WO2024104683A1 - Projektionsanzeigeeinrichtung mit einer deckscheibe zur reflexionsunterdrückung - Google Patents

Projektionsanzeigeeinrichtung mit einer deckscheibe zur reflexionsunterdrückung Download PDF

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WO2024104683A1
WO2024104683A1 PCT/EP2023/078793 EP2023078793W WO2024104683A1 WO 2024104683 A1 WO2024104683 A1 WO 2024104683A1 EP 2023078793 W EP2023078793 W EP 2023078793W WO 2024104683 A1 WO2024104683 A1 WO 2024104683A1
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WO
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cover plate
projection
microstructure
display device
projection display
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/078793
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Arthur Janzer
Martin Pinsker
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft filed Critical Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Publication of WO2024104683A1 publication Critical patent/WO2024104683A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features

Definitions

  • Projection display device with a cover plate for suppressing reflections
  • the invention relates to projection display devices, in particular head-up display devices, for motor vehicles.
  • the present invention relates to measures for suppressing interfering reflections of incident ambient light on a cover plate of the projection display device.
  • Projection display devices such as head-up displays, for the visual display of information in the field of vision of a driver of a motor vehicle are known from the prior art.
  • the publication DE 10 2010 032 998 A1 describes a head-up display for a motor vehicle with a projection device via which an image to be displayed is projected through a cover screen onto a windshield of a motor vehicle that acts as a combining device.
  • projection display devices have the advantage that the driver does not have to look away from the traffic in order to capture important information, such as the current vehicle speed or visual instructions from a navigation system.
  • a projection display device usually has a cover plate that protects the projection device from dirt or mechanical damage.
  • the cover plate is transparent and can reflect ambient light depending on the angle of incidence. At certain angles of incidence, ambient light, in particular direct sunlight, can be reflected into a reflected into the eye area of a vehicle occupant and thus dazzle them.
  • the projection device usually contains a reflective and curved cover plate that reflects incident ambient light in the direction of a light-absorbing surface, also called a mirror bank.
  • the reflected ambient light is reflected only to a small extent and exclusively diffusely on the light-absorbing surface, so that annoying reflections of ambient light or illumination in a display area on the windscreen can be essentially avoided.
  • Projection display devices are usually used in the upper side of an instrument panel in the area above the steering column, where there is usually only limited installation space available.
  • the assembly consisting of the light-absorbing surface and the reflective curved cover plate usually has a height of between 5 and 10 cm, which significantly increases the overall height of the projection display device. A reduction in the height of this assembly can only be achieved to a limited extent, since a flatter, i.e. less curved cover plate requires a greater height of the light-absorbing surface.
  • a projection display device for a motor vehicle comprising:
  • a projection device configured to output image-bearing projection light for projecting a projection image into an eye region of a vehicle occupant
  • the transparent cover pane has a microstructure with adjacent optical microstructure elements as a surface profile on an outward-facing upper side in order to reflect incident ambient light diffusely or predominantly into an area outside the eye area, wherein the microstructure elements of the microstructure each have a randomly varying surface shape and/or surface size at least along one surface direction.
  • a bottom side opposite the top side can have a microstructure which is designed to be complementary to the microstructure of the top side such that the projection light is transmitted and a fixed assignment of an angle of incidence of the projection light on the bottom side to a specific angle of reflection on the top side is achieved.
  • microstructure elements of the upper side and the lower side can each have a concave or convex surface, in particular a spherically concave or convex or triangular surface.
  • the surface of the upper side of the cover plate can be substantially flat over its extension, regardless of the microstructuring, or curved along a surface direction, in particular concavely curved.
  • the above projection display device is to provide a transparent cover plate for a projection device that has a microstructure.
  • the microstructure has adjacent optical microstructure elements that have an outward-facing top side (facing the windshield) with, for example, a concave or convex design.
  • the microstructure serves to achieve a diffuse reflection of ambient light or predominantly a reflection of ambient light into an area outside the eye area, e.g. of a proportion of more than 80% or more than 90% of the ambient light. With diffuse reflection, incident ambient light or directly incident sunlight is diffusely scattered so that only a small proportion reaches the eye area of a vehicle occupant.
  • the microstructuring can be designed to reflect incident ambient light into an area or an absorption surface so that the proportion of ambient light falling into the eye area of a vehicle occupant can be significantly reduced, in particular by more than 80%, more than 90% or more than 99%.
  • the cover plate can be designed to be flat or level, so that the height of the projection display device is reduced and the cover plate can be easily integrated on the upper side of the instrument panel in a motor vehicle.
  • the outward-facing surfaces (top sides) of the microstructure elements have a microstructure that is characterized by concave or convex structures.
  • the corresponding opposite surface of the cover plate (bottom side, the surface facing the projection device) has concave or convex structures, so that a flat arrangement of microstructures is achieved.
  • the use of achromatic lenses is also possible.
  • the microstructure elements can be provided in a size of e.g. 0.05 mm to 0.5 mm, possibly up to 1 mm, which excludes the perception of the interfaces between the microstructure elements due to the limited resolution of the vehicle occupant's eyes.
  • cover plates can lead to rainbow-like artifacts due to diffraction effects when the microstructure elements are arranged periodically in a regular field arrangement.
  • the periodicity of the arrangement of the Microstructure elements of the cover plate are to be resolved at least in one of the surface directions at least within a predetermined surface area of a predetermined minimum size and to form adjacent optical microstructure elements with randomly different surface shapes and surface sizes.
  • a periodicity is to be excluded that can lead to the representation of artifacts and diffraction patterns by amplifying light diffraction.
  • the microstructure elements are formed adjacent to one another.
  • the base surfaces of the microstructure elements can be triangular, square, pentagonal and hexagonal.
  • the microstructure elements of the microstructuring each have a random surface shape and/or surface size, wherein the entire surface of the cover plate is formed by in particular identical surface areas adjacent to one another, wherein in particular the surface area has a size of 20 mm 2 to 150 mm 2 .
  • the microstructuring of the cover plate can be designed in such a way that the arrangement of the individual microstructure elements in size and shape is not repeated within a given surface area of at least 3 mm, at least 4 mm or at least 5 mm edge length. These surface areas can then be arranged as tiles to form the entire cover plate.
  • the arrangement of the microstructure elements inevitably leads to diffraction patterns that are generated by each interface between neighboring microstructure elements. While such diffraction patterns are enhanced and thus perceptible with a periodic/regular arrangement of microstructure elements,
  • the irregular arrangement of the microstructure elements ensures that only the zeroth orders of the transmitted useful light overlap, whereas the diffraction patterns of all other diffraction orders are distributed over an angular range whose width depends on the distribution of the surface sizes of the individual microstructure elements. This significantly reduces the perceptibility of overlapping diffractions of non-zero diffraction orders.
  • the microstructure elements can each have a spherical, aspherical or free-form convex or concave structure in order to enable the best possible scattering of the incident ambient light when it is reflected on the surface of the cover plate.
  • the microstructuring of the top and bottom sides are offset from one another in the plane of the cover plate.
  • the translation vector is then selected in such a way that it is ensured that a projection light beam (projection light) that is coupled centrally into one of the microstructure elements of the microstructuring of the bottom side is also coupled centrally out of the corresponding microstructure element of the microstructuring of the top side of the cover plate.
  • the profiled design of the microstructure elements on the top side can have a particularly flat transmission surface and an absorption surface that are inclined to one another, wherein the transmission surface is designed to transmit projection light and, depending on an angle of incidence of ambient light, reflects this onto the absorption surface.
  • the surfaces of the microstructure elements can thus have a series of triangular contours in cross section, so that a sawtooth-like surface is formed.
  • the surfaces of the microstructure elements can also have a triangular contour in cross-section with transmission surfaces curved on the top side in the cross-sectional plane, wherein each of the microstructure elements has a curved transmission surface that can be inclined with respect to the incident ambient light such that the reflection of incident light beams falls on an adjacent absorption surface within an ambient light angle range.
  • the transmission surface and the absorption surface are inclined with respect to one another and form a triangular or quasi-triangular (because of curved courses with respect to the cross-sectional area) groove or a sawtooth-like course in cross-section.
  • the transmission surface can be curved on the top side of the cover plate in the opposite direction to the direction of the absorption surface, i.e. concave.
  • the corresponding surface can be correspondingly convexly curved in order to maintain the angular accuracy of the transmitted projection light.
  • the transmission surface is used to transmit the projection light and is aligned with respect to the ambient light angle range in such a way that any reflections cannot under any circumstances reach the driver's eye area, i.e. they are either absorbed on the absorption surface or - possibly after reflection on the windscreen - are guided past the eye area.
  • the absorption surface serves as a so-called glaretrap, so that incident ambient light that falls on the transmission surface and is reflected there is preferably reflected in the direction of the absorption surface/glaretrap and is absorbed there.
  • the absorption surface can be made non-reflective with a black lacquer or similar or a diffusely scattering surface structure.
  • the microstructure with a triangular cross-section or quasi-triangular cross-section with a curved transmission surface can extend along a surface direction of the cover plate (transverse to the extension of the Transmission surfaces and absorption surfaces) with random structure widths in the arrangement direction.
  • the cover plate can be flat or curved with respect to the arrangement direction (macroscopically).
  • the structure width of the microstructure elements along the arrangement direction can be varied analogously to the lens structures described above.
  • the structure of the upper side of the microstructure elements on the underside of the cover plate is designed accordingly, so that the transmission surface is opposite a correspondingly parallel surface on the underside.
  • the transmission surfaces on the underside of the cover plate can be designed at an angle to the transmission surfaces on the upper side of the cover plate in order to achieve beam deflection or - if the angle of incidence of the projection light varies along the arrangement direction - beam bundling, which is compensated in the further optics.
  • an opaque aperture device with aperture openings can be arranged in the cover plate, so that each of the microstructure elements provided with a convex, in particular spherical surface is assigned an aperture opening in order to enable angle-selective transmission through the cover plate.
  • the cover element can preferably have a color that corresponds to the surroundings of the cover plate, in order to enable a visually appealing embedding of the cover plate on the surface of the instrument panel.
  • a motor vehicle comprising: - an instrument panel between a windscreen of the motor vehicle and a steering column;
  • Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a projection display device for a motor vehicle
  • Figure 2 shows a cross-sectional view through a cover plate with a non-periodic microstructure
  • Figure 3 is a plan view of the cover plate with an exemplary microstructuring of Figure 2;
  • Figure 4 is a cross-sectional view through a cover plate according to a further embodiment with a diaphragm device.
  • Figure 5 is a cross-sectional view through a cover plate with a microstructure with microstructure elements with a triangular cross-section
  • Figure 6 is a cross-sectional view through a cover plate with a microstructure with microstructure elements with a quasi-triangular cross-section and transmission surfaces with concave upper sides and convex lower sides.
  • Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of a projection display device 1, such as a head-up display.
  • the projection display device 1 comprises an optical projection device 2 and a cover with a cover plate 3.
  • the projection display device 1 is essentially inserted into an opening 9 in an upper side 8 of an instrument panel 7 between a steering wheel and a windscreen 5 such that it essentially closes with or adjoins the upper side 8.
  • the projection device 2 outputs a projection beam L in a suitable manner, which is directed in a projection direction P onto a display area 4 (e.g. combiner) of a windshield 5 of a motor vehicle.
  • the projection device 2 comprises, in a known manner, a system of one or more mirrors 21, optionally lenses (not shown) and a projector 22.
  • a projection image output by the projector 22 is aligned as a projection beam L by the one or more mirrors 21 in the projection direction P and projected onto the display area 4.
  • the projection light projected onto the display area 4 is reflected by the display area 4 and directed onto an eye area B of a vehicle occupant, so that a projection image is created in the eye of the vehicle occupant, whereby information can be displayed.
  • cover plate 3 While a cover plate 3 with a curve is usually formed between the projection device 2 and the display area 4 in order to direct incident ambient light onto a light-absorbing surface arranged at the edge, a cover plate 3 is now provided directly on the projection device 2, which protects the projection device 2 from contamination by dust particles, for example.
  • the cover plate 3 can be essentially flat. However, any curved shape of the cover plate 3 is also conceivable.
  • the cover plate 3 is provided with a microstructure on an upper side 32 directed outwards (ie in the direction of the incident ambient light), which has optical microstructure elements 31 adjacent to one another.
  • the microstructure elements 31 are designed in such a way that they Transmit projection light P in an angle-preserving, in particular undistorted, manner.
  • these have a profiled surface, which can have a convex shape, in particular as shown in Figure 2, in order to diffusely reflect and scatter ambient light incident from outside over a larger angular range.
  • microstructure elements 31 allow incident ambient light to be diffusely scattered and thus the proportion of reflected ambient light incident on the upper side 32 in the eye area of a vehicle occupant can be reduced.
  • the design of the optical microstructure elements 32 so that transmitted useful light is transmitted in an angle-preserving manner and thus has the same angle of incidence as the angle of reflection enables an undistorted representation of an image of the projection image by the projection display device 1.
  • FIG. 2 The cross-sectional view of Figure 2 through the cover plate 3 shows an arrangement of microstructure elements 31 with a convex shape of the outward-facing upper side 32 of the cover plate 3.
  • concave structures corresponding to the convex structures can be located opposite a lower side 33 of the microstructure elements 3 opposite the upper side.
  • the convex structures on the top side can also be opposite corresponding convex structures on the bottom side, so that each of the microstructure elements 3 serves as a converging lens, whereby the angle is maintained. This can be achieved with a convex-convex arrangement if the thickness of the convex microstructure elements is selected such that the distance between the top and bottom side corresponds to twice the focal length.
  • Figure 3 shows a possible arrangement of the microstructure elements 31 based on a plan view of the cover plate 3. Since a periodic arrangement of microstructure elements 31 leads to pronounced diffraction patterns that can be perceived through color patterns due to increasing diffraction effects, an arrangement of the microstructure elements 31 with different surface sizes and surface shapes in a hexagonal pattern is provided for the cover plate 3 in this embodiment of Figures 2 and 3.
  • the hexagonal pattern is composed of individual microstructure elements 31 of different shapes and sizes.
  • the basic structure of the microstructure elements can be square, hexagonal and/or have another polygonal basic shape that enables a gapless arrangement in a matrix or field arrangement, ie that enables the joining of microstructure elements 31 of randomly different shapes and sizes.
  • the microstructuring of the cover plate 3 is provided so that the arrangement of the microstructure elements 31 is not periodic or with random shapes and sizes, i.e. it does not have a regular arrangement pattern.
  • This non-periodicity is either maintained over the entire surface area of the cover plate 3 or at least maintained in a predetermined surface area of, for example, between 5 mm and 10 mm edge length, in order to reliably avoid an additive superposition of diffraction effects of higher diffraction orders generated by individual microstructure elements 31.
  • the non-periodic arrangement of the microstructure elements 31 thus results in a superposition of diffraction effects of higher diffraction orders in an irregular manner, so that no amplification of the diffraction effects occurs and the perceptibility of the resulting diffraction patterns is significantly reduced.
  • the microstructuring of the surface of the cover plate has microstructure elements of a size that result in a resolution that is smaller than the resolving power of the vehicle occupants' eyes.
  • the size of the microstructure elements 31 should be several times larger than the wavelength of visible light in order to avoid additional diffraction effects. through the interfaces where the microstructure elements 31 adjoin one another.
  • Figure 4 shows a further embodiment of a cover plate 3 with an integrated aperture device 34.
  • the microstructure elements 31 are designed as individual converging lenses with a convex spherical shape on the top and bottom, in each of which an aperture opening 35 of the aperture device 34 is arranged.
  • the aperture openings 35 are positioned in such a way that only light that falls on the relevant microstructure element 31 from a certain angular range is transmitted, and other angular ranges, such as preferably the angular range of the direct view of vehicle occupants onto the top of the cover plate 3, are directed onto the aperture device 34 and are thereby prevented from being transmitted.
  • Figure 5 shows a cross section through a cover plate 3 according to a further embodiment, wherein the microstructure elements 31 on the top and bottom of the cover plate 3 each have a triangular cross section along an arrangement direction.
  • the microstructure elements 31 are characterized by a transmission region 36 through which the projection light can be transmitted without distorting the display image.
  • An absorption surface 37 facing the transmission region 36 has an angle of approximately 10° to 50° with respect to the surface normal of the cover plate 3 and can preferably be designed as a glare trap, i.e. have a coating or surface structure that absorbs light as much as possible or scatters it diffusely and prevents reflection or coupling of light into the cover plate 3.
  • the transmission region 36 and the absorption region 37 are arranged alternately with their width directions.
  • the widths of the transmission region 36 and the adjacent absorption region 37 are chosen to be so small that the microstructure thus formed can be perceived in the eye area is excluded, eg between 0.1 -1 mm.
  • the transmission regions 36 and absorption regions 37 can extend over the entire width of the cover plate 3.
  • ambient light from a certain angular range that is reflected on a surface of the transmission region 36 of a microstructure element 31 can preferably be reflected in the direction of the absorption surface 37 and either absorbed there or diffusely reflected in order to avoid further reflections of the reflected ambient light.
  • the transmission regions 36 of the microstructure elements 31 of the upper side can also be concavely curved with respect to the arrangement direction in order to increase the angular range from which incident ambient light is directed onto the absorption region 37. Accordingly, the transmission regions on the underside of the cover plate 3 can be convexly curved in the arrangement direction.
  • Projection device 1 Projection mirror 2 Projector

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsanzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: - eine Projektionseinrichtung, die ausgebildet ist, um bildtragendes Projektionslicht zum Projizieren eines Projektionsbildes in einen Augenbereich eines Fahrzeuginsassen auszugeben, - eine transparente Deckscheibe zum Schutz der Projektionseinrichtung; - eine Optik, die ausgebildet ist, um das bildtragende Projektionslicht so in den Augenbereich zu fokussieren, so dass das Projektionsbild im Augenbereich des Fahrzeuginsassen wahrnehmbar ist; - wobei die transparente Deckscheibe auf einer nach außen gerichteten Oberseite eine Mikrostrukturierung mit aneinander angrenzenden optischen Mikrostrukturelementen als Oberflächenprofil aufweist, um einfallendes Umgebungslicht diffus streuend oder vorwiegend in einen Bereich außerhalb des Augenbereichs zu reflektieren, - wobei die Mikrostrukturelemente der Mikrostrukturierung zumindest entlang einer Flächenrichtung jeweils eine zufällig variierende Flächenform und/oder Flächengröße aufweisen.

Description

Beschreibung
Projektionsanzeigeeinrichtunq mit einer Deckscheibe zur Reflexionsunterdrückunq
Die Erfindung betrifft Projektionsanzeigeeinrichtung, insbesondere Head-up- Display-Einrichtungen, für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zur Unterdrückung von Störreflexionen von einfallendem Umgebungslicht an einer Deckscheibe der Projektionsanzeigeeinrichtung.
Projektionsanzeigeeinrichtungen, wie Head-up-Displays, zur visuellen Anzeige von Informationen im Blickfeld eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift DE 10 2010 032 998 A1 ein Head-up-Display für ein Kraftfahrzeug mit einer Projektionseinrichtung, über die ein anzuzeigendes Bild durch eine Deckscheibe auf eine als Kombiniereinrichtung wirkende Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs projiziert wird. Derartige Projektionsanzeigeeinrichtungen haben im Unterschied zu den übrigen Anzeigeeinrichtungen im Kraftfahrzeug den Vorteil, dass der Fahrer den Blick nicht von dem Verkehrsgeschehen abwenden muss, um wichtige Informationen, wie zum Beispiel die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit oder optische Anweisungen eines Navigationssystems zu erfassen.
Eine Projektionsanzeigeeinrichtung weist in der Regel eine Deckscheibe auf, die die Projektionseinrichtung vor Verschmutzung oder mechanischer Beschädigung schützt. Die Deckscheibe ist transparent und kann je nach Einfallswinkel von Umgebungslicht dieses reflektieren. So kann bei bestimmten Einfallswinkeln Umgebungslicht, insbesondere direkt einfallendes Sonnenlicht in einen Augenbereich eines Fahrzeuginsassen reflektiert werden und diesen dadurch blenden.
Bei bekannten Projektionsanzeigeeinrichtung werden entsprechend Maßnahmen vorgesehen, um zu vermeiden, dass Umgebungslicht, das auf eine Deckscheibe einer Projektionseinrichtung der Projektionsanzeigeeinrichtung fällt, direkt oder reflektiert über die Frontscheibe in den Augenbereich eines Fahrzeuginsassen des Kraftfahrzeugs fällt und diesen blendet und/oder die Darstellung und/oder Wahrnehmung der anzuzeigenden Information beeinträchtigt. Daher enthält die Projektionseinrichtung in der Regel eine reflektierende und gekrümmte Deckscheibe, die einfallendes Umgebungslicht in Richtung einer lichtabsorbierenden Fläche, auch Spiegelbank genannt, reflektiert. Das reflektierte Umgebungslicht wird an der lichtabsorbierenden Fläche nur in geringem Maß und ausschließlich diffus reflektiert, so dass störende Reflexionen von Umgebungslicht oder Ausleuchtungen in einem Anzeigebereich auf der Frontscheibe im Wesentlichen vermieden werden können.
Projektionsanzeigeeinrichtungen werden üblicherweise in einer Oberseite einer Instrumententafel im Bereich über der Lenksäule eingesetzt, wo in der Regel nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung steht. In der Regel weist die Baugruppe aus der lichtabsorbierenden Fläche und der reflektierenden gekrümmten Abdeckscheibe jedoch eine Bauhöhe zwischen 5 und 10 cm auf, die die Gesamtbauhöhe der Projektionsanzeigeeinrichtung erheblich vergrößert. Eine Reduzierung der Bauhöhe dieser Baugruppe kann nur bedingt erreicht werden, da bei einer flacheren, d.h. weniger gekrümmten Abdeckscheibe, eine größere Höhe der lichtabsorbierenden Fläche benötigt wird.
Aus der Druckschrift DE 10 2014 214 510 A1 ist eine Anordnung zur Reflexionsminderung für eine Projektionsanzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die eine transparente Abdeckscheibe zum Schutz einer Projektionseinrichtung und ein Abschirmgitter mit einem oder mehreren flächigen senkrecht oder geneigt zu einer Oberfläche der Abdeckscheibe angeordneten Gitterelementen einer Gitterstruktur umfasst.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsanzeigeeinrichtung mit geringer Bauhöhe zur Verfügung zu stellen, bei der Störreflexionen durch einfallendes Umgebungslicht reduziert werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Projektionsanzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Deckscheibe zur Reflexionsunterdrückung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Projektionsanzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend:
- eine Projektionseinrichtung, die ausgebildet ist, um bildtragendes Projektionslicht zum Projizieren eines Projektionsbildes in einen Augenbereich eines Fahrzeuginsassen auszugeben,
- eine transparente Deckscheibe zum Schutz der Projektionseinrichtung;
- eine Optik, die ausgebildet ist, um das bildtragende Projektionslicht so in den Augenbereich zu fokussieren, so dass das Projektionsbild im Augenbereich des Fahrzeuginsassen wahrnehmbar ist, wobei die transparente Deckscheibe auf einer nach außen gerichteten Oberseite eine Mikrostrukturierung mit aneinander angrenzenden optischen Mikrostrukturelementen als Oberflächenprofil aufweist, um einfallendes Umgebungslicht diffus streuend oder vorwiegend in einen Bereich außerhalb des Augenbereichs zu reflektieren, wobei die Mikrostrukturelemente der Mikrostrukturierung zumindest entlang einer Flächenrichtung jeweils eine zufällig variierende Flächenform und/oder Flächengröße aufweisen. Weiterhin kann eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite eine Mikrostrukturierung aufweisen, die so komplementär zu der Mikrostrukturierung der Oberseite ausgebildet ist, dass das Projektionslicht transmittiertwird und eine feste Zuordnung eines Einfallswinkels des Projektionslichtes auf die Unterseite zu einem bestimmten Ausfallswinkel auf der Oberseite erreicht wird.
Weiterhin können die Mikrostrukturelemente der Oberseite und der Unterseite jeweils eine konkave oder konvexe Oberfläche, insbesondere eine sphärisch konkave oder konvexe oder dreieckige Oberfläche, aufweisen.
Die Oberfläche der Oberseite der Deckscheibe kann über deren Erstreckung ungeachtet der Mikrostrukturierung im Wesentlichen eben oder entlang einer Flächenrichtung gekrümmt, insbesondere konkav gekrümmt, ausgebildet sein.
Eine Idee der obigen Projektionsanzeigeeinrichtung besteht darin, eine transparente Deckscheibe für eine Projektionseinrichtung vorzusehen, die eine Mikrostrukturierung aufweist. Die Mikrostrukturierung weist aneinander angrenzende optische Mikrostrukturelemente auf, die eine nach außen gerichtete (der Frontscheibe zugewandte) Oberseite mit z.B. konkaver oder konvexer Ausgestaltung aufweisen. Die Mikrostrukturierung dient dazu eine diffuse Reflexion von Umgebungslicht oder vorwiegend eine Reflexion von Umgebungslicht in einen Bereich außerhalb des Augenbereichs zu erreichen, z.B. von einem Anteil von mehr als 80% oder mehr als 90% des Umgebungslichts. Bei der diffusen Reflexion wird einfallendes Umgebungslicht bzw. direkt einfallendes Sonnenlicht diffus gestreut, so dass nur ein geringer Anteil in den Augenbereich eines Fahrzeuginsassen gelangt.
Weiterhin kann die Mikrostrukturierung ausgebildet sein, einfallendes Umgebungslicht so in einen Bereich bzw. eine Absorptionsfläche zu reflektieren, so dass der Anteil von in den Augenbereich eines Fahrzeuginsassen fallenden Umgebungslichts deutlich reduziert werden kann, insbesondere um mehr als 80%, mehr als 90% oder mehr als 99%. Zudem kann die Deckscheibe im Unterschied zu Lösungen des Standes der Technik eben oder flach ausgebildet sein, so dass die Bauhöhe der Projektionsanzeigeeinrichtung reduziert wird und sich die Deckscheibe gut auf der Oberseite der Instrumententafel in einem Kraftfahrzeug integrieren lässt.
Die Deckscheibe ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der Einfallswinkel eines von einer Unterseite der Deckscheibe einfallenden Lichtstrahlenbündels des Projektionslichtes bei einer Transmission durch die Deckscheibe erhalten bleibt, so dass die Deckscheibe die Richtung und Fokussierung des von der Projektionseinrichtung emittierten bildtragenden Projektionslichtes nicht beeinflusst und eine unverzerrte Abbildung im Auge des Fahrzeuginsassen bzw. Fahrers möglich ist.
Die nach außen gerichteten Oberflächen (Oberseiten) der Mikrostrukturelemente weisen eine Mikrostrukturierung auf, die durch konkave oder konvexe Strukturen gekennzeichnet ist. Um die optische Eigenschaft der (bezüglich des Einfallswinkels) unbeeinflussten Transmission von Projektionslicht zu gewährleisten, weist die entsprechend gegenüberliegende Oberfläche der Deckscheibe (Unterseite, die zur Projektionseinrichtung gewandte Fläche) konkave bzw. konvexe Strukturen auf, so dass eine flächige Anordnung von Mikrostrukturen erreicht wird. Auch ist die Nutzung von Achromatlinsen möglich.
Um ein möglichst unverzerrtes und artefaktfreies Projektionsbild wahrnehmen zu können, können die Mikrostrukturelemente in einer Größe von z.B. 0,05mm bis 0,5 mm, ggfs. bis zu 1mm vorgesehen sein, die aufgrund des begrenzten Auflösungsvermögens der Augen des Fahrzeuginsassen ein Wahrnehmen der Grenzflächen zwischen den Mikrostrukturelementen ausschließt.
Derartige Deckscheiben können bei periodischer Anordnung der Mikrostrukturelemente in einer regelmäßigen Feldanordnung jedoch zu regenbogenartigen Artefakten aufgrund von Beugungseffekten führen. Diesbezüglich sieht die oben beschriebene Deckscheibe für die
Projektionseinrichtung vor, die Periodizität der Anordnung der Mikrostrukturelemente der Deckscheibe zumindest in einer der Flächenrichtungen zumindest innerhalb eines vorgegebenen Flächenbereichs vorgegebener Mindestgröße aufzulösen und benachbarte optische Mikrostrukturelemente mit zufälligen unterschiedlichen Flächenformen und Flächengrößen auszubilden. Innerhalb des Flächenbereichs soll so eine Periodizität ausgeschlossen werden, die durch Verstärkung von Lichtbeugungen zur Darstellung von Artefakten und Beugungsmustern führen können.
Vorzugsweise wird in einer solchen Anordnung unregelmäßig geformter Mikrostrukturelemente beibehalten, die Mikrostrukturelemente aneinander angrenzend auszubilden. Dabei können die Grundflächen der Mikrostrukturelemente dreieckig, viereckig, fünfeckig und sechseckig ausgebildet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass in dem Flächenbereich die Mikrostrukturelemente der Mikrostrukturierung jeweils eine zufällige Flächenform und/oder Flächengröße aufweisen, wobei die gesamte Oberfläche der Deckscheibe durch insbesondere identische aneinander angrenzende Flächenbereiche ausgebildet wird, wobei insbesondere der Flächenbereich eine Größe von 20 mm2 bis 150 mm2 aufweist.
Insbesondere kann die Mikrostrukturierung der Deckscheibe so ausgebildet werden, dass sich innerhalb eines vorgegebenen Flächenbereichs von mindestens 3 mm, mindestens 4mm oder mindestens 5mm Kantenlänge sich die Anordnung der einzelnen Mikrostrukturelemente in ihrer Größe und Form nicht wiederholt. Zur Ausbildung der gesamten Deckscheibe können dann diese Flächenbereiche als Kacheln angeordnet werden.
Die Anordnung der Mikrostrukturelemente führt zwangsläufig zu Beugungsmustern, die durch jede Grenzfläche zwischen benachbarten Mikrostrukturelementen erzeugt werden. Während sich derartige Beugungsmuster bei einer periodischen/regelmäßigen Anordnung von Mikrostrukturelementen verstärken und dadurch wahrnehmbar sind, wird durch die unregelmäßige Anordnung der Mikrostrukturelemente erreicht, dass sich nur die nullten Ordnungen des transmittierten Nutzlichts überlagern, wohingegen sich die Beugungsmuster aller anderen Beugungsordnungen über einen Winkelbereich verteilen, deren Breite von der Verteilung der Flächengrößen der einzelnen Mikrostrukturelemente abhängt. Dies reduziert die Wahrnehmbarkeit von sich überlagernden Beugungen von nicht 0-ten Beugungsordnungen erheblich.
Die Mikrostrukturelemente können jeweils eine sphärisch, asphärisch oder freiform -konvexe oder -konkave Struktur aufweisen, um so eine möglichst gute Streuung des einfallenden Umgebungslichts bei dessen Reflexion auf der Oberfläche der Deckscheibe zu ermöglichen.
Um die Qualität der Transmission des Projektionslichts zu maximieren, kann vorgesehen sein, die Mikrostrukturierung der Oberseite und der Unterseite zueinander in der Ebene der Deckscheibe versetzt zu gestalten. Der Translationsvektor wird dann so gewählt, dass gewährleistet wird, dass ein Projektionslichtstrahlenbündel (Projektionslicht), der mittig in eines der Mikrostrukturelemente der Mikrostrukturierung der Unterseite eingekoppelt wird, aus dem korrespondierenden Mikrostrukturelement der Mikrostrukturierung der Oberseite der Deckscheibe ebenfalls mittig ausgekoppelt wird.
Weiterhin kann die profilierte Ausgestaltung der Mikrostrukturelemente auf der Oberseite eine insbesondere plane Transmissionsfläche und eine Absorptionsfläche aufweisen, die zueinander geneigt sind, wobei die Transmissionsfläche zum Transmittieren von Projektionslicht ausgebildet ist und abhängig von einem Einfallswinkel von Umgebungslicht dieses auf die Absorptionsfläche reflektiert. So können die Oberflächen der Mikrostrukturelemente im Querschnitt eine Reihe von Dreieckskonturen aufweisen, so dass eine sägezahlartige Oberfläche gebildet wird. Weiterhin können die Oberflächen der Mikrostrukturelemente im Querschnitt auch eine Dreieckskontur mit an der Oberseite in der Querschnittsebene gekrümmten Transmissionsflächen aufweisen, wobei jedes der Mikrostrukturelemente eine gekrümmte Transmissionsfläche aufweist, die bezüglich des einfallenden Umgebungslichts so geneigt sein kann, dass die Reflexion einfallender Lichtstrahlenbündel innerhalb eines Umgebungslicht- Winkelbereichs auf eine benachbarte Absorptionsfläche fällt. Die Transmissionsfläche und die Absorptionsfläche sind zueinander geneigt und bilden im Querschnitt einen dreieckförmigen oder quasi dreieckförmigen (da gekrümmte Verläufe bezüglich der Querschnittsfläche) Graben bzw. einen sägezahnartigen Verlauf. Die Transmissionsfläche kann an der Oberseite der Deckscheibe entgegengesetzt zur Richtung der Absorptionsfläche, d.h. konkav, gekrümmt sein. An der Unterseite kann die korrespondierende Fläche entsprechend konvex gekrümmt sein, um die Winkeltreue des transmittierten Projektionslichts zu erhalten.
Die Transmissionsfläche dient zum Transmittieren des Projektionslichts und ist bezüglich des Umgebungslicht-Winkelbereichs so ausgerichtet, dass etwaige Reflexionen unter keinen Umständen in den Augenbereich des Fahrers gelangen können, d.h. entweder auf der Absorptionsfläche absorbiert werden oder - auch ggfs. nach Reflexion an der Frontscheibe - an dem Augenbereich vorbeigeleitet werden.
Die Absorptionsfläche dient als sogenannte Glaretrap, so dass einfallendes Umgebungslicht, das auf die Transmissionsfläche fällt und dort reflektiert wird, vorzugsweise in Richtung der Absorptionsfläche/Glaretrap reflektiert wird und dort absorbiert wird. Dazu kann die Absorptionsfläche nicht reflektiv mit einem Schwarzlack oder ähnlichem oder einer diffus streuenden Oberflächenstruktur ausgebildet sein.
Die Mikrostruktur mit dreieckförmigem Querschnitt oder quasi dreieckförmigem Querschnitt mit gekrümmter Transmissionsfläche kann sich entlang einer Flächenrichtung der Deckscheibe (quer zur Erstreckung der Transmissionsflächen und Absorptionsflächen) mit zufälligen Strukturbreiten in Anordnungsrichtung wiederholen. Die Deckscheibe kann bezüglich der Anordnungsrichtung (makroskopisch) eben oder gekrümmt sein. Zur Vermeidung von Beugungseffekten kann die Strukturbreite der Mikrostrukturelemente entlang der Anordnungsrichtung analog zu den oben beschriebenen Linsenstrukturen, variiert sein.
Um eine unverzerrte Transmission des Nutzlichtes zu erreichen, ist die Struktur der Oberseite der Mikrostrukturelemente auf der Unterseite der Deckscheibe entsprechend ausgebildet, so dass der Transmissionsfläche eine entsprechend flächenparallele Fläche der Unterseite gegenüberliegt.
Bei allen Ausführungsformen können die Transmissionsflächen auf der Unterseite der Deckscheibe in einem Winkel zu den Transmissionsflächen auf der Oberseite der Deckscheibe ausgeführt werden, um eine Strahlumlenkung oder auch - bei entlang der Anordnungsrichtung variierenden Einfallswinkeln des Projektionslichts - Strahlbündelung zu erreichen, die in der weiteren Optik kompensiert wird.
Weiterhin kann in der Deckscheibe eine intransparente Blendeneinrichtung mit Blendenöffnungen angeordnet sein, so dass jedem der mit einer konvexen, insbesondere sphärischen Oberfläche versehenen Mikrostrukturelement eine Blendenöffnung zugeordnet ist, um eine winkelselektive Transmission durch die Deckscheibe zu ermöglichen.
Das Blendenelement kann vorzugsweise eine Farbe aufweisen, die der Umgebung der Deckscheibe entspricht, um so eine optisch ansprechende Einbettung der Deckscheibe auf die Oberfläche der Instrumententafel zu ermöglichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend: - eine Instrumententafel zwischen einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs und einer Lenksäule;
- die obige Projektionsanzeigeeinrichtung, die im Wesentlichen bündig mit der Oberseite der Instrumententafel angeordnet ist.
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Projektionsanzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug;
Figur 2 eine Querschnittsdarstellung durch eine Deckscheibe mit einer nicht-periodischen Mikrostrukturierung;
Figur 3 eine Draufsicht auf die Deckscheibe mit einer beispielhaften Mikrostrukturierung der Figur 2;
Figur 4 eine Querschnittsdarstellung durch eine Deckscheibe gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einer Blendeneinrichtung; und
Figur 5 eine Querschnittsdarstellung durch eine Deckscheibe mit einer Mikrostrukturierung mit Mikrostrukturelementen mit dreieckigem Querschnitt, und
Figur 6 eine Querschnittsdarstellung durch eine Deckscheibe mit einer Mikrostrukturierung mit Mikrostrukturelementen mit quasi dreieckigem Querschnitt und Transmissionsflächen mit konkaven Oberseiten und konvexen Unterseiten.
Figur 1 zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung durch eine Projektionsanzeigeeinrichtung 1 , wie z.B. ein Head-up-display. Die Projektionsanzeigeeinrichtung 1 umfasst eine optische Projektionseinrichtung 2 und eine Abdeckung mit einer Deckscheibe 3. Die Projektionsanzeigeeinrichtung 1 ist im Wesentlichen in eine Öffnung 9 in einer Oberseite 8 einer Instrumententafel 7 zwischen einem Lenkrad und einer Frontscheibe 5 so eingesetzt, dass diese im Wesentlichen mit der Oberseite 8 abschließt bzw. an diese angrenzt.
Die Projektionseinrichtung 2 gibt in geeigneter Weise ein Projektionsstrahlenbündel L aus, der in einer Projektionsrichtung P auf einen Anzeigebereich 4 (z.B. Combiner) einer Frontscheibe 5 eines Kraftfahrzeugs gerichtet ist. Die Projektionseinrichtung 2 umfasst in bekannter Weise ein System aus einem oder mehreren Spiegeln 21 , ggfs. Linsen (nicht gezeigt) und einem Projektor 22. Ein von dem Projektor 22 ausgegebenes Projektionsbild wird als Projektionsstrahlenbündel L durch den einen oder die mehreren Spiegel 21 in die Projektionsrichtung P ausgerichtet und auf den Anzeigebereich 4 projiziert. Das auf den Anzeigebereich 4 projizierte Projektionslicht wird an dem Anzeigebereich 4 reflektiert und auf einen Augenbereich B eines Fahrzeuginsassen gerichtet, so dass ein Projektionsbild im Auge des Fahrzeuginsassen entsteht, wodurch eine Information dargestellt werden kann.
Während üblicherweise zwischen der Projektionseinrichtung 2 und dem Anzeigebereich 4 eine Deckscheibe 3 mit einer Krümmung ausgebildet ist, um einfallendes Umgebungslicht auf eine am Rand angeordnete lichtabsorbierende Fläche zu richten, ist nun unmittelbar an der Projektionseinrichtung 2 eine Deckscheibe 3 vorgesehen, die die Projektionseinrichtung 2 vor einer Verschmutzung durch zum Beispiel Staubpartikel schützt. Die Deckscheibe 3 kann im Wesentlichen eben ausgebildet sein. Jedoch sind auch beliebig gekrümmte Formen der Deckscheibe 3 denkbar.
Wie in der Querschnittsdarstellung der Figur 2 beispielhaft gezeigt ist, ist die Deckscheibe 3 auf einer nach außen (d.h. in Richtung des einfallenden Umgebungslichts) gerichteten Oberseite 32 mit einer Mikrostrukturierung versehen, die aneinander angrenzende optische Mikrostrukturelemente 31 aufweist. Die Mikrostrukturelemente 31 sind so ausgebildet, dass sie das Projektionslicht P winkelerhaltend, insbesondere unverzerrt, transmittieren. Dabei weisen diese jedoch eine profilierte Oberfläche auf, die insbesondere wie in Figur 2 dargestellt, eine konvexe Form aufweisen kann, um von außen einfallendes Umgebungslicht in einen größeren Winkelbereich diffus zu reflektieren und zu streuen.
Durch die flächige Anordnung derartiger Mikrostrukturelemente 31 kann somit einfallendes Umgebungslicht diffus gestreut werden und somit der Anteil des in einen Augenbereich eines Fahrzeuginsassen auf die Oberseite 32 einfallenden, reflektierten Umgebungslichts reduziert werden. Die Ausbildung der optischen Mikrostrukturelemente 32, so dass transmittiertes Nutzlicht winkelerhaltend transmittiert wird und somit den gleichen Einfallswinkel wie Ausfallswinkel aufweist, ermöglicht eine unverzerrte Darstellung einer Abbildung des Projektionsbildes durch die Projektionsanzeigeeinrichtung 1 .
Die Querschnittsdarstellung der Figur 2 durch die Deckscheibe 3 zeigt eine Anordnung von Mikrostrukturelementen 31 mit einer konvexen Formgebung der nach außen gerichteten Oberseite 32 der Deckscheibe 3. Zur Gewährleistung der unverzerrenden Transmission des Projektionslichts P können den konvexen Strukturen entsprechend konkave Strukturen auf einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite 33 der Mikrostrukturelemente 3 gegenüberliegen.
Auch können den konvexen Strukturen auf der Oberseite entsprechend konvexe Strukturen auf der Unterseite gegenüberliegen, so dass jedes der Mikrostrukturelemente 3 als Sammellinse dient, wobei die Winkelerhaltung erreicht wird. Diese kann mit einer Konvex-Konvex-Anordnung erreicht werden, wenn die Dicke der konvexen Mikrostrukturelemente so gewählt wird, dass der Abstand von Ober- und Unterseite der doppelten Brennweite entspricht.
Figur 3 zeigt anhand einer Draufsicht auf die Deckscheibe 3 eine mögliche Anordnung der Mikrostrukturelemente 31 . Da eine periodische Anordnung von Mikrostrukturelementen 31 aufgrund von sich verstärkenden Beugungseffekten zu ausgeprägten und durch Farbmuster wahrnehmbaren Beugungsmustern führt, ist bei der Deckscheibe 3 in dieser Ausführungsform der Figuren 2 und 3 eine Anordnung der Mikrostrukturelemente 31 mit unterschiedlichen Flächengrößen und Flächenformen in einem hexagonalen Muster vorgesehen. Das hexagonale Muster ist aus einzelnen Mikrostrukturelementen 31 unterschiedlicher Form und Größe zusammengesetzt. Alternativ kann die Grundstruktur der Mikrostrukturelemente viereckig, sechseckig und/oder eine andere mehreckige Grundform aufweisen, die eine lückenlose Anordnung in einer Matrix bzw. Feldanordnung ermöglichen, d.h. die das Aneinanderfügen von Mikrostrukturelementen 31 zufällig unterschiedlicher Formen und Größen ermöglicht.
Insbesondere ist die Mikrostrukturierung der Deckscheibe 3 vorgesehen, so dass die Anordnung der Mikrostrukturelemente 31 nicht periodisch bzw. mit zufälligen Formen und Größen erfolgt, d. h. kein regelmäßiges Anordnungsmuster aufweist. Diese Nichtperiodizität wird entweder über den gesamten Flächenbereich der Deckscheibe 3 beibehalten oder zumindest in einem vorgegebenen Flächenbereich von beispielsweise zwischen 5 mm und 10 mm Kantenlänge eingehalten, um so zuverlässig eine additive Überlagerung von durch einzelne Mikrostrukturelemente 31 erzeugten Beugungseffekten höherer Beugungsordnungen zu vermeiden. Durch die nichtperiodische Anordnung der Mikrostrukturelemente 31 ergibt sich somit eine Überlagerung von Beugungseffekten höherer Beugungsordnungen in unregelmäßiger Weise, so dass keine Verstärkung der Beugungseffekte auftritt und die Wahrnehmbarkeit der resultierenden Beugungsmuster deutlich reduziert wird.
Die Mikrostrukturierung der Oberfläche der Deckscheibe weist Mikrostrukturelemente in einer Größe auf, die zu einer Auflösung führen, die kleiner ist als das Auflösungsvermögen des Auges der Fahrzeuginsassen. Jedoch sollte die Größe der Mikrostrukturelemente 31 ein Vielfaches größer sein als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts, um zusätzliche Beugungseffekte durch die Grenzflächen, an denen die Mikrostrukturelemente 31 aneinandergrenzen, zu vermeiden.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Deckscheibe 3 mit einer integrierten Blendeneinrichtung 34 vorgesehen. Dazu sind die Mikrostrukturelemente 31 als einzelne Sammellinsen mit auf Oberseite und Unterseite konvexer sphärischer Form ausgebildet, in denen jeweils eine Blendenöffnung 35 der Blendeneinrichtung 34 angeordnet ist. Die Blendenöffnungen 35 sind so positioniert, dass nur Licht, das aus einem bestimmten Winkelbereich auf das betreffende Mikrostrukturelement 31 einfällt, transmittiert wird und andere Winkelbereiche, wie z.B. vorzugsweise der Winkelbereich des direkten Einblicks von Fahrzeuginsassen auf die Oberseite der Deckscheibe 3 auf die Blendeneinrichtung 34 gerichtet werden und dadurch an einer Transmission gehindert werden.
Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Deckscheibe 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei die Mikrostrukturelemente 31 an der Oberseite und Unterseite der Deckscheibe 3 jeweils entlang einer Anordnungsrichtung einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen. Die Mikrostrukturelemente 31 sind dabei durch einen Transmissionsbereich 36 gekennzeichnet, durch den das Projektionslicht transmittiert werden kann, ohne dass eine Verzerrung des Anzeigebildes erfolgt. Eine dem Transmissionsbereich 36 zugewandte Absorptionsfläche 37 weist bezüglich der Flächennormalen der Deckscheibe 3 einen Winkel von ca. 10° bis 50° auf und kann vorzugsweise als Glare-Trap ausgebildet sein, d. h. eine Beschichtung oder Oberflächenstruktur aufweisen, die Licht möglichst absorbiert oder diffus streut und eine Reflexion oder ein Einkoppeln von Licht in die Deckscheibe 3 verhindert.
In Anordnungsrichtung sind der Transmissionsbereich 36 und der Absorptionsbereich 37 mit ihren Breitenrichtungen wechselweise angeordnet. Die Breiten des Transmissionsbereichs 36 und des angrenzenden Absorptionsbereichs 37 sind dabei so gering gewählt, dass eine Wahrnehmbarkeit der so gebildeten Mikrostrukturierung im Augenbereich ausgeschlossen ist, z.B. zwischen 0,1 -1 mm. In einer Flächenrichtung quer zur Anordnungsrichtung können sich die Transmissionsbereiche 36 und Absorptionsbereiche 37 bis über die gesamte Breite der Deckscheibe 3 erstrecken. Somit kann Umgebungslicht aus einem bestimmten Winkelbereich, das an einer Oberfläche des Transmissionsbereichs 36 eines Mikrostrukturelements 31 reflektiert wird, vorzugsweise in Richtung der Absorptionsfläche 37 reflektiert werden und dort entweder absorbiert oder diffus reflektiert werden, um weitere Reflexionen des reflektierten Umgebungslichts zu vermeiden.
Wie in Figur 6 dargestellt, können anstelle des dreieckförmigen Querschnitts die Transmissionsbereiche 36 der Mikrostrukturelemente 31 der Oberseite bezüglich der Anordnungsrichtung auch konkav gekrümmt sein, um den Winkelbereich, aus dem einfallendes Umgebungslicht auf den Absorptionsbereich 37 gerichtet wird, zu vergrößern. Entsprechend können die Transmissionsbereiche auf der Unterseite der Deckscheibe 3 entsprechend in Anordnungsrichtung konvex gekrümmt sein.
Bezugszeichenliste
1 Projektionsanzeigeeinrichtung
Projektionseinrichtung 1 Projektionsspiegel 2 Projektor
3 Deckscheibe
31 Mikrostrukturelement
32 Oberseite
33 Unterseite
34 Blendeneinrichtung
35 Blendenöffnung
36 T ransm issionsf lache
37 Absorptionsfläche
4 Anzeigebereich
5 Frontscheibe
7 Instrumententafel
8 Oberseite
9 Öffnung
L Projektionsstrahlenbündel
P Projektionsrichtung

Claims

Ansprüche Projektionsanzeigeeinrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, umfassend:
- eine Projektionseinrichtung (2), die ausgebildet ist, um bildtragendes Projektionslicht zum Projizieren eines Projektionsbildes in einen Augenbereich eines Fahrzeuginsassen auszugeben,
- eine transparente Deckscheibe (3) zum Schutz der Projektionseinrichtung (2);
- eine Optik, die ausgebildet ist, um das bildtragende Projektionslicht so in den Augenbereich zu fokussieren, so dass das Projektionsbild im Augenbereich des Fahrzeuginsassen wahrnehmbar ist; wobei die transparente Deckscheibe (3) auf einer nach außen gerichteten Oberseite (32) eine Mikrostrukturierung mit aneinander angrenzenden optischen Mikrostrukturelementen (31 ) als Oberflächenprofil aufweist, um einfallendes Umgebungslicht diffus streuend oder vorwiegend in einen Bereich außerhalb des Augenbereichs zu reflektieren, wobei die Mikrostrukturelemente (31 ) der Mikrostrukturierung zumindest entlang einer Flächenrichtung jeweils eine zufällig variierende Flächenform und/oder Flächengröße aufweisen. Projektionsanzeigeeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei eine der Oberseite (32) gegenüberliegende Unterseite (33) eine Mikrostrukturierung aufweist, die so komplementär zu der Mikrostrukturierung der Oberseite (32) der Deckscheibe (3) ausgebildet ist, dass für jedes Mikrostrukturelement das Projektionslicht transmittiert wird und eine feste Zuordnung eines Einfallswinkels des Projektionslichtes auf die Unterseite (33) zu einem bestimmten Ausfallswinkel auf der Oberseite (32) erreicht wird. Projektionsanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Mikrostrukturelemente (31 ) auf deren Oberseite (32) und deren Unterseite (33) jeweils eine konkave oder konvexe Oberfläche, insbesondere eine sphärisch, asphärisch oder freiform-konvexe oder -konkave oder dreieckige Oberfläche, aufweisen. Projektionsanzeigeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Oberfläche der Oberseite (32) der Deckscheibe (3) eben oder entlang einer Flächenrichtung gekrümmt, insbesondere konkav gekrümmt, ausgebildet ist. Projektionsanzeigeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in einem Flächenbereich die Mikrostrukturelemente (31 ) der Mikrostrukturierung jeweils eine entlang zumindest einer Flächenrichtung zufällige Flächenform und/oder Flächengröße aufweisen, wobei die gesamte Oberfläche der Deckscheibe (3) durch aneinander angrenzende Flächenbereiche ausgebildet wird, wobei insbesondere die Flächenbereiche jeweils eine Größe von 20mm2 bis 150 mm2 aufweisen. Projektionsanzeigeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Grundflächen der Mikrostrukturelemente (31 ) der Mikrostrukturierung jeweils dreieckig, viereckig, fünfeckig oder sechseckig ausgebildet sind. Projektionsanzeigeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Betrag des Einfallswinkels dem Betrag des Ausfallswinkels entspricht oder wobei die Zuordnung des Einfallswinkels des Projektionslichtes auf die Unterseite zu dem Ausfallswinkel auf der Oberseite (32) die optische Eigenschaft eines Prismas, einer Sammellinse oder einer Streulinse bewirkt. Projektionsanzeigeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ausgestaltung der Mikrostrukturelemente (31 ) auf der Oberseite (32) der Deckscheibe (3) eine insbesondere plane oder konkav gekrümmte Transmissionsfläche (36) und eine dazu weg von der Deckscheibe (3) angewinkelte Absorptionsfläche (37) aufweist, wobei die Transmissionsfläche (36) zum Transmittieren des Projektionslichts ausgebildet ist und abhängig von einem Einfallswinkelbereich von Umgebungslicht dieses auf die Absorptionsfläche (37) reflektiert. Projektionsanzeigeeinrichtung (1 ) nach Anspruch 8, wobei die Unterseite der Deckscheibe (3) Flächenabschnitte aufweist, die den Transmissionsflächen (36) so bezüglich einer Flächennormalen oder einer dazu geneigten Richtung gegenüberliegen, dass ein Strahl des Projektionslichtes, der jeweils durch die Mitte eines Mikrostrukturelementes (31 ) auf der Unterseite der Deckscheibe (3) eintritt, durch die Mitte des korrespondierenden Mikrostrukturelementes (31 ) auf der Oberseite (32) der Deckscheibe (3) austritt. Projektionsanzeigeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in der Deckscheibe (3) eine intransparente Blendeneinrichtung (34) mit Blendenöffnungen (35) angeordnet ist, so dass jedem der mit einer konvexen, Oberfläche versehenen Mikrostrukturelemente (31 ) eine Blendenöffnung (35) zugeordnet ist, um eine winkelselektive Transmission durch die Deckscheibe (3) zu ermöglichen. Kraftfahrzeug umfassend:
- eine Instrumententafel (7) zwischen einer Frontscheibe (5) des Kraftfahrzeugs und einer Lenksäule;
- die Projektionsanzeigeeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Projektionsanzeigeeinrichtung (1 ) im Wesentlichen bündig mit der Oberseite der Instrumententafel (7) angeordnet ist.
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