DE102008008878B4

DE102008008878B4 - Anzeigeeinrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102008008878B4
Application number: DE102008008878A
Authority: DE
Inventors: Takeyoshi Watanabe; Go Nakamura; Tetsuya Sugiyama; Koji Nomura; Masahiro Takamatsu; Hitoshi Kumon
Original assignee: Toyota Motor Corp; Yazaki Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Yazaki Corp
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2028-02-14
Also published as: US20080192358A1; DE102008008878A1; JP2008195194A; US7619826B2

Abstract

Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug, die folgendes umfasst: eine Anzeige-Quelle (11), die in einem Armaturenbrett (2) des Fahrzeugs vorgesehen ist; ein Prisma (13), das in einem Licht-Pfad zwischen der Anzeige-Quelle und einer Öffnung (21) des Armaturenbretts vorgesehen ist und Anzeige-Licht (L) eines auf der Anzeige-Quelle angezeigten Bildes durch die Öffnung des Armaturenbretts schräg zum Fahrer geneigt Richtung Windschutzscheibe ablenkt; ein reflektierendes Element (12), das der Anzeige-Quelle (11) gegenüberliegt und das Anzeige-Licht (2) von der Anzeige-Quelle (11) zum Projektionsbereich (E) reflektiert; und eine Lichtabschirmungs-Wand (23), die sich an der dem Fahrer abgewandten Seite des Randes der Öffnung (21) des Armaturenbretts, unterhalb der Öffnung (21) des Armaturenbretts befindet, wobei das Prisma in einer Form ausgebildet ist, die in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs nach oben geneigt ist, so dass externes Licht (F), das auf oberen und unteren Oberflächen (13a, b) des Prismas reflektiert wird, zur Lichtabschirmungs-Wand gelangt, wobei ein...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(1) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug, in der (a) ein virtuelles Bild eines auf einen Projektionsbereich einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs projizierten Bildes, wobei auf den Bereich das von einer Anzeige-Quelle angezeigte Bild durch einen reflektierenden Spiegel reflektiert wird, und (b) eine Vorderansicht des Fahrzeuges, die vom Augpunkt des Fahrzeuges durch die Windschutzscheibe gesehen wird, auf überlagerte Weise gesehen werden.
(2) Beschreibung des Standes der Technik
Vor kurzem wurde begleitet von dem Anstieg und der Diversifizierung der von einem Fahrer beim Fahren eines Fahrzeugs benötigten Information, um die Sichtbarkeit zu verbessern, eine Anzeigeeinrichtung vom Projektions-Typ für ein Fahrzeug eingeführt, die als Head-Up-Display-Einrichtung (HUD-Einrichtung) bezeichnet wird, und in der ein Bild als deren virtuelles Bild auf einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs angezeigt wird und vom Fahrer auf überlagerte Weise zusammen mit einer Vorderansicht des Fahrzeuges durch die Windschutzscheibe gesehen wird (siehe die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung JP 2-164621 A , JP 3-209210 A , JP 8-85363 A , JP 2000-187181 A , JP 2004-219859 A und JP 2005-156678 A .
In 4 wird eine Anzeigeeinrichtung 10 für ein Fahrzeug als eine Einheit hergestellt, die eine Anzeige-Quelle 11 und ein reflektierendes Element 12 in einem Einrichtungs-Gehäuse 10a der Anzeigeeinrichtung 10 aufnimmt. Die Anzeigeeinrichtung 10 ist an der am besten geeigneten Position angeordnet, abhängig von Bedingungen, wie z. B. der Position eines Augpunktes EP eines Fahrers des Fahrzeugs, einer Anzeige-Position (oder einem Abstand) eines virtuellen Bildes S und der Befestigungsposition und dem Winkel einer Windschutzscheibe 3 bezüglich des Fahrzeugs.
Es kann jedoch sein, dass im Fahrzeug wegen der Karosserie, eines Kabelkanals und eines Verstärkungselementes des Fahrzeugs kein Platz zur Anordnung der Anzeigeeinrichtung 10 ist, so dass wenn man versucht, die Anzeigeeinrichtung 10 an der besten Position zu platzieren, ein Teil des Gehäuses der Einrichtung 10a durch die Karosserie des Fahrzeugs 4 behindert wird (insbesondere durch eine Verkleidung), wie in 4 gezeigt, was dazu führt, dass die Platzierung der Anzeigeeinrichtung 10 physikalisch schwierig wird.
Wie in 5A gezeigt kann das Gehäuse der Einrichtung 10a an einer Stelle platziert werden, wie z. B. im Heck des Fahrzeugs, wie durch einen in 5A gezeigten Pfeil X gekennzeichnet, wenn dort im Fahrzeug Platz ist. In einem solchen Fall wird jedoch, da das Anzeige-Licht von der Anzeige-Quelle 11, das durch das reflektierende Element 12 reflektiert wird, von einem ursprünglichen Reflexions-Punkt P1 auf der Windschutzscheibe 3 verschoben wird, das virtuelle Bild S um einen Abstand ΔP von der besten Anzeige-Position P10 auf eine Anzeige-Position P11 verschoben. Wenn der Abstand ΔP groß ist, kann das virtuelle Bild S vom Augpunkt EP nicht gesehen werden, und daher kann das Gehäuse der Einrichtung 10a der Anzeigeeinrichtung 10 nicht in einer solchen Position platziert werden.
Wie in 5B gezeigt, wenn das Gehäuse der Einrichtung 10a der Anzeigeeinrichtung 10 entlang einer optischen Achse A zum oberen Teil Y des Fahrzeugs bewegt wird, ist es in der Tat möglich, das Problem zu beseitigen, dass das Anzeige-Licht von einem ursprünglichen Reflexions-Punkt P1 auf der Windschutzscheibe 3 verschoben wird, es besteht jedoch ein neues Problem, dass eine solche Platzierung des Gehäuses der Einrichtung 10a abhängig vom Zustand des Fahrzeugs das vordere Sichtfeld versperren kann. Wenn ein Prisma oder ähnliches zur Justierung des vom reflektierenden Element reflektierten Lichtes zum Reflexions-Punkt P1 verwendet wird, um das oben angegebene Problem zu beseitigen, besteht ferner ein neues Problem, dass externes Licht, wie z. B. Sonnenlicht vom Prisma reflektiert werden kann und auf die Windschutzscheibe weitergeleitet wird.
Darüber hinaus wird in der HUD-Einrichtung, die in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung JP 8-85363 A und JP 2005-156678 A beschrieben wird, das Anzeige-Licht statt zur Windschutzscheibe zum Augpunkt eines Kombinierers reflektiert, daher besteht nicht das Problem, dass das Anzeige-Licht wegen der Platzierung der Anzeigeeinrichtung vom Reflexions-Punkt verschoben wird. Da wie bei der HUD-Einrichtung die Position, an der der Kombinierer platziert ist, begrenzt ist, kann eine Position, an der die HUD-Einrichtung befestigt ist, nicht geändert werden. Folglich kann die Anzeigeeinrichtung im schlimmsten Fall abhängig von einer die Montage begrenzenden Bedingung nicht im Fahrzeug montiert werden.
Die DE 10 2007 035 255 A1 ist eine ältere Anmeldung nach §3 Abs. 2 PatG und beschreibt eine Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug, die umfasst: eine Anzeigequelle, die in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs vorgesehen ist; ein Prisma, das in einem Lichtpfad zwischen der Anzeigequelle und einer Öffnung des Armaturenbretts vorgesehen ist und Anzeigelicht eines auf der Anzeigequelle angezeigten Bilds durch die Öffnung des Armaturenbrettes schräg zum Fahrer geneigt Richtung Windschutzscheibe ablenkt; und eine Lichtabschirmungswand, die sich an der dem Fahrer abgewanden Seite des Rands der Öffnung des Armaturenbretts, unterhalb des Armaturenbretts befindet, wobei das Prisma in einer Form ausgebildet ist, die in Rückwärsrichtung des Fahrzeugs nach oben geneigt ist, so dass externes Licht, das auf oberen und unteren Oberflächen des Prismas reflektiert wird, zur Lichtabschirmungswand gelangt, und ein virtuelles Bild eines auf einen Projektionsbereich der Windschutzscheibe des Fahrzeugs projizierten Bildes, wobei auf den Projektionsbereich das Licht durch das Prisma projiziert wird, und eine Vorderansicht des Fahrzeugs, die von einem Augpunkt eines Fahrers durch die Windschutzscheibe gesehen wird, auch überlagerte Weise vom Fahrer gesehen werden.
Die US 4,978,214 A beschreibt eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, um fahrzeugspezifische Information, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Tankinhalt, die Motor kühltemperatur und dergleichen, anzuzeigen. Die Vorrichtung umfasst eine Lichtabschirmung, die zwischen einer halbdurchlässigen Projektionsscheibe zur Informationsanzeige mittels virtueller Bilder und einer transparenten Abdeckung des Armaturenbretts angeordnet ist. Die Abdeckung ist oberhalb einer Aussparung für eine Projektionseinrichtung vorgesehen. Die transparente Abdeckung ist so ausgebildet, dass Störlicht von außen, wie beispielweise Sonnenlicht, in Richtung der Lichtabschirmung abgelenkt wird, um den Kontrast der dargestellten Information auf der Projektionsscheibe derart zu gewährleisten, dass die dargestellte Information von einem Fahrer mit ausreichender Qualität erkannt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das oben angegebene Problem zu lösen und eine Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, mit der eine Befestigungs-Position des Gehäuses der Anzeigeeinrichtung abhängig von einer die Befestigung begrenzenden Bedingung geändert werden kann, wenn das Anzeige-Licht von der Anzeige-Quelle auf die Windschutzscheibe zu reflektieren ist.
Um das oben angegebene Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug bereit, die folgendes umfasst:
Eine Anzeige-Quelle, die in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs vorgesehen ist;
ein Prisma, das in einem Licht-Pfad zwischen der Anzeige-Quelle und einer Öffnung des Armaturenbrettes vorgesehen ist und Anzeige-Licht eines Bildes ablenkt, das auf der Anzeige-Quelle nach hinten in das Fahrzeug angezeigt wird; und
eine Lichtabschirmungs-Wand vor dem Prisma, die sich vor dem Prisma im Fahrzeug befindet,
wobei das Prisma eine Form hat, die in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs nach oben geneigt ist, so dass externes Licht, das auf oberen und unteren Oberflächen des Prismas reflektiert wird, zur Lichtabschirmungs-Wand geht,
wobei (a) ein virtuelles Bild eines auf einen Projektionsbereich einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs projizierten Bildes, wobei auf den Bereich das Licht des Prismas projiziert wird, und (b) eine Vorderansicht des Fahrzeuges, die von einem Augpunkt des Fahrzeuges durch die Windschutzscheibe gesehen wird, auf überlagerte Weise gesehen werden.
Mit der oben beschriebenen Konstruktion wird das Prisma, das das Anzeige-Licht von der Anzeige-Quelle zu einer vorher festgelegten Projektions-Position des Projektionsbereichs auf der Windschutzscheibe ablenkt, auf einem Licht-Pfad zwischen der Anzeige-Quelle und einer Öffnung des Armaturenbrettes vorgesehen. Daher kann eine Befestigungs-Position des Gehäuses der Anzeigeeinrichtung am Fahrzeug abhängig von einer die Befestigung begrenzenden Bedingung des Fahrzeugs geändert werden, indem das Prisma in einer Form ausgebildet wird, die einer relativen Position der Anzeige-Quelle bezüglich des Armaturenbrettes entspricht. Da das externe Licht, das auf der oberen und unteren Oberfläche des Prismas reflektiert oder abgelenkt wird, im Fahrzeug nach vorne reflektiert wird, kann daher das externe Licht von der Lichtabschirmungs-Wand abgeschirmt werden, ohne dass die Lichtabschirmungs-Wand hoch gemacht werden muss. Das heißt, die Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug kann im Armaturenbrett nach hinten verschoben platziert werden, daher kann verhindert werden, dass das externe Licht, wie z. B. Sonnenlicht, durch Reflexion durch das Prisma zur Windschutzscheibe gelangt. Da die Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug nach hinten verschoben platziert werden kann, kann ferner der Freiheitsgrad für das Design der Anzeigeeinrichtung verbessert werden, und daher kann die Leichtigkeit der Montage der Anzeigeeinrichtung im Fahrzeug verbessert werden. Folglich kann die Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug leicht in verschiedenen Fahrzeugen montiert werden, die verschiedene Formen des Armaturenbrettes haben.
Die Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug enthält ferner ein reflektierendes Element, das im Armaturenbrett vorgesehen wird und das Anzeige-Licht von der Anzeige-Quelle zum Projektionsbereich reflektiert, und das Prisma befindet sich in einem Licht-Pfad zwischen dem reflektierenden Element und der Öffnung und ist so geformt, dass es das Anzeige-Licht zu einer Projektions-Position des Projektionsbereichs ablenkt.
Mit der oben beschriebenen Konstruktion kann, da das vom reflektierenden Element reflektierte Anzeige-Licht vom Prisma, das auf einem Licht-Pfad zwischen der Öffnung des Armaturenbrettes und dem reflektierenden Element vorgesehen ist, zu einer vorher festgelegten Projektions-Position des Projektionsbereichs abgelenkt wird, eine Befestigungs-Position des Gehäuses der Anzeigeeinrichtung, die ein reflektierendes Element hat, am Fahrzeug abhängig von einer die Befestigung begrenzenden Bedingung des Fahrzeugs geändert werden.
Das Prisma wird so vorgesehen, dass es die Öffnung schließt.
Mit der oben beschriebenen Konstruktion ist, da die Öffnung des Armaturenbrettes vom Prisma geschlossen wird, ein herkömmliches Außen-Glas nicht mehr erforderlich, und eine Befestigungs-Position des Gehäuses der Anzeigeeinrichtung am Fahrzeug kann abhängig von einer die Befestigung begrenzenden Bedingung des Fahrzeugs geändert werden.
Das Prisma hat eine externes Licht reflektierende Oberfläche, die so geformt ist, dass sie das externe Licht, das durch die Windschutzscheibe gelangt, in eine Richtung reflektiert, die es aus der Bahn zum Augpunkt streut.
Mit der oben beschriebenen Konstruktion kann, da das durch die Windschutzscheibe gelangende externe Licht in eine Richtung reflektiert wird, die es aus der Bahn zum Augpunkt streut, das Auftreten eines Geisterbildes durch das externe Licht verhindert werden, und daher kann sicher verhindert werden, dass ein Fahrer eines Fahrzeugs geblendet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine erste Konstruktion einer Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Beispiel für das Design eines in 1 gezeigten Prismas;
3 zeigt eine erste Konstruktion einer Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt ein Beispiel für eine erste Konstruktion einer herkömmlichen Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug;
5A zeigt ein Problem des Abstandes eines Reflexions-Punktes in einer herkömmlichen Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug; und
5B zeigt ein Problem des Versperrens der Vorderansicht in einer herkömmlichen Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Im Folgenden werden mit Bezug auf die 1–3 die bevorzugten Ausführungen einer Anzeigeeinrichtung vom Projektions-Typ für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
ERSTE BEVORZUGTE AUSFÜHRUNG
Wie in 1 gezeigt, ist eine Anzeigeeinrichtung 10 für ein Fahrzeug in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet. Die Anzeigeeinrichtung 10 enthält eine Anzeige-Quelle 11, ein reflektierendes Element 12, ein Prisma 13 und eine Lichtabschirmungs-Wand 23, die alle in einem Gehäuse untergebracht sind (in 1 nicht gezeigt).
Die Anzeige-Quelle 11 ist eine Anzeigeeinrichtung, zum Beispiel eine selbst leuchtende Einrichtung, wie ein Feldemissions-(FE)-Display, eine Fluoreszenz-Anzeige-Röhre und ein Elektrolumineszenz-(EL)-Display oder eine Flüssigkristall-Anzeige mit Hintergrund-Beleuchtung.
Das reflektierende Element 12 ist zum Beispiel ein reflektierender Spiegel oder ein vergrößernder Spiegel und reflektiert das Anzeige-Licht L des Bildes, das auf der Anzeige-Quelle 11 angezeigt wird, zum Projektionsbereich E der Windschutzscheibe 3 des Fahrzeugs, indem es das Anzeige-Licht L im Fahrzeug nach oben reflektiert. Somit sind die Anzeige-Quelle 11 und das reflektierende Element 12 so angeordnet, dass sie im Gehäuse einander gegenüber liegen. Das reflektierende Element 12 wird durch ein Begrenzungs-Element (in der Figur nicht gezeigt) innerhalb eines vorher festgelegten Drehwinkels drehbar gestützt, so dass ein Reflexionswinkel der Reflexion des Anzeige-Lichtes L eines von der Anzeige-Quelle 11 angezeigten Bildes zu einem Punkt im Augen-Bereich ER, der einen Bereich kennzeichnet, in dem das virtuelle Bild S gesehen werden kann, eingestellt werden kann, auch wenn sich der Augpunkt EP des Fahrers verschiebt.
In der bevorzugten Ausführung wird das Beispiel, in dem ein reflektierendes Element 12 bereitgestellt wird, zu dem Zweck erläutert, die Erklärung zu vereinfachen. In der vorliegenden Erfindung gibt es jedoch verschiedene Ausführungen, zum Beispiel eine Ausführung, in der eine Vielzahl der reflektierenden Elemente 12 so vorgesehen werden, dass sie das Anzeige-Licht L mehrfach reflektieren, oder eine Ausführung, in der das Anzeige-Licht L direkt auf die Windschutzscheibe 3 projiziert wird, ohne das reflektierende Element 12 zu benutzen.
Das Prisma 13 gemäß der ersten bevorzugten Ausführung hat eine Form, die in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs nach oben geneigt ist, so dass externes Licht, wie z. B. Sonnenlicht oder Straßenbeleuchtung, die auf eine obere Oberfläche 13a und eine untere Oberflächen 13b des Prismas 13 reflektiert wird, zur Lichtabschirmungs-Wand 23 gelangt. Das Prisma 13 wird in einem Licht-Pfad L zwischen der Anzeige-Quelle 11 und einer Öffnung 21 des Armaturenbrettes 2 vorgesehen und steht einem lichtdurchlässigen Außen-Glas 22 gegenüber, welches die Öffnung 21 des Armaturenbrettes 2 schließt. Das Prisma 13 und das Außen-Glas 22 sind auf eine solche Weise angeordnet, dass verhindert wird, dass das Licht zwischen der oberen Oberfläche 13a und dem Außen-Glas 22 mehrfach reflektiert wird, wenn es zum Augpunkt EP geht, d. h. dass verhindert wird, dass die Sichtbarkeit verschlechtert wird. Ferner ist das Prisma 13 in einer Keilform ausgebildet, die spitz zuläuft, so dass entsprechend der Befestigungsposition der Anzeige-Quelle 11 im Armaturenbrett 2 die Dicke an der Rückseite größer ist als am vorderen Teil, so dass das Prisma 13 das durchlaufende Anzeige-Licht L zu einer vorher festgelegten Position P1 auf dem Projektionsbereich E ablenkt.
In der oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführung ist das Prisma 13 zwischen der Öffnung 21 und dem reflektierenden Element 12 angeordnet. In der vorliegenden Erfindung kann jedoch, berücksichtigt man die Tatsache, dass das Anzeige-Licht L vom Prisma abgelenkt wird, die in 1 gezeigte Anordnung auf eine Weise geändert werden, dass das Prisma 13 zwischen der Anzeige-Quelle 11 und dem reflektierenden Element 12 angeordnet ist.
Das Prisma 13 lenkt das Anzeige-Licht L zur Projektions-Position P1 ab. Speziell das Anzeige-Licht L wird abgelenkt, so dass das vom Prisma 13 aufgenommene Licht zur Rückseite des Fahrzeugs gelangt, wie das in des Prisma 13 einfallende Licht, wodurch die Bewegung von einem Punkt A, der die ursprüngliche Position des virtuellen Bildes im Fahrzeug ist, zu einem Punkt A' möglich ist, der sich hinten im Fahrzeug befindet. Das heißt, da der Unterschied in den Formen des Armaturenbrettes 2, der sich durch verschiedene Fahrzeugtypen ergibt, beseitigt wird, kann die Anzeigeeinrichtung 10 daher an der am besten geeigneten Position angeordnet werden, wie z. B. in der Nähe des Benutzers im Armaturenbrett. Das heißt eine gemeinsame Anzeigeeinrichtung 10 kann in verschiedenen Fahrzeugtypen montiert werden.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 2 ein Beispiel für ein Verfahren zur Konstruktion des Prismas 13 erläutert. Hier hat das Prisma 13 den Brechungsindex n₂, und ein Winkel, den die obere Oberfläche 13a mit der unteren Oberfläche 13b bildet, ist Θ. Die Umgebung des Prismas hat den Brechungsindex n₁.
Das mit einem Winkel α in das Prisma 13 eintreffende Licht L1 durchläuft das Prisma 13 gerade, nachdem es an der oberen Oberfläche 13a mit einem Winkel β bezüglich der Normalen V1 der oberen Oberfläche 13a gebrochen wurde. Aus dem Snell-Gesetz ergibt sich der Ausdruck n₁ × sin(90 – α) = n₂ × sinβ und damit der folgende Ausdruck 1: β = sin^–1[n₁ × sin(90 – α)/n₂] (Ausdruck 1)
Das Licht, das das Prisma 13 gerade durchläuft, nachdem es an der oberen Oberfläche 13a mit einem Winkel β gebrochen wurde, tritt in die untere Oberfläche 13b des Prismas 13 mit einem Winkel Φ ein und wird an der unteren Oberfläche 13b mit einem Winkel ω bezüglich der Normalen V2 der unteren Oberfläche 13b gebrochen. Der Ausdruck nach dem Snell-Gesetz hierfür ist n₂ × sin(90 – Φ) = n₁ × sinω, und damit ergibt sich der folgende Ausdruck 2: ω = sin^–1[n₂ × sin(β – Θ)/n₁] (Ausdruck 2)
Aus Ausdruck 1 und Ausdruck 2 kann ein Ausdruck für den Winkel γ, der mit dem gerade verlaufenden Licht L2, das mit dem Winkel α in das Prisma 13 eintritt, und dem Licht L3 nach der Brechung durch das Prisma 13 gebildet wird, durch folgenden Ausdruck 3 angegeben werden: γ = (90 – α – β) + (β – Θ – ω) = 90 – α – Θ – sin^–1[n₂ × sin(β – Θ)/n₁] (Ausdruck 3)
In diesem Zusammenhang kann ein Wert von β in Ausdruck 3 durch den Ausdruck 1 ersetzt werden.
Aus diesen Ausdrücken 1–3 und einer Montageposition der Anzeigeeinrichtung 10 im Armaturenbrett 2 werden eine Form, eine Abmessung und ein Material (Brechungsindex n₂) des Prismas 13 konstruiert, so dass das Licht L1 zur Projektions-Position P1 des Projektionsbereichs E verläuft, und dass das gebrochene und heraustretende Licht L3 zur Reflexions-Position P2 auf dem reflektierenden Element 12 verläuft.
Die Lichtabschirmungs-Wand 23 ist als Rahmen aus Plastik oder Metall ausgebildet und ist gegenüber dem Prisma 13 und vor dem Prisma 13 angeordnet, so dass die Lichtabschirmungs-Wand 23 von der Öffnung 21 des Armaturenbrettes 2 weitergeht oder dass die Lichtabschirmungs-Wand 23 ein Teil einer Blende ist. Die Oberfläche der Lichtabschirmungs-Wand 23 ist schwarz oder hat eine ähnliche Farbe, das heißt, die Lichtabschirmungs-Wand 23 verhindert, dass das externe Licht F reflektiert wird. Die Öffnung 21 des Armaturenbrettes 2 wird durch das Außen-Glas 22 und die Lichtabschirmungs-Wand 23 geschlossen.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 und 2 ein Beispiel für die Projektion des Anzeige-Lichtes L in der Anzeigeeinrichtung 10 für ein Fahrzeug erläutert.
In der Anzeigeeinrichtung 10 wird das auf der Anzeige-Quelle 11 angezeigte Anzeige-Licht L vom reflektierenden Element 12 reflektiert, so dass es zum Prisma 13 gelangt. Wie in 2 gezeigt, gelangt das Anzeige-Licht L dann mit einem Winkel γ in das Prisma 13, das Anzeige-Licht L wird mit einem Winkel Φ reflektiert, und wenn das Anzeige-Licht L mit einem Winkel β bezüglich der Normalen V1 der oberen Oberfläche 13a des Prismas 13 zur oberen Oberfläche 13a des Prismas 13 gelangt, verlässt das Anzeige-Licht L das Prisma 13, wobei es mit einem Winkel α bezogen auf die Normale V1 reflektiert wird. Das heißt, wie in 1 gezeigt, gelangt das Anzeige-Licht L zum Projektions-Punkt P1 des Projektionsbereichs E der Windschutzscheibe 3 und wird dort reflektiert, um zum Augpunkt EP zu gelangen.
Entsprechend der Anzeigeeinrichtung 10 für ein Fahrzeug, wie oben erläutert, ist das Prisma 13, welches das Anzeige-Licht L von der Anzeige-Quelle 11 zur Projektions-Position P1 reflektiert, die auf dem Projektionsbereich E der Windschutzscheibe vorher festgelegt wurde, in einem Licht-Pfad zwischen der Anzeige-Quelle 11 und der Öffnung 21 des Armaturenbrettes 2 angeordnet. Daher kann, wenn das Prisma 13 in einer Form ausgebildet wird, die einer der Position der Anzeige-Quelle 11 bezüglich des Armaturenbrettes 2 gegenüber liegenden Position entspricht, die Befestigungs-Position des Gehäuses der Anzeigeeinrichtung 10 abhängig von einer die Befestigung begrenzenden Bedingung des Fahrzeugs geändert werden. Ferner kann, da das externe Licht, das auf den oberen und unteren Oberflächen 13a, 13b des Prismas 13 reflektiert oder gebrochen wird, im Fahrzeug nach vorne reflektiert wird, das externe Licht von der Lichtabschirmungs-Wand 23 abgeschirmt werden, ohne dass die Lichtabschirmungs-Wand 23 hoch gemacht werden muss. Das heißt, die Anzeigeeinrichtung 10 für ein Fahrzeug kann im Armaturenbrett 2 nach hinten verschoben platziert werden, und dadurch kann verhindert werden, dass das externe Licht, wie z. B. das Sonnenlicht, durch die Reflexion durch das Prisma 13 zur Windschutzscheibe 3 gelangt. Daher kann die Anzeigeeinrichtung 10 leicht in einer Vielzahl von Fahrzeugtypen montiert werden, die verschiedene Formen von Armaturenbrettern 2 haben. Ferner kann, weil das aus dem Prisma 13 kommende Licht L3 im Fahrzeug bezogen auf das eintreffende Licht L1 nach hinten reflektiert wird, das Gehäuse der Anzeigeeinrichtung 10 im Armaturenbrett 2 auf der Rückseite platziert werden, wodurch verhindert wird, dass das Gehäuse der Anzeigeeinrichtung 10 durch die Karosserie (insbesondere durch eine Verkleidung) behindert wird, und dass das Vorwärts-Sichtfeld durch die Platzierung des Gehäuses der Anzeigeeinrichtung 10 auf der Oberseite verschlechtert wird.
ZWEITE BEVORZUGTE AUSFÜHRUNG
In der oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführung wird die Öffnung 21 des Armaturenbrettes 2 durch das Außen-Glas 22 geschlossen. Im Folgenden wird ein Beispiel erläutert, in dem das Prisma 13 selbst als Außen-Glas 22 dient.
Wie in 3 gezeigt, enthält eine Anzeigeeinrichtung 10 für ein Fahrzeug eine Anzeige-Quelle 11, ein reflektierendes Element 12, ein Prisma 13 und eine Lichtabschirmungs-Wand 23. Das Prisma 13 ist in einer Form ausgebildet, die ungefähr gleich der einer Öffnung 21 eines Armaturenbrettes 2 ist, um die Öffnung 21 zu schließen, um zu verhindern, dass Verunreinigungen dort hinein kommen. Das heißt, die Anzeigeeinrichtung 10 macht das Außen-Glas 22 der ersten bevorzugten Ausführung unnötig.
Ähnlich wie bei der ersten bevorzugten Ausführung ist das Prisma 13 in einer Keilform ausgebildet, die spitz zuläuft, so dass entsprechend der Befestigungsposition der Anzeige-Quelle 11 im Armaturenbrett 2 die Dicke an der Rückseite größer ist als am vorderen Teil, so dass das Prisma 13 das durchlaufende Anzeige-Licht L zu einer vorher festgelegten Position P1 auf dem Projektionsbereich E ablenkt, und ist in einer konkaven Form ausgebildet, dass eine obere Oberfläche 13c und eine untere Oberfläche 13b des Prismas 13 in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs nach oben geneigt sind.
Die obere Oberfläche 13c reflektiert das externe Licht F, das die Windschutzscheibe 3 durchlaufen hat, in eine Richtung, (in 3 zur linken Seite), die aus dem Verlauf zum Augpunkt EP streut. Ferner hat das Prisma 13 eine solche Form, dass das externe Licht F zur Lichtabschirmungs-Wand 23 gelangt, wenn das externe Licht F, das von der oberen Oberfläche 13c in das Innere gelangt ist, im Innern des Prismas 13 reflektiert wird und aus der oberen Oberfläche 13c herauskommt. Das heißt die gebogene obere Oberfläche 13c des Prismas 13, das das externe Licht F zur Lichtabschirmungs-Wand 23 im Armaturenbrett 2 sammelt, dient als externes Licht reflektierende Oberfläche. Eine Oberfläche der Lichtabschirmungs-Wand 23 ist schwarz oder hat eine ähnliche Farbe, um zu verhindern, dass das externe Licht F reflektiert wird.
Somit kann, da die obere Oberfläche 13c des Prismas 13 in der Weise gebogen ausgebildet ist, dass das auf der oberen Oberfläche 13c reflektierte externe Licht F zur Lichtabschirmungs-Wand 23 gesammelt wird, das Auftreten eines Geisterbildes durch das externe Licht F verhindert werden, und daher kann sicher verhindert werden, dass ein Fahrer eines Fahrzeugs geblendet wird.
Wenn die Sichtbarkeit durch eine Störung oder einen Schwund der Anzeige eines virtuellen Bildes S durch die Form der Windschutzscheibe 3 verschlechtert wird, kann die Form des Prismas 13 nicht-sphärisch ausgebildet werden.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 3 ein Beispiel für die Funktion der Projektion des Anzeige-Lichtes L in der Anzeigeeinrichtung 10 für ein Fahrzeug erläutert.
In der Anzeigeeinrichtung 10 für ein Fahrzeug wird das Anzeige-Licht L, das auf der Anzeige-Quelle 11 angezeigt wird, vom reflektierenden Element 12 reflektiert und gelangt zum Prisma 13. Wenn das Anzeige-Licht L mit einem Winkel γ in das Prisma 13 eintritt, wird das Anzeige-Licht L mit dem Winkel Φ abgelenkt, daher wird das Anzeige-Licht L auf eine solche Weise abgelenkt, dass das aus dem Prisma 13 kommende Anzeige-Licht L im Gegensatz zu dem Anzeige-Licht L, das in das Prisma 13 gelangt, zur Hinterseite des Fahrzeugs gelangt. Als Folge davon kommt das Anzeige-Licht L aus der Oberfläche 13c des Prismas 13 zum Projektions-Punkt P1 des Projektionsbereichs E der Windschutzscheibe 3 und wird am Projektions-Punkt P1 reflektiert, um zum Augpunkt EP zu gelangen.
Ein Teil des externen Lichtes F, das die Windschutzscheibe 3 durchlaufen hat, wird von der oberen Oberfläche 13c des Prismas 13 reflektiert und gelangt zur Lichtabschirmungs-Wand 23. Das in das Prisma 13 gelangte externe Licht F wird von der unteren Oberfläche 13b des Prismas 13 reflektiert und von der oberen Oberfläche 13c zur Vorderseite des Fahrzeugs abgelenkt, um zur Lichtabschirmungs-Wand 23 zu gelangen. Somit wird verhindert, dass das externe Licht F zum Augpunkt EP gelangt.
Entsprechend der Anzeigeeinrichtung 10 für ein Fahrzeug, wie oben erläutert, kann, da das Prisma 13, durch das das Anzeige-Licht L von der Anzeige-Quelle 11 zu einer vorher festgelegten Projektions-Position P1 im Projektionsbereich der Windschutzscheibe 3 abgelenkt wird, so auf dem Licht-Pfad platziert wird, dass es die Öffnung 21 des Armaturenbrettes 2 schließt, eine Befestigungs-Position des Gehäuses der Anzeigeeinrichtung 10 abhängig von einer die Befestigung begrenzenden Bedingung des Fahrzeugs geändert werden, indem das Prisma 13 in einer Form ausgebildet wird, die der relativen Position der Anzeigen-Quelle 11 bezüglich des Armaturenbrettes 2 entspricht. Daher kann die Anzeigeeinrichtung 10 leicht in einer Vielzahl von Fahrzeugtypen montiert werden, die verschiedene Formen von Armaturenbrettern 2 haben. Ferner kann, ähnlich wie bei der ersten bevorzugten Ausführung, weil das aus dem Prisma 13 kommende Licht L3 im Fahrzeug bezogen auf das eintreffende Licht L1 nach hinten reflektiert wird, das Gehäuse der Anzeigeeinrichtung 10 im Armaturenbrett 2 auf der Rückseite platziert werden, wodurch verhindert wird, dass das Gehäuse der Anzeigeeinrichtung 10 durch die Karosserie (insbesondere durch eine Verkleidung) behindert wird, und dass das Vorwärts-Sichtfeld durch die Platzierung des Gehäuses der Anzeigeeinrichtung 10 auf der Oberseite verschlechtert wird.
Da das Prisma 13 die Öffnung des Armaturenbrettes 2 schließt, ist das Außen-Glas 22 der ersten bevorzugten Ausführung unnötig, und daher kann eine Befestigungs-Position des Gehäuses der Anzeigeeinrichtung 10 abhängig von einer die Befestigung begrenzenden Bedingung des Fahrzeugs geändert werden.
Da das durch die Windschutzscheibe 3 gelangende externe Licht F vom Prisma 13 in eine Richtung reflektiert wird, die es aus der Bahn zum Augpunkt EP streut, kann das Auftreten eines Geisterbildes durch das externe Licht F verhindert werden, und daher kann sicher verhindert werden, dass ein Fahrer eines Fahrzeugs geblendet wird.
In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführung projiziert die Anzeigeeinrichtung 10 für ein Fahrzeug das Anzeige-Licht L direkt auf den Projektionsbereich E der Windschutzscheibe 3. In der vorliegenden Erfindung kann jedoch stattdessen das Anzeige-Licht L anstelle der Windschutzscheibe 3 durch einen Kombinierer zum Augpunkt EP reflektiert werden.
In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführung enthält die Anzeigeeinrichtung 10 für ein Fahrzeug das reflektierende Element 12. In der vorliegenden Erfindung kann jedoch stattdessen das Anzeige-Licht L von der Anzeige-Quelle 11 direkt in das Prisma 13 einfallen, ohne dass das reflektierende Element 12 benutzt wird.
Die oben erwähnten bevorzugten Ausführungen werden beschrieben, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu fördern, und ein Fachmann kann Änderungen vornehmen, ohne dass vom Geist und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.

Claims

Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug, die folgendes umfasst: eine Anzeige-Quelle (11), die in einem Armaturenbrett (2) des Fahrzeugs vorgesehen ist; ein Prisma (13), das in einem Licht-Pfad zwischen der Anzeige-Quelle und einer Öffnung (21) des Armaturenbretts vorgesehen ist und Anzeige-Licht (L) eines auf der Anzeige-Quelle angezeigten Bildes durch die Öffnung des Armaturenbretts schräg zum Fahrer geneigt Richtung Windschutzscheibe ablenkt; ein reflektierendes Element (12), das der Anzeige-Quelle (11) gegenüberliegt und das Anzeige-Licht (2) von der Anzeige-Quelle (11) zum Projektionsbereich (E) reflektiert; und eine Lichtabschirmungs-Wand (23), die sich an der dem Fahrer abgewandten Seite des Randes der Öffnung (21) des Armaturenbretts, unterhalb der Öffnung (21) des Armaturenbretts befindet, wobei das Prisma in einer Form ausgebildet ist, die in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs nach oben geneigt ist, so dass externes Licht (F), das auf oberen und unteren Oberflächen (13a, b) des Prismas reflektiert wird, zur Lichtabschirmungs-Wand gelangt, wobei ein virtuelles Bild (S) eines auf einen Projektionsbereich (E) der Windschutzscheibe (3) des Fahrzeugs projizierten Bildes, wobei auf den Projektionsbereich das Anzeigelicht durch das Prisma projiziert wird, und eine Vorderansicht des Fahrzeuges, die von einem Augpunkt (EP) durch die Windschutzscheibe gesehen wird, auf überlagerte Weise vom Fahrer gesehen werden, wobei sich das Prisma (13) in einem Licht-Pfad zwischen dem reflektierenden Element und der Öffnung (21) befindet und so geformt ist, dass es das Anzeige-Licht zu einer Projektions-Position (P1) des Projektionsbereichs ablenkt, wobei das reflektierende Element (12) durch ein Begrenzungs-Element innerhalb eines vorher festgelegten Drehwinkelbereichs drehbar gestützt ist, um einen Reflexionswinkel der Reflexion des Anzeige-Lichts (L) zu einem Punkt in einem Augen-Bereich (ER), in dem das virtuelle Bild (S) gesehen werden kann, einzustellen; und wobei die Anzeigen-Quelle (11), das reflektierende Element (12), das Prisma (13) und die Lichtabschrimungswand (23) in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Prisma (13) die Öffnung (21) schließt.
Anzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Prisma (13) eine externes Licht reflektierende Oberfläche (13c) enthält, die so geformt ist, dass sie externes Licht (F), das die Windschutzscheibe (3) durchlaufen hat, in eine Richtung reflektiert, in der es aus der Bahn zum Augpunkt (EP) gestreut wird.