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STAND DER
TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung in einem
Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, und ein Kraftfahrzeug
mit einer derartigen Anzeigevorrichtung.
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Derartige
Vorrichtungen sind alternativ zu den im allgemeinen in Fahrzeugen
vorgesehenen Zeigerarmaturen als Anzeigevorrichtung für die Darstellung
von vielfältigen
Fahrzeugzustandsdaten, wie Fahrgeschwindigkeit, Drehzahl, Kraftstoffmenge
und Motortemperatur, und eines Warnsignals für beispielsweise offene Fenster
bekannt. Üblicherweise werden
VFDs (Vakuum Fluoreszenzanzeigen) oder LCD's (Liquid Crystal Displays) in dem Bilderzeuger zur
Darstellung der Betriebsdaten angeordnet.
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Nach
einem Ansatz gemäß dem Stand
der Technik werden die Betriebsdaten des Fahrzeugs unterhalb der
Oberkante des Armaturenbretts, dessen vertikale Ausdehnung durch
die Größe des erforderlichen
Gesichtsfeldes durch die Windschutzscheibe begrenzt wird, angezeigt.
Da der Führer
des Fahrzeugs die Betriebsdaten, insbesondere die Geschwindigkeit,
während
der Fahrt häufig überwachen muß, muß er seinen
Blick von der Straße
abwenden und auf die Anzeigevorrichtung richten. Dies kann besonders
in kritischen Situation, wie beispielsweise in Kurven, während eines Überholmanövers oder
in Baustellen gefährlich
sein, da dann der Fahrer den Blickkontakt zu dem Geschehen auf der
Straße
verliert und sich somit z.B. seine Reaktionszeit verlängert.
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Ferner
sind Anzeigevorrichtungen in Fahrzeugen bekannt, bei denen ein für einen
Beobachter sichtbares virtuelles Bild im Bereich der Windschutzscheibe
erzeugt wird. Durch die Lage des Bilds bleibt bei der Kontrolle
der Betriebsdaten das Blickfeld des Fahrers auf die Straße gerichtet,
so dass eine derartige Vorrichtung ein Betreiben des Fahrzeugs mit
erhöhter
Sicherheit ermöglicht.
Derartige Vorrichtungen werden als Head-Up Displays (HUDs) bezeichnet.
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Das
virtuelle Bild kann dadurch erzeugt werden, dass von einer Projektionseinheit
Licht auf eine verspiegelte Fläche
projiziert wird. Hinter der Ebene des Spiegels entsteht hierbei
ein für
einen Betrachter sichtbares virtuelles Bild, das über eine
Reflexion auf der Oberfläche
der Windschutzscheibe sichtbar ist. Eine hierfür erforderliche Einheit zur
Lichterzeugung bzw. -projektion ist im allgemeinen in der Instrumententafel
des Fahrzeugs, also hinter dem Lenkrad, und unterhalb der Windschutzscheibe
angeordnet. Alternativ kann das virtuelle Bild erzeugt werden, indem das
von einer Projektionseinheit abgestrahlte Licht auf einem zusätzlichen
reflektierenden Element, einen sogenannten Combiner, reflektiert
wird.
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Alternativ
kann das virtuelle Bild erzeugt werden, indem ein reelles Bild auf
eine lichtstreuende Fläche
unterhalb der Windschutzscheibe projiziert wird. Das Bild ist über eine
Reflexion auf der Oberfläche
der Windschutzscheibe sichtbar.
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Ebenfalls
auf dem Markt bekannt sind Systeme zur Verbesserung der Fahrersicht
bei Nacht, wobei ein permanent vorhandenes Videobild in der Windschutzscheibe
gezeigt wird. Diese Systeme umfassen einen horizontalen Sichtwinkel
von etwa 11° und
einen vertikalen Sichtwinkel von etwa 4° bei ausreichender Helligkeit
nur für
den Nachtbetrieb. Somit besteht ein Nachteil an diesem Ansatz darin,
dass keine Tauglichkeit bei Tageslicht besteht. Ferner bewirkt ein
derartiges System eine hohe visuelle Belastung, die der Fahrer durch
die Beobachtung eines permanent vorhandenen Videobildes hat.
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Ferner
sind Vorrichtungen bekannt, welche einen Bildprojektor (oftmals
als Projektions-HUD
bezeichnet) aufweisen, welcher ein deutlich größeres Bildformat erlaubt als
die aufgeführten
Vorrichtungen. Dazu wird ein Bildprojektor in der Instrumententafel
oder am vorderen Rand des Fahrzeugdachs angebracht, welcher auf
eine spezielle Reflexions- bzw.
Streufolie projiziert. Die Reflexions- bzw. Streufolie ist beispielsweise
auf der Oberfläche
der Instrumententafel aufgebracht. Das auf die Streufolie projizierte
reelle Bild wird gezielt in Richtung der Windschutzscheibe gestreut
bzw. reflektiert, so dassfür den
Fahrer ein virtuelles Bild im unteren Bereich der Windschutzscheibe
sichtbar ist.
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Nachteilig
an diesem Ansatz hat sich allerdings die Tatsache herausgestellt,
dass bei derartig verwendeten Projektoren sehr große Ablenkwinkel und
eine starke Vergrößerung des
zu projizierenden Bildes erforderlich sind. Eine gerichtete Abstrahlung des
Lichts zum Fahrer stellt ein großes Problem derartiger Projektoren
dar. Ferner weisen die Projektoreinheiten große Abmessungen auf, wodurch
ein großes
Einbauvolumen benötigt
wird, was im Kraftfahrzeugbereich von jeher als nachteilig anzusehen
ist. Zusätzlich
entstehen durch die aufwendige Projektionsoptik hohe Kosten, da
für eine
Tageslicht-Tauglichkeit
eine leistungsstarke Lichtquelle mit hohe Lichtstärke benötigt wird,
um ausreichend helle Bilder erzeugen zu können.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problematik besteht
also allgemein darin, eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, welche
zur Anzeige fahrdynamischer Daten, wie beispielsweise Navigationsdaten,
der Fahrgeschwindigkeit, etc. geeignet ist, wobei die Vorrichtung
zudem eine Tageslicht-Tauglichkeit, geringere Herstellungskosten
und geringere Abmessungen aufweist als die Vorrichtungen gemäß dem Stand
der Technik.
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VORTEILE DER
ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 und das entsprechende Kraftfahrzeug
mit einer derartigen Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 21 weisen gegenüber den
bekannten Lösungsansätzen den
Vorteil auf, dass eine gerichtete Projizierung bestimmter Zustandsgrößen, symbolhafter
Darstellungen, Warnsignale, oder dergleichen möglich ist, wobei die einzelnen
Projektionseinheiten lediglich gemäß ihrer vorbestimmten Funktionalitäten ausgelegt
werden müssen.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin,
dass die Anzeigevorrichtung ein Projektionssystem zum Projizieren
eines reellen Bildes auf eine Lichtstreuungseinrichtung für eine Reflexion
des Bildes in Richtung der Windschutzscheibe des Fahrzeugs aufweist,
wobei das Projektionssystem aus mehreren einzelnen, selbständigen Projektionseinheiten
besteht.
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Somit
wird eine kostengünstige
Anzeigevorrichtung mit einzelnen einfach aufgebauten Projektionseinheiten
geschaffen, welche jeweils unterschiedliche Anforderungen erfüllen können und
demnach entsprechend ausgebildet sind. Durch die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung
reichen kleinere Optiken der einzelnen Projektionseinheiten aus.
Dies verringert die Abmessungen und die entstehenden Kosten des
gesamten Systems. Ferner ist es möglich, in bestimmten Bereichen
des projizierten Bildes, z.B. in den Außenbereichen, lediglich eine
zeitrichtige Darstellung einfacher graphischer Symbole vorzusehen.
Lediglich im zentralen Bereich vor dem Fahrer kann eine graphisch
aufwändigere
Darstellung projiziert werden. Somit können Video-Daten abstrahiert und
in eine symbolhafte Darstellung gewandelt werden, die richtungs-
oder deckungsgleich mit dem vor dem Fahrzeug vorhandenen Objekten
beispielsweise bei einer Nachtsicht-/Kollisionswarnungsanlage sind. Die
Darstellung der symbolhaften Daten eines derartigen Nachtsicht-/Kollisionswarnungssystems kann
in kontakt- und/oder richtungsanaloger Weise des darzustellenden
Objektes erfolgen.
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Zusätzlich kann
vorteilhaft eine Anzeige der Daten über den Fahrzeugzustand und
die Fahrdynami in einem kleinen Winkelbereich vor dem Fahrer erfolgen.
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In
den Unteransprüchen
finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
im Anspruch 1 angegebenen Anzeigevorrichtung.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung sind die einzelnen Projektionseinheiten
in einer Reihe horizontal zur Bodenfläche des Fahrzeugs und quer
zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs nebeneinander angeordnet. Somit
kann eine Projektion dahingehend erfolgen, dass eine gerichtete
Darstellung im unteren Bereich der Windschutzscheibe mit einer größeren horizontalen
Ausdehnung und einer vertikalen verkürzten Breite erfolgt, um das
Sichtfeld des Fahrer möglichst
wenig zu beeinträchtigen.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
weisen die einzelnen Projektionseinheiten jeweils eine Lichterzeugungseinrichtung
auf. Die Lichterzeugungseinrichtung kann beispielsweise ein Laser,
eine LED (Light Emitting Diode), eine Kaltkathoden-Lampe, oder dergleichen
sein. Ferner weisen die einzelnen Projektionseinheiten vorzugsweise jeweils
eine Bilderzeugungseinrichtung auf. Eine derartige Bilderzeugungseinrichtung
kann beispielsweise eine Lichtkammer mit festen Symbolen, ein Dia, ein
graphikfähiges
oder ein nicht-graphikfähiges
Display, oder dergleichen sein. Die Bilderzeugungseinrichtung weist
vorteilhaft entweder ein transmissives Display oder ein reflektives
Display auf, welches jeweils entsprechend ausgebildet und für eine Projektion
eines Bildes auf der Lichtstreuungseinrichtung geeignet relativ
zu dieser positioniert ist. Vorzugsweise weisen die einzelnen Projektionseinheiten
jeweils zusätzlich
eine Projektionsoptik für
eine reelle Abbildung der jeweiligen Bilder auf der Lichtstreuungseinrichtung
auf. Wahlweise können
die einzelnen Projektionseinheiten zudem eine Kollimationseinrichtung,
falls vorteilhaft, aufweisen.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist mindestens eine Projektionseinheit, vorzugsweise die in der
Reihe der Projektionseinheiten mittig angeordnete Projektionseinheit,
für eine Darstellung
von Video-Bildern ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann
mindestens eine Projektionseinheit, vorzugsweise die in der Reihe
der Projektionseinheiten mittig angeordnete Projektionseinheit und/oder
die daran jeweils benachbart angeordneten Projektionseinheiten,
für eine
Darstellung unterschiedlicher Graphiken, beispielsweise als miniaturisierter
LCD-Display (Liquid Crystal Display) ausgebildet sein. Vorteilhaft
ist mindestens eine Projektionseinheit, vorzugsweise die außen in der
Reihe der Projektionseinheiten angeordneten Projektionseinheiten,
für eine
Darstellung fester Symbole ausgebildet. Derartige feste Symbole
können
beispielsweise Warndreiecke für
einen Warnhinweis von in Fahrtrichtung vorhandenen Objekten sein.
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Vorzugsweise
weist eine Lichterzeugungseinrichtung mehrere Lichtquellen unterschiedlicher Farben
auf. Somit können
verschiedenfarbige Darstellungen durch eine einzige Lichterzeugungseinrichtung
erzielt werden. Allerdings ist auch eine Lichterzeugungseinrichtung
mit einer Lichtquelle vorstellbar, welche ein monochromatisches
Bild erzeugt.
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Vorteilhaft
sind die einzelnen Projektionseinheiten auf einer gemeinsamen Platinenanordnung montiert.
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die einzelnen Projektionseinheiten
in einem gemeinsamen Gehäuse
vorgesehen, welches beispielsweise an der Innenseite der vorderen
Dachkante des Fahrzeugs angebracht ist. Somit entsteht eine kompakte
Einheit mit einem verringerten Arbeitsaufwand.
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Der
optische Strahlengang der einzelnen Projektionseinheiten verläuft entweder
parallel oder divergent. Vorzugsweise verläuft der Weg des projizierten
Lichts von den einzelnen Projektionseinheiten zu der Lichtstreuungseinrichtung
in etwa parallel zu der Windschutzscheibe des Fahrzeugs. Somit wird der
Strahlengang nicht durch den Fahrer gestört, da er für gewöhnlich in einem Abstand von
der Windschutzscheibe sitzt.
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Vorteilhaft
weist die Lichtstreuungseinrichtung eine auf der Oberfläche der
Instrumententafel des Fahrzeugs aufgebrachte Reflexions- bzw. Streufolie
auf, welche das reelle projizierte Bild auf einen vorbestimmten
Abbildungsbereich der Windschutzscheibe, vorzugsweise einen im unteren
Bereich der Windschutzscheibe angeordneten Abbildungsbereich, gerichtet
streut und reflektiert. Für
eine bessere Sicht des Streubildes kann der Abbildungsbereich der
Windschutzscheibe, beispielsweise mit einer Beschichtung aus einer
Metallverbindung versehen sein.
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ZEICHNUNGEN
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Figuren der Zeichnung dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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In
den Figuren zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung
und ihre Anordnung in einem Kraftfahrzeug in schematischer Darstellung;
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2 eine
Seitenansicht einer Projektionseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Draufsicht auf ein Projektionssystem bestehend aus mehreren Projektionseinheiten gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
schematische Darstellung eines Abbildungsbereiches auf der Windschutzscheibe
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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5 eine
schematische Darstellung eines Abbildungsbereiches auf der Windschutzscheibe
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 illustriert
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung,
bei welcher die Anzeigevorrichtung ein Projektionssystem 1 umfasst,
das aus mehreren einzelnen Projektionseinheiten besteht, wie weiter
unten detaillierter beschrieben werden wird. Das Projektionssystem 1 ist
beispielsweise am vorderen Randbereich der Dachinnenseite 10 des
Fahrzeugs über
einem Fahrersitz 11 im Passagierabteil des Fahrzeugs befestigt.
An einer Instrumententafel 12 ist vorzugsweise eine lichtstreuende
Einrichtung 3 fest angeordnet. Die Projektionseinheiten
des Projektionssystems 1 sind derart positioniert, dass
sie auf der Lichtstreuungseinrichtung 3 ein reelles Bild
projizieren, welches durch die Lichtstreuungseinrichtung 3 in
Richtung der Windschutzscheibe 13 umgelenkt wird. Die Lichtstreuungseinrichtung 3 ist
beispielsweise eine spezielle Reflexions- bzw. Streufolie, welche
auf der Oberfläche
der Instrumententafel 12 aufgebracht ist. Die Lichtstreuungseinrichtung 3 ist
vorteilhaft derart ausgeführt, dass
möglichst
viel Licht in Richtung der Windschutzscleibe 13 des Fahrzeugs
und möglichst
wenig Licht zu einem Beobachter, d.h. beispielsweise dem Fahrer
des Fahrzeugs, direkt umgelenkt wird, um eine möglichst hohe Helligkeit des
virtuellen Bildes zu erreichen. Die Lichtstreuungseinrichtung 3 kann
eine lichtbeugende, lichtbrechende, reflektierende oder lichtstreuende
Struktur sowie eine Kombination dieser Strukturen aufweisen. Beispielsweise
besteht die Lichtstreuungseinrichtung 3 aus einer ersten
Schicht und einer zweiten Schicht, wobei die Grenzfläche zwischen
der ersten Schicht und der zweiten Schicht durch Sägezähne gebildet
ist. Dadurch kommt es an der Grenzschicht von der ersten Schicht
zu der zweiten Schicht aufgrund unterschiedlich gewählter Brechungsindizes
zu einer Totalreflexion des von dem Projektionssystem 1 auftreffenden
Lichtstrahls 7 an der Grenzfläche zwischen der ersten Schicht
zu der zweiten Schicht. Hierdurch ist eine gerichtete Lichtumlenkung
je nach Ausrichtung der Sägezähne in Richtung
der Windschutzscheibe 13 des Fahrzeugs, dargestellt durch
den Lichtstrahl 8, möglich.
Die erste Schicht und die zweite Schicht sind vorzugsweise aus einem
Kunststoffmaterial ausgebildet, wobei die Struktur holographisch
strukturiert sein kann. Anstelle der oben beschriebenen Sägezähne sind
auch symmetrisch ausgestaltete Prismen oder andere Strukturen möglich, wie
für einen
Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres erkennbar. Die Lichtstreuungseinrichtung 3 kann
beispielsweise auch als streuende Reflexionsfläche bzw. -folie ausgeführt, die
z.B. durch Aufrauhen einer Oberfläche eines transparenten Kunststoffmaterials
dargestellt wird. Vorzugsweise ist die Lichtstreuungseinrichtung 3 mittels
einer Halterung (nicht dargestellt) in ihrem Neigungswinkel verstellbar,
so dass die Richtung der Reflexion durch eine Neigung der Halterung
auf die Augenhöhe
des Beobachters eingestellt werden kann. Die Lichtstreuungseinrichtung 3 ist
vorzugsweise immer derart ausgebildet, dass eine gerichtete Abstrahlung
des Lichts möglich
ist, wodurch vermieden wird, dass z.B. Licht in Richtung des Fahrers
direkt abgestrahlt wird.
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Wie
in 1 ferner ersichtlich ist, wird der auf die Windschutzscheibe 13 umgelenkte
Strahlengang 8 durch die Windschutzscheibe 13 oder
durch eine darauf speziell angebrachte zumindest teilreflektierende
Schicht in Richtung des Beobachters bzw. des Fahrers 14,
vorzugsweise in Augenhöhe des
Fahrers 14, umgelenkt, wobei dieser Strahlengang in 1 durch
das Bezugszeichen 9 gekennzeichnet ist. Durch die Reflexion
an der Windschutzscheibe 13 bzw. der darauf aufgebrachten
reflektierenden bzw. teilreflektierenden Schicht entsteht für den Fahrer 14 ein
virtuelles Bild, das dem Fahrer 14 auf der dem Fahrer abgewandten
Seite der Windschutzscheibe 13 liegend erscheint. Ferner
ist es möglich,
eine Schicht zu verwenden, die lediglich Licht einer vorgegebenen
Polarisationsrichtung des Lichtstrahls 8, das von der Lichtstreuungseinrichtung 3 reflektiert
wird, reflektiert und zu dem Fahrer 14 umlenkt. Eine Polarisationsrichtung
des von den Projektionseinheiten des Projektionssystems 1 abgestrahlten
Lichts ist hierbei an die Polarisationsrichtung der teilreflektierenden
Schicht anzupassen, bzw. umgekehrt. Wie oben bereits erläutert, ist
es ebenfalls möglich, vollständig auf
eine teilreflektierende Schicht zu verzichten und ein Bild lediglich
durch eine Reflexion an der Windschutzscheibe 13 zu erzeugen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann zur Anzeige verschiedener Bilder und Daten in einem Fahrzeug
verwendet werden. Neben Fahrzeugparametern, wie z.B. der Motordrehzahl,
der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Umgebungstemperatur des Fahrzeugs,
der Ölanzeige,
der Aktivierung bestimmter Funktionalitäten des Kraftfahrzeuges, etc.
(siehe 4) kann auch das Bild einer Kamera, z.B. das Bild
einer Rück-
und/oder Seitenkamera sowie das Bild einer Infrarot-Kamera, dargestellt
werden. Insbesondere die Anzeige des von einer Infrarot-Kamera aufgenommenen
Bildes ermöglicht
es einem Fahrzeugbenutzer, auch bei schlechten Sichtverhältnissen,
wie z.B. Nebel oder Dunkelheit, sich einen guten Überblick über den
Fahrweg und über
etwaige in dem Fahrweg existierende Objekte zu verschaffen. Ferner kann
die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung auch
als Ausgabeeinheit einer Navigationsvorrichtung einer Anzeige einer
zu fahrenden Fahrstrecke dienen.
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Vorzugsweise
ist der Bereich der Windschutzscheibe 13, in welchem das
reelle Bild von der Lichtstreuungseinrichtung 3 reflektiert
wird, welcher im folgenden als Abbildungsbereich 15 bezeichnet wird,
im unteren Abschnitt der Windschutzscheibe 13 derart angeordnet,
dass der Fahrer beim Geradeausschauen nicht in seinem Sichtfeld
beeinflußt
wird, wie oben bereits erläutert.
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Vorzugsweise
verläuft
der Strahlengang 7 von dem Projektionssystem 1 zu
der Lichtstreuungseinrichtung 3 in etwa parallel zur Windschutzscheibe 13 und
relativ eng beabstandet von der Windschutzscheibe 13, wie
in 1 ersichtlich ist, so dass Körperteile des Fahrers 14,
wie beispielsweise sein Kopf, nicht den Strahlengang 7 unterbrechen
können.
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In 1 ist
beispielsweise eine Spannungsversorgungsleitung und eine Datenleitung,
durch welche die anzuzeigenden Bilddaten an die Projektionseinheiten
des Projektionssystems 1 übermittelt werden, nicht dargestellt.
Beispielsweise sind die Spannungsversorgungsleitung und die Datenleitungen
für einen
Benutzer nicht sichtbar in das Fahrzeugdach integriert und werden
von dem Fahrzeugdach aus durch eine Säule geführt.
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Erfindungsgemäß besteht
das Projektionssystem 1, wie oben bereits erläutert, aus
mehreren einzelnen, voneinander unabhängigen Projektionseinheiten 2 bzw. 2a bis 2e,
welche unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren näher erläutert werden. Die
Projektionseinheiten 2 können sich dabei voneinander
unterscheiden, um unterschiedlichen Anforderungen an gewünschte Darstellungen
gerecht zu werden. Beispielsweise können bestimmte Projektionseinheiten 2 derart
ausgebildet sein, dass sie für eine
Darstellung von Video-Bildern tauglich sind. Somit können insbesondere
bei schlechten Sichtverhältnissen,
wie z.B. Nebel oder Dunkelheit, mittels beispielsweise Infrarot-Kameras
Bilder aufgenommen und als Video-Bilder auf dem Abbildungsbereich 15 der
Windschutzscheibe 13 dargestellt werden, um dem Fahrer
einen guten Überblick
zu verschaffen.
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Ferner
können
bestimmte Projektionseinheiten 2 derart ausgebildet werden,
dass sie für
eine Darstellung unterschiedlicher Graphiken tauglich sind. Derartige
Graphiken können
beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, Navigationsdaten, Ölstandsdaten,
etc. sein. Eine derartige Graphik-Tauglichkeit erfordert nicht notwendigerweise
eine Video-Tauglichkeit,
wodurch derartige Projektionseinheiten 2 geringeren Anforderungen
gerecht werden müssen
und somit vorteilhaft einfacher und kostengünstiger herstellbar sind.
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Zusätzlich können bestimmte
Projektionseinheiten 2 des Projektionssystems 1 derart
ausgebildet werden, dass sie lediglich für eine Darstellung fester Symbole
tauglich sind. Derartige feste Symbole können beispielsweise ein Warndreieck,
vorzugsweise in verschiedenen Farben, darstellen, um den Fahrer beispielsweise
auf bestimmte, sich im Fahrweg befindliche Objekte hinzuweisen.
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Vorteilhaft
reicht in bestimmten Bereichen des auf dem Abbildungsbereich 15 der
Windschutzscheibe 13 abgebildeten virtuellen Bildes, beispielsweise
in den Außenbereichen,
eine zeitrichtige Darstellung einfacher graphischer Symbole aus.
Lediglich im zentrierten Bereich des virtuellen Gesamtbildes vor
dem Fahrer 14 ist eine graphisch aufwändigere Darstellung notwendig
und zumeist sinnvoll. Somit können
die einzelnen Projektionseinheiten 2 entsprechend ihren
Anforderungen kostengünstig
mit einer einfachen Projektionsoptik, beispielsweise mit kleinen
Abmessungen, relativ niedriger Qualität, mit einfachen Lichterzeugern,
beispielsweise herkömmlichen
LEDs, Laser, mit einfachen Bilderzeugern, wie beispielsweise Lichtkammern
mit festen Symbolen, wie beispielsweise in einem Kombi-Instrument,
oder kleine Anzeigen, wie beispielsweise LCD, LCOS, OLED, Laser-Scanner,
mit geringer Bildpunktzahl und/oder mit einem kleinen Einbauvolumen,
d.h. mit kleinen Bilderzeugern mit einem einfachen Lichterzeuger
und kleinen Projektionsoptiken mit einer geringen Brennweite, ausgelegt
und hergestellt werden. Das physikalische Prinzip vorteilhafter
Projektionseinheiten 2 gleicht beispielsweise dem eines
Dia- oder Video-Projektors.
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Somit
können
die für
beispielsweise eine zentrale Darstellung einer aufwändigeren
Graphik, beispielsweise eines Navigations-Displays, und die zur
Darstellung von einfachen Warnsymbolen vorgesehenen Projektionseinheiten 2 unterschiedlich
zueinander ausgebildet werden. Dadurch kann erreicht werden, dass
beispielsweise lediglich im zentralen Bereich für beispielsweise eine Graphik-Anzeige eine
genügende
Helligkeit für
eine Tageslicht-Tauglichkeit und in den äußeren Bereichen feste Graphiken
mit einer geringeren Lichtintensität durch entsprechend zugeordnete
Projektionseinheiten 2 erzeugt werden, wie in den 5 und 6 schematisch dargestellt ist.
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2 illustriert
eine schematische Seitenansicht einer Projektionseinheit 2 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Von einer nicht dargestellten Steuereinheit
werden beispielsweise Signale einer Video-Kamera und/oder von Fahrzeugsensoren
erfasst, verarbeitet und für eine
Anzeige an eine Bildverarbeitungseinheit weitergeleitet. Die Bildverarbeitungseinheit
bereitet beispielsweise von der Video-Kamera aufgenommene Bildsignale
gegebenenfalls digital nach oder ordnet bestimmten Objekten vorbestimmte
feste Symbole zu und rechnet die von den Fahrzeugsensoren erfaßten Fahrzeuggrößen in eine
Bilddarstellung um. Ferner weist die Bildverarbeitungseinheit vorzugsweise eine
Ansteuerungseinheit auf, welche Bilddaten an die Projektionseinheiten 2 jeweils übermittelt
und die Projektionseinheit 2 steuert. Die Steuereinheit
und die Bildverarbeitungseinheit sind beispielsweise in dem Armaturenbrett
des Fahrzeugs oder in dem Fahrzeugdach angeordnet.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
in 2 weist eine Projektionseinheit 2 ein
Gehäuse 40 auf,
in welchem eine Lichtquelle 44 angeordnet ist. Die Lichtquelle 44 ist
beispielsweise als LED oder als Laser ausgebildet, welche monochromatisches
Licht oder Licht mit verschiedenen Farben emittieren. Als Lichtquelle 44 können auch
Glühlampen
bzw. Kaltkathoden-Lampen oder dergleichen vorgesehen werden. Das
Licht der Lichtquelle 44 ist durch eine optionale Kollimationsoptik 43 geführt, welche
einem in etwa parallelen Verlauf der einzelnen Strahlengänge des
ausgestrahlten Lichts der Lichtquelle 44 dient.
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Des
weiteren ist das Licht der Lichtquelle 44 durch eine Bilderzeugungseinrichtung 45 geführt. Die Bilderzeugungseinrichtung 45 kann
für eine
Darstellung fester Symbole, beispielsweise als Lichtkammer mit festen
Symbolen, analog zu einer Dia-Abbildung ausgestaltet werden. Eine
derartige Ausgestaltung ist insbesondere für im Außenbereich angeordnete Projektionseinheiten
vorteilhaft, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird.
Die Bilderzeugungseinrichtung 45 kann auch als graphikfähiges Display, beispielsweise
als LCD-Display (Liquid Crystal Display), ausgebildet werden. Eine
derartige Ausgestaltung ist insbesondere für eine im zentralen Bereich des
Projektionssystems 1 angeordnete Projektionseinheit 2 vorteilhaft,
wie ebenfalls weiter unten ausführlicher
beschrieben wird. Ferner durchläuft
das Licht der Lichtquelle 44 eine Projektionsoptik 46,
welche beispielsweise als Linse mit einer der jeweiligen Projektionseinheit 2 angepassten
Brennweite ausgebildet ist, beispielsweise in Abhängigkeit
von der Größe der darzustellenden
Symbole bzw. Graphiken und dem Abstand zu der zugeordneten Lichtstreuungseinrichtung 3.
Der Abstand der Bilderzeugungseinrichtung 45 zu der Projektionsoptik 46 ist
im Zusammenhang mit der Brennweite der Linse derart gewählt, dass
eine Abbildung des von der Bilderzeugungseinrichtung 45 erzeugten
Bildes auf der Lichtstreuungseinrichtung 3 erfolgt.
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Für den Fall,
dass die Bilderzeugungseinrichtung 45 als Flüssigkristall-Display
(LCD-Display) ausgebildet
ist, kann als Display ein transmissives Display, d.h. ein durchleuchtbares
Display, oder ein reflektives Display, d.h. ein die Strahlung reflektierendes
Display, verwendet werden. Die Bilderzeugungseinrichtung 45 ist
entsprechend relativ zu den übrigen Bauteilen
anzuordnen. Für
einen Fachmann auf diesem Gebiet ist es hinlänglich bekannt, dass für unterschiedliche
Displays unterschiedliche Anordnungen und Bauteile für die jeweilige
Projektionseinheit verwendet werden müssen.
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3 illustriert
eine schematische Draufsicht auf ein Projektionssystem 1 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Projektionssystem 1 besteht
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
aus fünf
Projektionseinheiten 2a, 2b, 2c, 2d und 2e,
welche vorzugsweise in einer Reihe horizontal zur Bodenfläche des
Fahrzeugs und quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs nebeneinander
in einem gemeinsamen Gehäuse 4 angeordnet
sind.
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Wie
in 3 ferner ersichtlich ist, sind die einzelnen Projektionseinheiten 2a bis 2e vorzugsweise
auf einer gemeinsamen Platine 5 modular montiert, um ein
kompaktes und leicht herstellbares, kostengünstiges Projektionssystem 1 zu
liefern.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
besteht die mittlere Projektionseinheit 2c vorzugsweise
im Unterschied zu den übrigen äußeren Projektionseinheiten 2a, 2b, 2d und 2e aus
einer als Flüssigkristall-Display
ausgebildeten Bilderzeugungseinrichtung 45c, beispielsweise
in miniaturisierter Form. Dadurch können aufwändigere Graphiken durch die
Projektionseinheit 2c, wie beispielsweise das in 4 schematisch
dargestellte Bild, geliefert werden, welches die gefahrenen Kilometer,
die augenblickliche Fahrgeschwindigkeit, einen notwendigen Ölwechsel,
oder dergleichen graphisch im zentralen Bereich des Abbildungsbereiches 15 auf
der Windschutzscheibe 13 darstellt. Es ist für einen Fachmann
offensichtlich, dass andere Bilderzeugungseinrichtungen 45 ebenfalls
verwendet werden können,
entsprechend der gewünschten
zentralen Abbildung auf dem Abbildungsbereich 15.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die im äußeren Bereich
des Projektionssystems 1 angeordneten Projektionseinheiten 2a, 2b, 2d und 2e einheitlich
und mit zumindest dem Unterschied bezüglich der Projektionseinheit 2c ausgebildet,
dass die Bilderzeugungseinrichtungen 45a, 45b, 45d und 45e jeweils
derart ausgebildet sind, um für eine
Darstellung von festen Symbolen tauglich zu sein. Wie in 5 ersichtlich
ist, kann beispielsweise durch die äußerste Projektionseinheit 2e ein
Warnsymbol im linken Bereich des Abbildungsbereiches 15 auf
der Windschutzscheibe 13 projiziert werden, welches beispielsweise
ein sich in dieser Richtung im Fahrweg des Fahrzeug befindliches
Objekt signalisiert. Im Falle eines Bewegens dieses Objektes zur rechten
Seite aus Sicht des Fahrers hin kann das Warnsymbol beispielsweise
durch die gegenüberliegende äußere Projektionseinheit 2a im
rechten Bereich des Abbildungsbereiches 15 auf der Windschutzscheibe 13 projiziert
werden, um dem Fahrer wiederum die Position des zu signalisierenden
Objektes kenntlich zu machen. Für
derartige Symboldarstellungen können
die entsprechenden Projektionseinheiten 2a und 2e mit
einfachen Komponenten, beispielsweise einer bedruckten Folie, analog
einer Dia-Darstellung, oder dergleichen, mit schwächeren, kleineren
Lichtquellen und/oder einer günstigeren und
kleineren Optik ausgestattet werden, um die Herstellungskosten und
die Bauraumgrößen zu reduzieren.
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Der
optische Strahlengang der einzelnen Projektionseinheiten kann parallel
oder divergent sein, wobei im Falle eines divergenten Strahlengangs
die einzelnen Projektionseinheiten näher zueinander benachbart positioniert
werden können,
wodurch die gesamte Abmessung des Projektionssystems 1 verringert
werden kann.
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Somit
schafft die vorliegende Erfindung eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige
von beispielsweise Nachtsichtdaten und Fahrdynamikdaten, welche
kostengünstig
umsetzbar ist und für
sämtliche
Nachtsicht-/Kollisionsvermeidungssysteme geeignet ist. Ferner lässt sich
die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung
auf besonders vorteilhafte Weise in Personenkraftfahrzeuge integrieren
und leicht benutzerorientiert ausbilden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige
Weise modifizierbar.
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Beispielsweise
sind die einzelnen Projektionsoptiken 46a, 46b, 46c, 46d und 46e der
einzelnen Projektionseinheiten 2a bis 2e als gemeinsame
einteilige Projektionsoptik ausgebildet, welche vorteilhaft als
gemeinsames Kunststoffteil mit Bereichen unterschiedlicher Brennweiten
ausgebildet ist.
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Ferner
ist das Projektionssystem 1 vorzugsweise durch den Fahrer
zuschaltbar bzw. abschaltbar.
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Die
Anzahl der in einem gemeinsamen Projektionssystem 1 vorgesehenen
Projektionseinheiten kann beliebig variiert werden, ebenso wie die
unterschiedliche Ausgestaltung der einzelnen Projektionseinheiten.
Beispielsweise kann die mittig angeordnete Projektionseinheit derart
ausgebildet sein, dass sie für
eine Darstellung von Video-Bildern tauglich ist. Benachbart zu dieser
Projektionseinheit können
Projektionseinheiten zur Darstellung von Graphiken und dazu wiederum
benachbart Projektionseinheiten zur Darstellung von festen Symbolen
sein. Es ist für
einen Fachmann offensichtlich, dass es eine Vielzahl an verschiedenen
Möglichkeiten
der Ausgestaltungen der einzelnen Projektionseinheiten gibt. Entscheidend
ist lediglich, dass das Projektionssystem 1 nicht aus einer
einzigen, hohen Anforderungen genügenden und mit großen Abmessungen
versehenen Projektionseinheit, sondern aus einer Kombination mehrerer
einzelner Projektionseinheiten aufgebaut ist, welche somit jeweils
geringeren Anforderungen genügen
müssen
und mit geringeren Abmessungen und kostengünstiger hergestellt werden
können.