DE69213983T2 - Virtuelles Bilddarstellungsgerät für Anzeiger, wie ein Fahrzeugarmaturenbrett - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinrichtung für virtuelle Bilder z.B. für die Instrumententafel eines Automobiles.
• Aufgrund des beschränkten Raumes, der im Frontbereich der Passagierräume von Automabilen zur verfügung steht, ist die Instrumententafel im Armaturenbrettes innerhalb eines relativ nahen Sichtabstandes zum Fahrer von z.B. 60 - 70 cm angeordnet.
• Ein direktes Ablesen der Instrumente erfordert ein Scharfstellen der Augen des Fahrers von der Straßenebene, die praktisch einer unendlichen Sehentfernung entspricht, auf die nahe Ebene der Instrumente. Ein in dieser Weise erfolgendes ständiges Scharfstellen führt unweigerlich zur Ermüdung der Augen und kann im Falle von weitsichtigen Fahrern sogar wirkungslos sein, so daß diese oftmals schließlich das Ablesen der Instrumente gänzlich einstellen.
• Aus der Druckschrift US-A-4,635,033 ist eine Einrichtung zum virtuellen Anzeigen bekannt, bei welcher ein hinter einer Tafel angeordnetes Anzeigeinstrument relativ zu einem Sichtfenster etwas nach unten versetzt ist. Ein flacher Spiegel kann eine effektive Position einnehmen, um das optische Signal des Zeigers in Richtung auf das Auge des Fahrers durch das Sichtfenster zu reflektieren. Der Spiegel kann auch eine effektlose Position einnehmen, um zu ermöglichen, daß das optische Signal von der Windschutzscheibe in Richtung auf den Fahrer reflektiert wird
• Ferner ist aus der Druckschrift WO-A-89/02611 eine weitere Einrichtung zum virtuellen Anzeigen bekannt, wobei das Anzeigeinstrument hinter dem Armaturenbrett des Fahrzeugs relativ zu einem mit einer transparenten Schutzscheibe versehenen Sichtfenster leicht nach oben versetzt ist. Das optische Signal des Anzeigeinstruments wird mittels eines aspherischen Spiegels in Richtung auf das Auge des Fahrers reflektiert, um ein vergößertes Bild zu erzeugen.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache, preisgünstige Anzeigeeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die so konstruiert ist, daß die obigen, üblicherweise mit den bekannten Anzeigeeinrichtungen verbundenen Nachteile überwunden werden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Anzeigeeinrichtung wie in Anspruch 1 definiert vorgesehen.
• Zwei bevorzugte nicht-beschränkende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
• Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Anzeigeeinrichtung für virtuelle Bilder gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 2 die von zwei Anzeigeinstrumenten erzeugten Bilder zeigt;
• Fig. 3 das auf der Anzeigeeinrichtung erzeugte virtuelle Bild zeigt;
• Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Anzeigeeinrichtung für virtuelle Bilder gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Fig. 1 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Instrumententafel 5 eines Automobiles, die ein von einer Öffnung 6 und einem darin aufgenommenen transparenten Schirm 7 gebildetes transparentes Fenster aufweist, das üblicherweise ungefähr 60 - 70 cm vom Auge 8 des Fahrers entfernt angeordnet ist.
• Die Instrumententafel 5 ist mit zwei Anzeigeinstrumenten versehen, z.B. einem analogen Drehzahlmesser 9 und einem digitalen Tachometer und Kilometerzähler 10, die jeweils ein optisches Signal oder Bild erzeugen, wie in Fig. 1 durch die jeweiligen Pfeile 11 und 12 angedeutet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Instrumententafel 5 näher an dem Auge des Fahrers 8 angeordnet als herkömmliche Instrumententafeln, deren Ebene mit 13 in Fig. 1 bezeichnet ist. Beide Anzeigeinstrumente 9 und 10 sind zwischen der Instrumententafel 5 und der Ebene 13 angeordnet und jeweils mit optischen Systemen, die entsprechende Spiegel 14 und 15 aufweisen, versehen.
• Die Spiegel 14 und 15 sind hinter dem Schirm 7 vorgesehen, ebenflächig, etwa zwischen 150 und 170 mm lang, etwa zwischen 70 und 80 mm hoch und so angeordnet, daß sie einen Winkel α zwischen 90º und 130º zwischen sich einschließen.
• Die Anzeigeinstrumente 9 und 10 sind in einer Entfernung von den Spiegeln 14 und 15 derart angeordnet, daß sie die Bilder 11 und 12 auf die Spiegel 14 und 15 projizieren, von welchen die Bilder reflektiert werden, um entsprechende virtuelle Bilder 16 und 17 zu erzeugen, welche für das Auge 8 so erscheinen, als lägen sie in der Ebene 18, die in der gleichen Entfernung vom Schirm 7 angeordnet ist, in der die Anzeigeinstrumente 9 bzw. 10 von den entsprechenden Spiegeln 14 bzw. 15 angeordnet sind. Da die Entfernung wesentlich größer als der Abstand zwischen den Anzeigeinstrumenten 9 und 10 und dem Schirm 7 sein kann, ist vom Auge 8 ein geringeres Maß an Scharfstellungsarbeit erforderlich.
• In der Fig. 2 bezeichnen a) und b) die Zifferblätter der Anzeigeinstrumente 9 und 10. Da die von den Anzeigeinstrumenten 9 und 10 erzeugten Bilder 11 und 12 spiegelbildlich von den Spiegeln 14 und 15 reproduziert werden, muß die alphanumerische Information auf den Zifferblättern a) und b) der Anzeigeinstrumente 9 und 10 invertiert werden, so daß die virtuellen Bilder 16 und 17 von dem Auge 8 wie in Fig. 3 gezeigt gesehen werden.
• Die Anzeigeinstrumente 9 und 10 können bequem so angeordnet werden, daß sie die tatsächlichen Bilder 11 und 12 im wesentlichen parallel zu der Instrumententafel 5 projizieren. In diesem Fall kann der Winkel α zwischen den Spiegeln 14 und 15 ungefähr 90º betragen, mit einem Winkel von im wesentlichen 45º zwischen jedem Spiegel 14 und 15 und der Instrumententafel 5. Tatsächlich wird der Winkel α in der Regel etwas größer sein, so daß das Bild zum Auge 8 hin konvergiert. In der Fig. 1 ist der Winkel α zum Zwecke der Illustration übertrieben dargestellt.
• Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind die Anzeigeinstrumente 19 und 20 hinter der Instrumententafel 5 relativ zu dem Schirm 7 versetzt und verglichen mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform etwas weiter zurück angeordnet. Die Anzeigeinstrumente 19 und 20 sind mit jeweiligen ebenflächigen Hauptspiegeln 24 und 25 versehen, die hinter dem Schirm 7 und im wesentlichen koplanar zu den Zifferblättern der Anzeigeinstrumente 19 bzw. 20 angeordnet sind.
• Die Hauptspiegel 24 und 25 sind mit jeweils wenigstens einem ebenflächigen Hilfsspiegel 29 bzw. 30 versehen, der relativ zu dem Schirm 7 seitlich versetzt ist, um einen bestimmten spitzen Winkel mit dem jeweiligen Hauptspiegel 24 bzw. 25 zu bilden. Die Hilfsspiegel 29 und 30 empfangen entsprechende, von den Anzeigeinstrumenten 19 und 20 erzeugte Bilder 21 bzw. 22 und erzeugen Zwischenbilder 31 bzw. 32, welche reflektiert und auf die Hauptspiegel 24 bzw. 25 projiziert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel reflektieren die Hauptspiegel 24 bzw. 25 die Zwischenbilder 31 bzw. 32 und erzeugen entsprechende virtuelle Bilder 26 und 27, welche für das Auge 8 als in der Ebene 28 liegend erscheinen, die ausreichend weit entfernt von dem Schirm 7 liegt.
• Aufgrund der bei diesem Ausführungsbeispiel wirksamen doppelten Reflektion (spiegelbildliche Zwischenbilder 31 und 32), müssen die Bilder 21 und 22 nicht spiegelbildlich sein, so daß eine Änderung der Zifferblätter der Anzeigeinstrument 19 und 20 nicht erforderlich ist.
• Aus der vorangegangenen Beschreibung werden die Vorteile der Anzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung klar. Zum ersten reduziert sie die auf dem Scharfeinsteller auf die Anzeigen der Instrumentefür beruhende Augenermüdung erheblich. Zum zweiten ist die Anzeigeeinrichtung so kompakt, daß sie sogar in die kleinsten Fahrzeug- Instrumententafeln paßt, und sie kann zusammen mit jeder Art von massenproduzierten Anzeigeinstrumenten verwendet werden, ohne daß Änderungen notwendig wären. Schließlich erlaubt die einfache Konstruktion der Anzeigeeinrichtung hauptsächlich aufgrund der Verwendung von ebenflächigen Spiegeln eine preisgünstige Massenproduktion.
• Fachleute werden erkennen, daß Änderungen an der hier beschriebenen und gezeigten Anzeigeeinrichtung vorgenommen werden können, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. So kann z.B. der Schirm 7 nur für ein Anzeigeinstrument oder für mehr als zwei um den Schirm herum angeordnete Anzeigeinstrumente vorgesehen werden.

Claims (4)

1. Anzeigeeinrichtung für virtuelle Bilder in einer Automobil-Instrumententafel mit wenigstens einem ein optisches Signal (11, 12; 21, 22, 31, 32) aussendenden Anzeigeinstrument (9, 10; 19, 20), einem transparenten Fenster (6, 7) in der Instrumententafel (5), wenigstens einem optischen System mit einem hinter dem Fenster (6, 7) angeordneten Spiegel (14, 15; 24, 25), wobei das Anzeigeinstrument (9, 10; 19, 20) hinter der Instrumententafel (5) in einem vorbestimmten Abstand dazu angeordnet ist und der Spiegel (14, 15; 24, 25) relativ zu dem Anzeigeinstrument (9, 10; 19, 20) zur Reflektion eines virtuellen Bildes (11, 12; 21, 22) des optischen Signales (11, 12; 21, 22, 31, 32) in Richtung auf das Auge (8) eines Fahrers orientiert ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Anzeigeinstrument (9, 10; 19, 20) das optische Signal (11, 12; 21, 22, 31, 32) in einer im wesentlichen parallel zu dem Fenster (6, 7) verlaufenden Richtung projiziert,

daß der Spiegel (14, 15; 24, 25) ebenflächig und in einem Winkel von im wesentlichen 450 relativ zu der parallelen Richtung angeordnet ist und

daß das Anzeigeinstrument (9, 10; 19, 20) relativ zu dem Fenster (6, 7) derart seitlich versetzt angeordnet ist, daß das virtuelle Bild (16, 17; 26, 27) in einer Entfernung von dem Fenster (6, 7) erzeugt wird, die größer ist als der vorbestimmte Abstand.

2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeinstrument (9, 10) das optische Signal (11, 12) direkt in Richtung auf den Spiegel (14, 15) in der parallelen Richtung projiziert, wobei das virtuelle Bild (16, 17) durch Spiegelreflektion erzeugt wird.

3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeinstrument (19, 20) das optische Signal (21, 22) auf einen Hilfsspiegel (29, 30) zum Projizieren eines Zwischenbildes (31, 32) auf den Spiegel (24, 25) hinter dem Fenster (6, 7) projiziert und daß die Spiegel (24, 25; 29, 30) ebenflächig sind und einen vorbestimmten spitzen Winkel bilden.

4. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Anzeigeinstrumente (9, 10; 19, 20) vorgesehen sind, die jeweils ein entsprechendes optisches Signal (11, 12; 21, 22, 31, 32) aussenden und mit jeweils einem entsprechenden Spiegel (14, 15; 24, 25) hinter dem Fenster (6, 7) versehen sind, und daß wenigstens ein Anzeigeinstrument (10, 20) der Anzeigeinstrumente (9, 10; 19, 20) das optische Signal in Form einer digitalen Information aussendet.