einem anderen Außenflächenbereich des Fahrzeugs verbautes Außendisplay, eine dynamisch variierbare Lichtsignatur, oder auch eine Lichtanzeigeeinrichtung wie einen Scheinwerfer, Blinker (Fahrtrichtungsanzeiger) oder ein Warn- oder Bremslicht. Dabei ist das Anzeigeelement zur Anordnung direkt im Strahlengang eines fahrzeugeigenen Radarsystems ausgebildet, indem jeder Pixel in seinem Anzeigeflächenbereich eine für Radarstrahlen des fahrzeugeigenen Radarsystems weitgehend transparente Diffusoranordnung umfasst, an deren Rückseite eine wie nachfolgend beschrieben dimensionierte elektrisch ansteuerbare Anzeigelichtquelle angeordnet ist. Anstelle der Anzeigelichtquelle kann jeder Pixel an seiner Rückseite auch ein geeignetes Umlenkelement aufweisen, das Licht von einer abseits des Anzeigeelements angeordneten zugehörigen Anzeigelichtquelle in eine vorbestimmte Hauptabstrahlrichtung des Anzeigeelements umlenkt, wobei die Hauptabstrahlrichtung beispielsweise einfach einer Flächennormalen des Pixels entsprechen kann.

Je nach Anwendungsfall, d. h. je nach Art der zu erzeugenden Anzeige, kann die einzelne Anzeigelichtquelle beispielsweise eine oder mehrere Lichtquellen wie Leuchtdioden (LED), MikroLEDs, Laserlichtquellen und vieles mehr, gegebenenfalls mit einer strahlformenden Optik etwa in Form von Kollimationslinsen etc., umfassen, sofern sie die hierin beschriebenen Anforderungen erfüllen. Als Umlenkelemente sind insbesondere dichroitische Spiegel geeignet, die nur für ausgewählte Lichtwellenlängen umlenkend wirken, während elektromagnetische Strahlung in nicht zur Anzeige genutzten Wellenlängenbereichen transmittiert wird. Grundsätzlich sind aber auch andersartige Spiegel als Umlenkelemente geeignet.

Dabei sind lineare Abmessungen, beispielsweise Kantenlängen, der einzelnen Anzeigelichtquellen bzw. Umlenkelemente in Flächenrichtung des Anzeigeelements um ein Vielfaches (insbesondere zumindest um ein Fünf- Sieben- oder sogar Zehnfaches) kleiner als eine vorbestimmte Radarwellenlänge, die im fahrzeugeigenen Radarsystem verwendet wird. Gleichzeitig sind Abstände zwischen den einzelnen benachbarten Anzeigelichtquellen bzw. Umlenkelementen in Flächenrichtung des Anzeigeelements größer als diese Radarwellenlänge. Im Übrigen kann die Anzahl, Form und Anordnung der einzelnen Pixel in der Anzeigefläche je nach Anwendungsfall frei gewählt werden (einige Beispiele hierfür sind schematisch in Fig. 3a-3c skizziert).

Diese und nachfolgend weiterführend spezifizierte Ausgestaltung, Anordnung und Dimensionierung aller Bestandteile des Anzeigeelements sind dabei insgesamt so ausgelegt, dass sich Radarstrahlung des fahrzeugeigenen Radarsystems durch das Anzeigeelement hindurch in Bezug auf die Radarfunktion unbeeinträchtigt ausbreiten kann, d. h. beispielsweise ohne ortsabhängige oder inhomogene Strahlprofiländerungen im Radarstrahlquerschnitt und/oder ohne eine detektierbare Strahlablenkung und/oder ohne eine merkbare Abschwächung oder Dämpfung.

Eine Idee der radarkompatiblen Außenanzeigevorrichtung besteht dabei in einer neuartigen Pixelgestaltung (vgl. Fig. 2, 4 und 6). Dieser liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Anforderungen an eine Displayauflösung eines oben erwähnten Frontdisplays oder anderen Außendisplays oder einer sonstigen Außenlichtanzeige eines Fahrzeugs extrem niedrig sind, sodass man mit sehr großen Pixeln von beispielsweise 5-15 mm Kantenlänge arbeiten kann. Mit einer geeigneten Diffusoranordnung innerhalb eines einzelnen Pixels (beispielsweise wie in Fig. 2 gezeigt) sind daher in einem repräsentativen Anwendungs- und Zahlenbeispiel folgende geometrische Anforderungen an elektrische Komponenten des Anzeigeelements realisierbar, damit es für die Radarstrahlung eines typischen Radarsystems in Fahrzeugen weitgehend störungsfrei passierbar ist:

Anforderung 1 : Die Größe der Anzeigelichtquellen, beispielsweise LEDs, in den einzelnen Pixeln muss deutlich unter der Wellenlänge des Radarsystems liegen. Bei einem typischen Radar mit 76 GHz liegt die Radarwellenlänge bei ca. 4 mm (im Falle einer anderen Radarwellenlänge sind die nachfolgenden Beispielszahlen entsprechend zu skalieren). Die Anzeigelichtquellen sollten also idealerweise Kantenlängen von weniger als etwa 0,5 mm aufweisen. Anforderung 2: Der Abstand zwischen den einzelnen Anzeigelichtquellen sollte oberhalb der Radarwellenlänge liegen, also beispielsweise größer als 5 mm sein.

Anforderung 3: Die elektrischen Zuleitungen zu den einzelnen Anzeigelichtquellen sollten orthogonal (d. h. rechtwinklig) zur Polarisationsrichtung der Radarstrahlung verlaufen (vgl. Fig. 4).

Wenn all diese Anforderungen erfüllt sind, kann man davon ausgehen, dass das Anzeigeelement bei Durchtritt der Radarstrahlung keine signifikanten negativen Einflüsse auf die Radarfunktion hat. Das Gleiche gilt sinngemäß auch bei der alternativen Ausführungsform, bei der Umlenkelemente anstelle der Anzeigelichtquellen in den Pixeln verbaut sind (vgl. Fig. 5 und 6). Die dritte Anforderung kann dann insbesondere auch entfallen, denn anstelle von elektrischen Zuleitungen sind in diesem Fall Lichtleiter, wie beispielsweise Glasfasern und vieles mehr, aus elektrisch nichtleitendem Material einsetzbar.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine geeignete Diffusoranordnung eines einzelnen Pixels eine Sandwichanordnung aus einem ersten Diffusor und einem zweiten Diffusor, die in Richtung einer Flächennormalen des Pixels in einem vorbestimmten Abstand d voneinander fixiert sind (vgl. Fig. 2), beispielsweise indem sie durch einen fürs Anzeigelicht und für die Radarstrahlung transparenten Festkörper einer entsprechenden Dicke d miteinander verbunden sind. Dabei folgt der erste Diffusor im Lichtstrahlengang des Pixels direkt, d. h. ohne weitere optische Elemente dazwischen, auf die Anzeigelichtquelle bzw. das Umlenkelement. Der erste Diffusor ist dazu ausgelegt, das von der Anzeigelichtquelle erzeugte Licht möglichst gleichmäßig auf eine Gesamtfläche des zweiten Diffusors zu verteilen. Die Gesamtfläche des zweiten Diffusors ist zugleich eine Gesamtfläche des Pixels, und der zweite Diffusor besitzt zur Anzeigeerzeugung eine vorbestimmte vorderseitige

Abstrahlcharakteristik/Streucharakteristik für das rückseitig (d. h. seitens des ersten Diffusors) einfallende Anzeigelicht. Eine Kernidee für den neuen Pixel besteht gemäß dieser Ausführungsform also darin, die Diffusoranordnung als ein Sandwich aus zwei Diffusoren zu bauen, welche beispielsweise durch einen transparenten Festkörper (z. B. Polycarbonat, Glas, etc.) verbunden sind. Der erste Diffusor ist der Anzeigelichtquelle bzw. dem Umlenkelement zugewandt und kann insbesondere unmittelbar an diese/dieses angrenzen. Dementsprechend kann der erste Diffusor in Flächenrichtung des Anzeigeelements laterale Abmessungen besitzen, die in etwa denjenigen der Anzeigelichtquelle bzw. des Umlenkelements entsprechen oder nur minimal größer sind. Mit anderen Worten kann der erste Diffusor im Vergleich zur Pixelgröße sehr klein sein und beispielsweise einen Durchmesser oder Kantenlänge von deutlich unter 1 mm im obigen repräsentativen Zahlenbeispiel haben.

Dabei kann der erste Diffusor idealerweise so gestaltet sein, dass er den zweiten Diffusor, und damit die betrachterseitige Pixelfläche, möglichst gleichmäßig ausleuchtet (vgl. Fig. 2). Bei einer spezifischen Ausgestaltung besitzt daher der erste Diffusor innerhalb seines Abstrahlwinkels, der die Gesamtfläche des zweiten Diffusors abdeckt, eine Streucharakteristik mit einem im Wesentlichen homogenen Lichtstrom. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Diffusor außerhalb seines Abstrahlwinkels eine Streucharakteristik mit einem im Wesentlichen verschwindenden Lichtstrom haben, um Lichtenergie möglichst effizient für die Anzeigeerzeugung zu nutzen.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn der erste Diffusor als Volumenstreuer ausgeführt wird. Ein Volumenstreuer ist gegenüber einem Oberflächenstreuer zu bevorzugen, weil das Radarsignal an jedem Brechungsindexsprung und an jeder Oberflächenunebenheit gebrochen und damit gestört werden kann.

Während der erste Diffusor den Pixel möglichst gleichmäßig ausleuchten soll, kann die Abstrahlcharakteristik/Streucharakteristik des zweiten Diffusors so gewählt sein, dass Licht vom Anzeigeelement, beispielsweise einem Frontdisplay, nur in einen gewünschten Raumwinkel vor dem Fahrzeug gestrahlt wird. So ist es beispielsweise wenig sinnvoll, Licht nach unten vor das Fahrzeug zu strahlen, da sich dort normalerweise niemand befindet, der diese Anzeige betrachtet. Im Idealfall wählt man daher die Abstrahlcharakteristik des zweiten Diffusors beispielsweise so, dass nur der obere Viertelraum vor dem Anzeigeelement als Abstrahlrichtung realisiert ist. Damit kann seine Energieeffizienz deutlich erhöht werden.

Allgemeiner ausgedrückt besitzt der zweite Diffusor eines jeden Pixels bei einer spezifischen Ausgestaltung eine Streucharakteristik, bei der ein Strahlvolumen, das von diesem Pixel ausgeht, auf einen vorbestimmten Teilraum, insbesondere etwa eine Hälfte oder ein Drittel oder ein Viertel, des vor dem Anzeigeelement liegenden Halbraums beschränkt ist, um Lichtenergie zu sparen und nur in einen tatsächlich von fahrzeugaußenseitigen Benutzern nutzbaren Teilraum zu streuen.

Wie bereits erwähnt, wenn das Anzeigeelement elektrische Zuleitungen zu den Anzeigelichtquellen der einzelnen Pixel umfasst, erstrecken sich all diese Zuleitungen idealerweise in einer vorbestimmten Zuleitungsrichtung, die beim Einbau des Anzeigeelements im Fahrzeug orthogonal (d. h. rechtwinklig) zu einer linearen Polarisationsrichtung der Radarstrahlung des fahrzeugeigenen Radarsystems ist (vgl. Fig. 4). Das Gleiche kann sinngemäß auch bei der alternativen Ausführungsform angewandt werden, bei der Umlenkelemente anstelle der Anzeigelichtquellen in den Pixeln verbaut sind. Anstelle von elektrischen Zuleitungen sind in diesem Fall geeignete Lichtleiter, wie beispielsweise Glasfasern und vieles mehr, einsetzbar.

Gemäß einer Ausführungsform ergibt der Gesamtaufbau des Anzeigeelements eine Platte, welche beim Einbau im Fahrzeug transversal, insbesondere orthogonal, zu einer Ausbreitungsrichtung der vom fahrzeugeigenen Radarsystem emittierten Radarstrahlung anzuordnen ist und in dieser Ausbreitungsrichtung eine konstante Gesamtdicke besitzt (Die genannte Ausbreitungsrichtung kann beispielsweise eine vorgegebene Hauptausbreitungsrichtung der Radarstrahlung sein, die entlang einer Fahrzeugfront oder sonstiger Fahrzeugaußenseite auch örtlich variieren kann.); und/oder quer zu der genannten Ausbreitungsrichtung der Radarstrahlung glatte und zumindest lokal ebene und zueinander parallele Oberflächen besitzt (und insbesondere im Idealfall eine planparallele Platte bildet); und/oder weitgehend frei von Oberflächenunebenheiten, Lufteinschlüssen und sonstigen Brechungsindexsprüngen (abgesehen von den in der Platte integrierten und wie hierin beschrieben verhältnismäßig klein dimensionierten Anzeigelichtquellen oder Umlenkelementen) ausgebildet ist, die die Ausbreitungsrichtung und/oder ein Strahlprofil der Radarstrahlung des fahrzeugeigenen Radarsystems beim Passieren des Anzeigeelements verändern oder stören würden.

Da grundsätzlich jeder Materialdurchgang die Radarstrahlung (beispielsweise durch Dämpfung, Brechung etc.) beeinflusst, kann durch die genannten Maßnahmen erreicht werden, dass dieser Einfluss zumindest homogen über die gesamte Wellenfront der Radarstrahlung bleibt und damit keine Beeinträchtigung der Radarsignalerkennung mit sich bringt. Die genannte Platte kann gegebenenfalls aus verschiedenen fest miteinander verbundenen Schichten zusammengesetzt sein, die verschiedene hierin beschriebene optische Bauteile tragen, wie beispielsweise in Fig. 6 veranschaulicht.

Die genannte konstante Gesamtdicke der Platte kann insbesondere ein ganzzahliges Vielfaches der halben Radarwellenlänge betragen, um eine Dämpfung der Radarstrahlung beim Durchgang des Anzeigeelements, d. h. der Platte, zu vermeiden oder zumindest auf ein vernachlässigbares Minimum zu reduzieren.

Insbesondere kann jeder einzelne Pixel des Anzeigeelements durch lichtabsorbierende Seitenflächen oder Trennschichten von den jeweils benachbarten Pixeln abgeschirmt sein, um ein Übersprechen des Lichts von einem hellen zu einem dunklen Pixel zu verhindern und damit einen möglichst hohen Kontrast zwischen den einzelnen Pixeln zu erhalten. Aus ähnlichen Gründen können alternativ oder zusätzlich auch Rückseiten der Pixel lichtabsorbierend ausgebildet sein, gegebenenfalls mit einer Aussparung für eine in der Pixelrückseite angeordnete Anzeigelichtquelle bzw. ein Umlenkelement oder einen ersten Diffusor.

Wie bereits erwähnt, kann das Anzeigeelement insbesondere ausgebildet sein als ein Außendisplay zur dynamischen Anzeige von Informationsinhalten (beispielsweise Kommunikationsbotschaften mit Text oder Bild für Fußgänger oder andere Fahrzeuge, aber auch Logos und Lichtsignaturen etc.) für Betrachter, die sich außerhalb des Fahrzeugs befinden; oder als Fahrzeuglichtanzeige zum Signalisieren eines Fahrzeugzustands, eines Fahrzustands oder einer Fahrzeugmanöverabsicht des Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise ein Blinker (d. h. Fahrtrichtungsanzeiger), Bremslicht oder Scheinwerfer.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug oder ein beliebiges anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug umfasst ein fahrzeugeigenes Radarsystem mit einer darin verwendeten vorbestimmten Radarwellenlänge. Ferner ist im Fahrzeug eine radarkompatible Außenanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art derart eingebaut und ausgebildet, dass ihr flächiges Anzeigeelement im Strahlengang des fahrzeugeigenen Radarsystems transversal, insbesondere orthogonal, zu einer Ausbreitungsrichtung der vom Radarsystem emittierten Radarstrahlung angeordnet ist, ohne deren Ausbreitung durch das Anzeigeelement hindurch zu beeinflussen oder zu stören. Die genannte Ausbreitungsrichtung kann beispielsweise eine vorgegebene Hauptausbreitungsrichtung der Radarstrahlung sein, die entlang einer Fahrzeugfront oder sonstiger Fahrzeugaußenseite auch örtlich variieren kann. Die obigen Aspekte der Erfindung und deren Ausführungsformen und spezifische Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert. Die Zeichnungen sind als eine schematische Illustration des grundsätzlichen Aufbauprinzips, d. h. nicht als maßstabsgetreu, zu verstehen. Es zeigen:

Figur 1 eine horizontale Schnittdarstellung einer Frontpartie eines Fahrzeugs mit einer im Strahlengang eines fahrzeugeigenen Radarsystems integrierten radarkompatiblen

Außenanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art in Form eines Außendisplays;

Figur 2 einen einzelnen Pixel des Außendisplays der Fig. 1 in einem Längsschnitt entlang seiner Flächennormalen;

Figur 3a-3c einige Beispiele für mögliche Pixelformen und deren gegenseitige Anordnung in der Anzeigefläche des Außendisplays der Fig. 1 in einer Draufsicht in Richtung seiner Flächennormalen;

Figur 4 eine Draufsicht auf eine Rückseite eines beispielhaften Pixelarrays gemäß Fig. 3c mit LEDs in jedem Pixel als Anzeigelichtquellen mit zugehörigen elektrischen Zuleitungen;

Figur 5 eine schematische Darstellung eines zu Fig. 4 alternativen Beispiels mit Umlenkelementen und zugehörigen Lichtleitern anstelle von LEDs in den Rückseiten der einzelnen Pixel; und

Figur 6 eine schematische Längsschnittdarstellung des Außendisplays der Fig. 5 entlang seiner Flächennormalen.

Fig. 1 zeigt eine Frontpartie 2 eines Fahrzeugs 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer stark vereinfachten schematischen Schnittdarstellung entlang einer horizontalen Ebene, die von einer Längs- und Querrichtung des üblichen fahrzeugfesten Koordinatensystems aufgespannt ist. In diesem Beispiel handelt es sich um ein Kraftfahrzeug. Zu beiden Seiten seiner Frontpartie 2 sind schematisch die vorderen Scheinwerfer 3 angedeutet. Rein beispielhaft in etwa mittig dazwischen ist im Fahrzeug 1 ein fahrzeugeigenes Radarsystem 7 mit einer vorbestimmten Radarwellenlänge von in diesem Beispiel etwa 4 mm integriert.

Direkt im Strahlengang des Radarsystems 7 ist in der Frontpartie 2 des Fahrzeugs 1 eine radarkompatible Außenanzeigevorrichtung 4 der hierin dargelegten Art integriert. Die Außenanzeigevorrichtung 4 weist ein flächiges Anzeigeelement 5 in Form eines Außendisplays (hier Frontdisplay) auf, das sich aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Pixeln 6 zusammensetzt, wie beispielsweise in Fig. 2 bis 6 dargestellt. Das Anzeigeelement 5 ist in Fig. 1 orthogonal zu einer Hauptausbreitungsrichtung der vom Radarsystem 7 emittierten Radarstrahlung (nicht extra dargestellt) angeordnet, welche Richtung in diesem Beispiel mit der Fahrzeuglängsrichtung übereinstimmt.

Da die Anforderungen an die Displayauflösung solch eines Frontdisplays extrem niedrig sind, kann man mit sehr großen Pixeln 6 von rein beispielhaft etwa 5-15 mm Kantenlänge (im hierin beschriebenen Zahlenbeispiel) arbeiten. Dies ermöglicht eine neuartige Pixelgestaltung, die nachfolgend mit Bezug auf Fig. 2 bis 6 an einigen konkreten Beispielen erläutert und veranschaulicht wird.

Dabei zeigt Fig. 2 zunächst nur eine Diffusoranordnung 8, die in jedem einzelnen Pixel 6 des Anzeigeelements 5 der Fig. 1 enthalten ist. Der Pixel 6 ist in Fig. 2 in einem Längsschnitt in Richtung seiner Flächennormalen dargestellt, die zugleich seiner Hauptabstrahlrichtung entsprechen kann, jedoch nicht muss. Fig. 3a-3c zeigen einige Beispiele für mögliche Pixelformen und deren gegenseitige Anordnung in der Anzeigefläche des Außendisplays der Fig. 1 in einer Draufsicht in Richtung seiner Flächennormalen. Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Rückseite eines beispielhaften Pixelarrays gemäß der Fig. 3c mit Anzeigelichtquellen 9 (hier LEDs) in jedem Pixel mit zugehörigen elektrischen Zuleitungen. Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines zu Fig. 4 alternativen Beispiels mit Umlenkelementen 10 und zugehörigen Lichtleitern 17 anstelle von LEDs in Rückseiten 20 der einzelnen Pixel 6. Zum Schluss zeigt Fig. 6 eine schematische Längsschnittdarstellung des Außendisplays der Fig. 5 entlang seiner Flächennormalen.

Eine Kernidee für den neuen Pixel 6 besteht darin, gemäß Fig. 2 eine geeignete Diffusoranordnung 8 in Form eines Sandwiches aus zwei Diffusoren 12 und 14 zu bauen, welche in diesem Beispiel durch einen transparenten Festkörper 15 (z.B. Polycarbonat, Glas, etc.) einer konstanten Dicke d verbunden sind, die dem Abstand beider Diffusoren 12 und 14 voneinander in Richtung der Flächennormalen entspricht.

Der erste Diffusor 12, der einer Anzeigelichtquelle 9 oder einem entsprechenden Umlenkelement 10 (in Fig. 2 nicht dargestellt, vgl. Fig. 4-6) zugewandt ist, ist in diesem Beispiel sehr klein, mit einer lateralen Kantenlänge bzw. einem Durchmesser von deutlich unter einem Millimeter, ausgeführt. Der erste Diffusor ist dabei so gestaltet, dass er die betrachterseitige Pixelfläche, die durch den zweiten Diffusor 14 gebildet wird, möglichst gleichmäßig ausleuchtet. Wie in Fig. 2 veranschaulicht, variiert hierbei der optimale Abstrahlwinkel a des ersten Diffusors 12 mit der Dicke d des transparenten Festkörpers 15 und einer Gesamtbreite r des Pixels 6 nach folgender Gleichung: a = 2 ■ atan (r/(2 d))

Man erkennt daraus, dass der optimale Streuwinkel (Abstrahlwinkel a) mit dünner werdendem Festkörper 15 größer wird und der erste Diffusor 12 für sehr kleine d idealerweise eine nahezu Lambertsche Streucharakteristik aufweist. Innerhalb des Abstrahlwinkels a sollte der Lichtstrom idealerweise homogen sein. Hierzu weist der erste Diffusor 12 in diesem Beispiel eine sogenannte „hat top“-Streucharakteristik auf. Es ist ferner vorteilhaft, wenn der erste Diffusor 12 als Volumenstreuer ausgeführt wird. Die Gründe hierfür werden weiter unten erläutert.

Während der erste Diffusor 12 den Pixel 6 gleichmäßig ausleuchten soll, kann die Abstrahlcharakteristik des zweiten Diffusors 14 so angepasst sein, dass nur in einen gewünschten Raumwinkel vor dem Fahrzeug 1 Licht gestrahlt wird. So ist es beispielsweise wenig sinnvoll, Licht nach unten vor das Fahrzeug 1 zu strahlen, weil sich dort normalerweise niemand befindet, der die Displayanzeige betrachtet. Im Idealfall wählt man bei dem Beispiel gemäß Fig. 1 die Abstrahlcharakteristik des zweiten Diffusors 14 so, dass nur der obere Viertelraum vor dem Anzeigeelement 5 (Frontdisplay) als Abstrahlrichtung realisiert ist. Damit kann seine Effizienz weiter erhöht werden.

Wie in Fig. 3a bis 6 an einigen Beispielen veranschaulicht, ergibt sich das Anzeigeelement 5 der radarkompatiblen Außenanzeigevorrichtung 4 durch das Anordnen vieler solcher Pixel 6 nebeneinander, wobei jeder Pixel 6 über eine ihm zugeordnete Anzeigelichtquelle 9, in diesem Beispiel eine LED, mit Licht versorgt wird (wie in Fig. 4 bis 6 dargestellt). In Fig. 3a, 3b und 3c sind schematisch einige verschiedene Beispiele für mögliche Pixelformen und deren Anordnung in der Anzeigefläche des Anzeigeelements 5 der Fig. 1 skizziert. Die Form und Anordnung der einzelnen Pixel 6 kann dabei prinzipiell frei gewählt werden

Die Seitenflächen oder Trennschichten 11 zwischen den Pixeln 6 sind in diesem Beispiel schwarz absorbierend gestaltet, um ein Übersprechen des Lichts von einem hellen zu einem dunklen Pixel 6 zu verhindern und damit einen möglichst hohen Kontrast zwischen den einzelnen Pixeln 6 zu erhalten. Aus dem gleichen Grund ist idealerweise auch eine Rückseite 20 des einzelnen Pixels 6 (vgl. Fig. 6) schwarz absorbierend ausgebildet, in diesem Beispiel mit einer Aussparung an der Stelle des ersten Diffusors 12.

Die in Fig. 2 gezeigte Diffusoranordnung 8 des einzelnen Pixels 6 ist nicht elektrisch leitend und somit für die Radarstrahlen des Radarsystems 7 transparent. Das Problem der an der Rückseite der Diffusoranordnung 8 angeordneten elektrisch leitenden LEDs und ihrer Zuleitungen löst man vorliegend durch folgende Anforderungen:

Anforderung 1 : Die Größe der in den einzelnen Pixeln 6 integrierten Anzeigelichtquellen 9 (hier LEDs) muss deutlich unter der Wellenlänge des Radarsystems 7 liegen. Bei einem typischen Radar mit 76 GHz liegt die Radarwellenlänge bei ca. 4 mm (im Falle einer anderen Radarwellenlänge sind die darauf bezogenen Beispielszahlen entsprechend zu skalieren). Die Anzeigelichtquellen 9 weisen daher idealerweise Kantenlängen von weniger als etwa 0,5 mm auf.

Anforderung 2: Der Abstand zwischen den einzelnen Anzeigelichtquellen 9 sollte oberhalb der Radarwellenlänge liegen, also beispielsweise größer als 5 mm sein.

Anforderung 3: Die elektrischen Zuleitungen 16 zu den einzelnen Anzeigelichtquellen 9 verlaufen orthogonal (d. h. rechtwinklig) zu einer linearen Polarisationsrichtung P der Radarstrahlung. Dies ist in Fig. 4 veranschaulicht. Wie man insbesondere in dem vergrößert dargestellten Ausschnitt links in Fig. 4 erkennen kann, ist jede LED einzeln kontaktiert und kann somit auch einzeln geschaltet werden.

Wenn all diese Anforderungen erfüllt sind, ist davon auszugehen, dass das Anzeigeelement 5 bei Durchtritt der Radarstrahlung keine signifikanten negativen Einflüsse auf die Radarfunktion des fahrzeugeigenen Radarsystems 7 hat. Das Gleiche kann sinngemäß auch bei der alternativen Ausführungsform angewandt werden, bei der Umlenkelemente 10 anstelle der Anzeigelichtquellen 9 in den Pixeln verbaut sind (vgl. Fig. 5 und 6). Die dritte Anforderung kann dann insbesondere entfallen, denn anstelle von elektrischen Zuleitungen 16 sind in diesem Fall Lichtleiter 17, wie beispielsweise Glasfasern und vieles mehr, aus elektrisch nichtleitendem Material einsetzbar.

Wie beispielsweise in Fig. 6 veranschaulicht, ist es in diesem Beispiel besonders vorteilhaft, die Anzeigelichtquellen 9 und ihre Zuleitungen 16 (bzw. Umlenkelemente 10 und ihre Lichtleiter 17) innerhalb oder auf einer transparenten Trägerschicht 19 (beispielsweise Folie) einzulassen oder aufzubringen, die wiederum mittels eines optisch transparenten Bondingmaterials auf die Rückseite 20 des Pixelarrays gebondet wird. Dadurch erhält man in diesem Beispiel ein Anzeigeelement 5 in Form einer planparallelen Platte 18, die auch rückseitig eine glatte Oberfläche besitzt, die für die Funktion des Radars von Vorteil ist. Auch Lufteinschlüsse sind in der Platte 18 zu vermeiden, da an jedem Brechungsindexsprung das Radarsignal gebrochen und damit gestört werden kann. Das ist auch der Grund dafür, dass für Diffusoren 12 und 14 der Diffusoranordnung 8 jeweils ein Volumenstreuer gegenüber einem Oberflächenstreuer zu bevorzugen ist.

Wie Fig. 5 schematisch zeigt, können bei dieser Ausführungsform die Anzeigelichtquellen 9, beispielsweise LEDs, außerhalb des Pixelarrays und damit des Anzeigeelements 5 platziert werden, wobei das Licht der einzelnen LEDs über Lichtleiter 17 (wie Glasfasern und dergleichen) zu den jeweiligen Pixeln 6 geleitet wird. Die Umlenkelemente 10 können als dichroitische Spiegel umgesetzt werden.

In der schematischen Seitenansicht der Fig. 6 sieht man eine der Fig. 5 entsprechende beispielhafte Anordnung. Der gesamte Aufbau mit den Spiegelflächen der Umlenkelemente 10 und zugehörigen Lichtleitern 17 kann in einen transparenten Kunststoff eingegossen werden, um eine glatte Oberfläche im Bereich des Austritts der Radarstrahlen zu erhalten. In Fig. 6 ist auch ein von jedem einzelnen Pixel 6 des Anzeigeelements 5 ausgehendes Lichtstrahlvolumen L angedeutet, das darin erzeugtes Licht bzw. den entsprechenden Anzeigeinhalt zu den Augen A eines vor dem Fahrzeug 1 (s. Fig. 1) stehenden Betrachters transportiert. Bezugszeichenliste

1 Fahrzeug

2 Frontpartie des Fahrzeugs

3 Scheinwerfer

4 Außenanzeigevorrichtung

5 flächiges Anzeigeelement

6 einzelner Pixel des flächigen Anzeigeelements

7 fahrzeugeigenes Radarsystem

8 Diffusoranordnung eines einzelnen Pixels

9 einem Pixel zugeordnete Anzeigelichtquelle

10 einem Pixel zugeordnetes Umlenkelement

11 lichtabsorbierende Seitenflächen oder Trennschichten zwischen benachbarten Pixeln

12 erster Diffusor

14 zweiter Diffusor

15 transparenter Festkörper

16 elektrische Zuleitungen

17 Lichtleiter

18 Platte

19 transparente Trägerschicht

20 Rückseite eines Pixels bzw. des gesamten Pixelarrays a Abstrahlwinkel des ersten Diffusors d Abstand des ersten Diffusors von dem zweiten Diffusor r laterale Abmessung (bzw. Gesamtbreite) des zweiten Diffusors und des Pixels

A Augen eines Benutzers der Außenanzeigevorrichtung

L Lichtstrahlvolumen, das von einem Pixel des Anzeigeelements ausgeht

P lineare Polarisationsrichtung der Radarstrahlung

Claims

Ansprüche patible Außenanzeigevorrichtung (4) für ein Fahrzeug (1 ), umfassend ein flächiges Anzeigeelement (5), das zum Erzeugen einer fahrzeugaußenseitigen Lichtanzeige ausgebildet ist und sich aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Pixeln (6) zusammensetzt; wobei das Anzeigeelement (5) zur Anordnung im Strahlengang eines fahrzeugeigenen Radarsystems (7) ausgebildet ist, indem: jeder Pixel (6) in seinem Flächenbereich eine für Radarstrahlen transparente Diffusoranordnung (8) und an deren Rückseite eine elektrisch ansteuerbare Anzeigelichtquelle (9) oder ein Umlenkelement (10), das Licht von einer abseits des Anzeigeelements (5) angeordneten zugehörigen Anzeigelichtquelle (9) in eine vorbestimmte Hauptabstrahlrichtung des Anzeigeelements (5) um lenkt, aufweist; wobei lineare Abmessungen der einzelnen Anzeigelichtquellen (9) bzw. Umlenkelemente (10) in der Fläche des Anzeigeelements (5) um ein Vielfaches kleiner als eine vorbestimmte, im Radarsystem (7) verwendete Radarwellenlänge sind; während Abstände zwischen den einzelnen benachbarten Anzeigelichtquellen (9) bzw. Umlenkelementen (10) in der Fläche des Anzeigeelements (5) größer als diese Radarwellenlänge sind; sodass sich Radarstrahlung des fahrzeugeigenen Radarsystems (7) durch das Anzeigeelement (5) hindurch im Wesentlichen ungestört ausbreiten kann. Außenanzeigevorrichtung (4) nach Anspruch 1 , bei der die Diffusoranordnung (8) jedes einzelnen Pixels (6) ausgebildet ist als eine Sandwichanordnung aus einem ersten Diffusor (12) und einem zweiten Diffusor (14), die in Richtung einer Flächennormalen des Pixels (6) in einem vorbestimmten Abstand (d) voneinander fixiert sind, insbesondere indem sie durch einen transparenten Festkörper (15) einer entsprechenden Dicke miteinander verbunden sind; wobei der erste Diffusor (12) in Lichtausbreitungsrichtung auf die Anzeigelichtquelle (9) bzw. das Umlenkelement (10) folgt und dazu ausgelegt ist, das von der Anzeigelichtquelle (9) erzeugte Licht möglichst gleichmäßig auf eine Gesamtfläche des zweiten Diffusors (14) zu verteilen, die eine Gesamtfläche des Pixels (6) ergibt und zur Anzeigeerzeugung eine vorbestimmte vorderseitige Abstrahlcharakteristik für das rückseitig einfallende Anzeigelicht besitzt. Außenanzeigevorrichtung (4) nach Anspruch 2, wobei der erste Diffusor (12) eines jeden Pixels (6) innerhalb seines Abstrahlwinkels (er), der die Gesamtfläche des zweiten Diffusors (14) abdeckt, eine Streucharakteristik mit einem im Wesentlichen homogenen Lichtstrom besitzt und/oder außerhalb dieses Abstrahlwinkels (er) eine Streucharakteristik mit einem im Wesentlichen verschwindenden Lichtstrom besitzt; und/oder als Volumenstreuer ausgebildet ist; und/oder in Flächenrichtung des Anzeigeelements (5) laterale Abmessungen besitzt, die in etwa denjenigen der zugehörigen 19

Anzeigelichtquelle (9) bzw. des zugehörigen Umlenkelements (10) entsprechen. Außenanzeigevorrichtung (4) nach Anspruch 2 oder 3, bei der der zweite Diffusor (14) eines jeden Pixels (6) eine Streucharakteristik besitzt, bei der ein Strahlvolumen (L), das von diesem Pixel (6) ausgeht, auf einen vorbestimmten Teilraum, insbesondere etwa eine Hälfte oder ein Drittel oder ein Viertel, des vor dem Anzeigeelement (5) liegenden Halbraums beschränkt ist. Außenanzeigevorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anzeigeelement (5) elektrische Zuleitungen (16) umfasst, die zu den Anzeigelichtquellen (9) der einzelnen Pixel (6) führen und sich alle in einer vorbestimmten Zuleitungsrichtung erstrecken, die beim Einbau des Anzeigeelements (5) im Fahrzeug (1 ) orthogonal zu einer linearen Polarisationsrichtung (P) der Radarstrahlung des fahrzeugeigenen Radarsystems (7) ist. Außenanzeigevorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gesamtaufbau des Anzeigeelements (5) eine Platte (18) ergibt, welche transversal, insbesondere orthogonal, zu einer Ausbreitungsrichtung der vom fahrzeugeigenen Radarsystem (7) emittierten Radarstrahlung anzuordnen ist und in dieser Ausbreitungsrichtung eine konstante Gesamtdicke besitzt; und/oder quer zu der genannten Ausbreitungsrichtung der Radarstrahlung glatte und vorzugsweise zumindest lokal ebene und zueinander parallele Oberflächen besitzt; und/oder 20 weitgehend frei von Oberflächenunebenheiten, Lufteinschlüssen und sonstigen Brechungsindexsprüngen ausgebildet ist, die die Ausbreitungsrichtung und/oder ein Strahlprofil der Radarstrahlung des fahrzeugeigenen Radarsystems (7) beim Passieren des Anzeigeelements (5) verändern oder stören könnten. Außenanzeigevorrichtung (4) nach Anspruch 6, wobei die konstante Gesamtdicke der Platte (18) in der genannten Ausbreitungsrichtung der Radarstrahlung ein ganzzahliges Vielfaches der halben Radarwellenlänge beträgt. Außenanzeigevorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder einzelne Pixel (6) des Anzeigeelements (5) durch lichtabsorbierende Seitenflächen oder Trennschichten (11 ) von den jeweils benachbarten Pixeln (6) abgeschirmt ist; und/oder eine Rückseite (20) jedes einzelnen Pixels (6) des Anzeigeelements (5) lichtabsorbierend ausgebildet ist, gegebenenfalls mit einer Aussparung an der Stelle einer in der Rückseite (20) angeordneten zugehörigen Anzeigelichtquelle (9) bzw. eines Umlenkelements (10) oder eines ersten Diffusors (12). Außenanzeigevorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Anzeigeelement (5) ausgebildet ist als ein Außendisplay zur dynamischen Anzeige von Informationsinhalten für Betrachter, die sich außerhalb des Fahrzeugs (1 ) befinden; oder als Fahrzeuglichtanzeige zum Signalisieren eines Fahrzeugzustands, eines Fahrzustands oder einer Fahrzeugmanöverabsicht des Fahrzeugs (1 ) für andere 21

Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise ein Blinker, Bremslicht oder Scheinwerfer. (1 ), insbesondere ein Kraftfahrzeug, umfassend: ein fahrzeugeigenes Radarsystem (7) mit einer darin verwendeten vorbestimmten Radarwellenlänge; und eine Außenanzeigevorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren flächiges Anzeigeelement (5) im Strahlengang des fahrzeugeigenen Radarsystems (7) transversal, insbesondere orthogonal, zu einer Ausbreitungsrichtung der vom Radarsystem (7) emittierten Radarstrahlung angeordnet ist, ohne deren Ausbreitung durch das Anzeigeelement (5) hindurch zu beeinflussen oder zu stören.