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WO2019057493A1 - Head-up-anzeigevorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Head-up-anzeigevorrichtung für ein kraftfahrzeug Download PDF

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Publication number
WO2019057493A1
WO2019057493A1 PCT/EP2018/073832 EP2018073832W WO2019057493A1 WO 2019057493 A1 WO2019057493 A1 WO 2019057493A1 EP 2018073832 W EP2018073832 W EP 2018073832W WO 2019057493 A1 WO2019057493 A1 WO 2019057493A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
display
motor vehicle
head
driver
plate
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2018/073832
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andre Hartwig
Michael Arthur Janzer
Matthias Keller
Eric REUM
Mark Riebe
Florian Selig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of WO2019057493A1 publication Critical patent/WO2019057493A1/de
Priority to US16/794,351 priority Critical patent/US10816797B2/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0026—Wavelength selective element, sheet or layer, e.g. filter or grating

Definitions

  • the invention relates to motor vehicles with head-up display devices, in particular possibilities for the arrangement of a display area in the field of vision of a driver of the motor vehicle.
  • the projection device comprises, for example, an LED backlit display unit, for.
  • LCD display unit that provides the display image to be imaged.
  • the display image is directed across the display surface in the direction of the driver in the form of a slightly diverging beam, so that the driver perceives a virtual display image on the opposite side of the display surface.
  • the display area for representing essential vehicle and driving information occupies only a relatively small portion of the driver's field of vision.
  • head-up display devices for the display of location-based or contact-analog augmented reality Content it is necessary to significantly increase the display area in the driver's field of vision.
  • the necessary projection devices have large sizes that can be integrated only with increased design effort in the instrument panel.
  • the functions of the surrounding components can be significantly affected.
  • a head-up display system for a motor vehicle comprising:
  • a projection unit for providing a display image
  • a transparent holographic optical fiber display panel for outputting a display image coupled to the display panel via a coupling-in area on a display surface
  • a guide means adapted to move the display panel between a use position and a park position.
  • a motor vehicle with the above head-up display system wherein the display panel is in the position of use in the conventional viewing direction of a driver of the motor vehicle in front of a windscreen, so that a on the Display area is perceived by the driver as superimposed on the real environment, and with the display panel in the parking position being out of the driver's line of sight.
  • the transparent display panel may be adjusted in position by means of a guide to adjust the appearance of a head-up display image to the driver's needs.
  • the display panel In a use position, the display panel is in the horizontal direction, d. H. in the driver's ordinary line of sight between the windshield and the driver's eyesight area, and suitably held by the guide means, so that a display of display contents on the display panel is perceived as superimposing on the driver as the visual real-world perceivable.
  • the display panel can be completely removed from the driver's field of vision by moving to a parking position.
  • a coupled to the display panel or coupled in the position of use projection unit is used to couple a display image in the display panel, and is usually formed separately from the display panel.
  • the adjustment device For arrangement in the display panel in the field of vision of the driver allows the adjustment device to arrange the display panel in a position of use in the direction of the driver and in a parking position outside the line of sight of the driver when it is not needed.
  • a projection unit is used to couple a display image in the display panel.
  • a projection unit is usually formed separately from the display panel, and arranged so that a display image can be coupled substantially perpendicular to the display panel.
  • the guide device may have one or two guide rails, in which guide elements, which are connected to the display plate, are slidably guided.
  • a projection unit for coupling the display image into the display plate is held displaceably together with the display plate.
  • the projection unit can be connected to the guide device.
  • the display plate may have a lamella structure, in particular in a lamellar foil, with lamellae, wherein the lamellae are aligned in order to adsorb ambient light.
  • the guide device may have a first guide rail, which is arranged in the region of the driver-side A-pillar, and has a second guide rail, which is arranged in front of a central region of the windshield of the motor vehicle.
  • the display panel is in the parking position in or under a headliner and runs parallel to the headliner.
  • the display plate can be chamfered at its outer edges, wherein the chamfer runs in the direction of the driver.
  • the display panel may include an input grating for coupling the display image and directing the display image onto a deflection grating, the deflection grating for directing the display image onto an output grating, and the output grating for extracting the display image from the display panel, the deflection grating being interposed between the output grating and a display grating Instrument panel of the motor vehicle is arranged.
  • the display plate in the position of use, may be inclined toward the driver with respect to the vertical direction of the windshield such that the surface normal of the display panel and the driver's line of vision do not exceed an angle of not more than 50 °, preferably not more than 30 ° 20 ° to each other.
  • Figure 1 is a schematic representation of an arrangement of a holographic optical fiber display panel in the field of view of a driver of a motor vehicle in a position of use;
  • FIG. 2 is a schematic representation of the structure
  • Figure 3 is a side view of the arrangement of the holographic
  • FIG. 4 is a more detailed representation of the display panel.
  • Figure 5 is an illustration of the structure of the display plate with a
  • Lamellar structure Description of embodiments
  • Figures 1 and 2 show a plan view and a side view of a head-up display system 1 in an interior 1 1 of a motor vehicle 10.
  • the display system 1 comprises a holographic optical fiber display plate 2 which is coupled to a projection unit 3, so that one of the projection unit 3 emitted display image is coupled into the display panel 2 and displayed on a corresponding display surface 21 so that it superimposes the perception of the vehicle environment.
  • the display plate 2 can, as shown in Figure 1 and Figure 2, be arranged in a position of use in a field of view of the driver in front of an upper part of a windshield 4 of the motor vehicle 10 so that the driver in a determined by the sitting position straight-line B the present vehicle environment through the transparent display plate 2 perceives.
  • the windshield 4 is arranged between two side A-pillars 5, an instrument panel 13 and a headliner 14.
  • the display panel 2 is removed from the field of view of the driver and arranged so that the field of view of the driver is not limited by the windscreen 4.
  • the display plate 2 is held on the adjusting device 6 in front of the windshield 4.
  • the adjusting device 6 as guide means two guide rails 61, 62, between which the display plate 2 is held.
  • a first of the guide rails 61 is arranged in the region of an A-pillar of the motor vehicle 10 or integrated therein and extends along the A-pillar 5 and is optionally extended into the headliner 14 inside.
  • the first guide rail 61 may be curved to follow a smooth transition between the horizontal orientation of the headliner 14 and the inclined orientation of the A-pillar 5.
  • a second of the guide rails 62 may be arranged in front of a central region of the windshield 4. This may extend, for example, from the headliner 14 or from the rearview mirror 9 in front of an upper region of the windshield 4.
  • the display plate 2 is provided with guide members 63 which are engaged with the guide rails 61, 62 to be slidably moved along the guide rails 61, 62.
  • the guide rails 61, 62 each have a U-shaped profile.
  • the guide elements 63 may then correspondingly have pins or bolts which extend into the guide rails 61, 62 and are held displaceably there.
  • a first and a second guide member 63 a, 63 b are provided on an edge of the display plate 2 and received in the first guide rail 61.
  • the first and second guide members 63a, 63b are preferably disposed near the top corner and near the bottom corner of the display panel 2, respectively.
  • a third guide element 63 c is arranged on a horizontally opposite edge of the display plate 2 opposite to the first guide element 63 a and is slidably in and into engagement with the second guide rail 62.
  • the second guide rail 62 may also be formed U-shaped, in which engages formed as a pin or bolt third guide element 63c.
  • Alternative embodiments and guides of the third guide element 63c are also possible.
  • the guide rails 61, 62 and the guide elements 63a, 63b, 63c allow the display plate 2 with respect to the windshield 4 to align parallel to the course of the windshield 4 or tilted relative to the vertical direction of the windscreen 4 to the driver, so that the surface normal of Display plate 2 and the viewing direction of the driver at an angle of not more than 20 ° to each other.
  • the projection unit 3 requires a coupling of a display image in a coupling region of the display plate 2. Therefore, it can be provided, the projection unit 3 also slidably through the one of the guide rails 61, 62 or separately to be arranged displaceably.
  • the projection device 3 may be fixedly connected to the display plate 2 and, for example, connected to one of the guide elements 63, in particular the second guide element 63b, if the coupling region of the projection unit 3 lies in the region of the lower corner of the display plate 2 facing the A-pillar. In this way, the projection unit 3 can be moved together with the display plate 2 between the parking and use position.
  • the display panel 2 is transparent and comprises an input grid 22, which is defined as the Einkopplungs Scheme and over which the display image from the projection unit 3 is coupled into the display panel.
  • the display image is preferably coupled perpendicular to the surface direction of the display plate 2. Alternatively, it can also be coupled in at a different angle, the direction of the coupling also corresponding to the direction of the output of the display image from the display surface 21.
  • the input grating 22 is designed to deflect the radiation beam emitted by the projection unit 3, which represents the display image, such that the coupled-in light is completely reflected at the next glass-air interface of the display panel 2 due to total reflection and in the planar direction through the display panel 2 is directed in the direction of the deflection grating 23.
  • the input grid 22 includes, for example, a rectangular coupling surface with exemplary dimensions between 10 x 10 mm and 20 x 20 mm to accommodate the display image to be coupled.
  • the deflection grating 23 the propagation direction of the light is deflected in the direction of a arranged in the region of the display surface 21 output grating 24. Since with every interaction of the light beam with the deflector 23 only a part Of the light beam is deflected, the light is distributed over the entire length of the deflector 23 within the display panel 2.
  • the output grating 24 now redirects the light in the original direction of the display image so that it is coupled out of the display panel 2 at the original angle of incidence with which the display image is coupled into the display panel 2.
  • the light beam of the display image which was previously distributed over the x dimension by the deflection grating 23, is additionally distributed in the y dimension via the output grating 24.
  • the coupled into the display panel 2 light beam is thereby distributed in the entire xy dimension of the output grid 24.
  • the size of the output grid 24 corresponds to the dimensions required for the desired image size.
  • the optical system is designed so that the display image appears to float at an infinite distance, i. the ray representing the display image.
  • holographic grating structures are functional in the display plate 2 only for a certain wavelength range, multiple layers of such display plates 2 must be arranged one above the other for displaying a multi-color or full-color image. These are then combined into a display plate composite.
  • the arrangement of the input grille 22 near the attachment by the second guide member 63b from the driver's view bottom left (left-hand drive) and a deflector 23. extending along the lower edge of the display plate 2 and extends along the lower edge of the output grating 24 is advantageous.
  • the configuration of the output grating 24 designed for the arrangement of the deflection grating 23 is designed to reflect light coming substantially from the direction of the deflection grating 23, so that light from external sources is emitted Light sources, which usually come from clearly different directions on the output grid, is not deflected in the direction of the driver.
  • the outer edges 26 of the display plate 2 may be chamfered, so that the edges lie as far as possible along the line of sight of the driver and so can not be perceived disturbing as visible edges.
  • the display system 1 may be combined with a conventional head-up display display system.
  • the projection light of a conventional head-up display system in which the display image is projected onto a reflective display region of the windshield 4, is ideally not affected by the transparent display plate 2.
  • the visual beam of the conventional head-up display system is completely covered by the display panel 2, that is, that the display image of the conventional head-up display system passes through the transparent display panel 2.
  • the conventional head-up display system displays the virtual image in about 2 to 3 m in front of the windshield 4 and then preferred for conventional non-augmented reality functions, such as status displays of the motor vehicle 10, z.
  • speed, navigation displays, traffic information and the like can be used.
  • the holographic optical fiber display system 1 can display the virtual image at virtually infinite projection distance and can thus display augmented-reality information, which is displayed in contact-analogous manner with objects of the vehicle environment, in the driver-perceived vehicle environment.
  • the display panel 2 can be designed to be removable in order to allow cleaning of the display panel 2 on the driver side facing away from the underlying windshield section.
  • the holographic optical fiber display system described above does not require building space in the instrument panel. Furthermore, with the arrangements shown in the figure, image sizes can be achieved covering the 25 ° x 5 ° of the driver's field of view, allowing full coverage of adjacent lanes with an augmented reality head-pur display image.
  • the guide means of guide rails 61, 62 and guide elements 63a, 63b, 63c allow positioning of the display plate 2 in the position of use, with an adjustment to the driver size by a substantially vertical displacement of the display plate 2 is possible.
  • a parking position which may be, for example, by an arrangement below the headliner 14 or above a sun visor.
  • a receptacle may be provided in a panel of the headliner 14.
  • a lamellar foil 8 can be applied to the side facing away from the driver of the display plate 2, as shown in Fig. 5.
  • the lamellar foil 8 has lamellae 81 extending in a surface direction, which extend in the direction of the surface normal and are inclined thereto. The angle of inclination determines lamellar surfaces that serve to block solar radiation and at the same time specify a preferred direction for the transmission of light.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-up-Anzeigesystem (1) für ein Kraftfahrzeug (10), umfassend: - eine Projektionseinheit (3) zum Bereitstellen eines Anzeigebilds; - eine transparente holographische Lichtleiter-Anzeigeplatte (2) zur Ausgabe eines über einen Einkopplungsbereich in die Anzeigeplatte (2) eingekoppelten Anzeigebilds auf einer Anzeigefläche (21), - eine Führungseinrichtung (62, 62), die ausgebildet ist, um die Anzeigeplatte (2) zwischen einer Gebrauchsstellung und einer Parkstellung zu bewegen.

Description

Beschreibung
Head-up-Anzeigevorrichtunq für ein Kraftfahrzeug
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge mit Head-up-Anzeigevorrichtungen, insbesondere Möglichkeiten zur Anordnung einer Anzeigefläche im Blickfeld eines Fahrers des Kraftfahrzeugs.
Technischer Hintergrund
Herkömmliche Head-up-Anzeigevorrichtungen werden derzeit mit einer reflektierenden Anzeigefläche versehen, über die durch eine Projektionseinrichtung in der Instrumententafel das Anzeigebild in den Augenbereich des Fahrers reflektiert wird. Die Projektionseinrichtung umfasst beispielsweise eine LED-hinterleuchtete Anzeigeeinheit, z. B. in Form einer LCD- Anzeigeeinheit, die das abzubildende Anzeigebild bereitstellt. Mithilfe einer Fokussierungsoptik wird das Anzeigebild über die Anzeigefläche in Richtung des Fahrers in Form eines leicht divergierenden Strahlenbündels gerichtet, so dass der Fahrer ein virtuelles Anzeigebild auf der gegenüberliegenden Seite der Anzeigefläche wahrnimmt.
Üblicherweise nimmt die Anzeigefläche zur Darstellung essenzieller Fahrzeug- und Fahrinformationen nur einen relativ geringen Anteil des Blickfelds des Fahrers ein. Zur Realisierung von Head-up-Anzeigevorrichtungen für die Darstellung von ortsbezogenen oder kontaktanalogen Augmented-Reality- Inhalten ist es notwendig, die Anzeigefläche im Blickfeld des Fahrers signifikant zu vergrößern. Die dafür notwendigen Projektionseinrichtungen weisen jedoch hohe Baugrößen auf, die nur unter erhöhtem konstruktivem Aufwand in der Instrumententafel zu integrieren sind. Darüber hinaus können aufgrund des eingeschränkten Bauraums die Funktionen der umliegenden Komponenten erheblich beeinträchtigt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Head-up- Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die in verbesserter Weise an die Bedürfnisse des Fahrers angepasst werden kann und die einen möglichst geringen Bau räum benötigt.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die Head-up-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Head-up-Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend:
- eine Projektionseinheit zum Bereitstellen eines Anzeigebilds;
- eine transparente holographische Lichtleiter-Anzeigeplatte zur Ausgabe eines über einen Einkopplungsbereich in die Anzeigeplatte eingekoppelten Anzeigebilds auf einer Anzeigefläche,
- eine Führungseinrichtung, die ausgebildet ist, um die Anzeigeplatte zwischen einer Gebrauchsstellung und einer Parkstellung zu bewegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kraftfahrzeug mit dem obigen Head-up- Anzeigesystem vorgesehen, wobei sich die Anzeigeplatte in der Gebrauchsstellung bei herkömmlicher Blickrichtung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs vor einer Frontscheibe befindet, so dass ein auf der Anzeigefläche dargestelltes Anzeigebild durch den Fahrer als die Realumgebung überlagernd wahrgenommen wird und wobei sich die Anzeigeplatte in der Parkstellung außerhalb der Blickrichtung des Fahrers befindet.
Eine Idee der obigen Head-up-Anzeigevorrichtung besteht darin, diese mit einer transparenten Anzeigeplatte vorzusehen, die mit einem holographischen Lichtwellenleitersystem ausgestattet ist. Die transparente Anzeigeplatte kann, um die Darstellung eines Head-up-Anzeigebilds an die Bedürfnisse des Fahrers anzupassen, mit Hilfe einer Führungseinrichtung in ihrer Position verstellt werden. In einer Gebrauchsstellung ist die Anzeigeplatte in horizontaler Richtung, d. h. in die gewöhnliche Blickrichtung des Fahrers zwischen der Frontscheibe und dem Augenbereich des Fahrers, angeordnet und in geeigneter Weise durch die Führungseinrichtung gehalten, so dass eine Darstellung von Anzeigeinhalten auf der Anzeigeplatte von dem Fahrer als die in Blickrichtung wahrnehmbare Realumgebung überlagernd wahrgenommen wird. Weiterhin kann die Anzeigeplatte vollständig aus dem Blickfeld des Fahrers durch Bewegen in eine Parkstellung entfernt werden.
Eine mit der Anzeigeplatte gekoppelte oder in der Gebrauchsstellung koppelbare Projektionseinheit dient dazu, ein Anzeigebild in die Anzeigeplatte einzukoppeln, und ist in der Regel separat von der Anzeigeplatte ausgebildet. Zur Anordnung in der Anzeigeplatte im Blickfeld des Fahrers ermöglicht es die Versteileinrichtung, die Anzeigeplatte in einer Gebrauchsstellung in Blickrichtung des Fahrers und in einer Parkstellung außerhalb der Blickrichtung des Fahrers anzuordnen, wenn diese nicht gebraucht wird.
Eine Projektionseinheit dient dazu, ein Anzeigebild in die Anzeigeplatte einzukoppeln. Eine solche Projektionseinheit ist in der Regel separat von der Anzeigeplatte ausgebildet, und so angeordnet, dass ein Anzeigebild im Wesentlichen senkrecht zur Anzeigeplatte eingekoppelt werden kann. Weiterhin kann die Führungseinrichtung eine oder zwei Führungsschienen aufweisen, in die Führungselemente, die mit der Anzeigeplatte verbunden sind, gleitend geführt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Projektionseinheit zum Einkoppeln des Anzeigebilds in die Anzeigeplatte gemeinsam mit der Anzeigeplatte verschiebbar gehalten ist.
Insbesondere kann die Projektionseinheit mit der Führungseinrichtung verbunden sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Anzeigeplatte eine Lamellenstruktur, insbesondere in einer Lamellenfolie, mit Lamellen aufweisen, wobei die Lamellen ausgerichtet sind, um Umgebungslicht zu adsorbieren.
Weiterhin kann die Führungseinrichtung eine erste Führungsschiene aufweisen, die im Bereich der fahrerseitigen A-Säule angeordnet ist, und eine zweite Führungsschiene aufweist, die vor einem Mittenbereich der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass sich die Anzeigeplatte in der Parkstellung in oder unter einem Dachhimmel befindet und parallel zum Dachhimmel verläuft.
Die Anzeigeplatte kann an ihren äußeren Kanten gefast sein, wobei die Fase in Blickrichtung des Fahrers verläuft.
Weiterhin kann die Anzeigeplatte ein Eingangs-Gitter zum Einkoppeln des Anzeigebilds und zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ablenkgitter, das Ablenkgitter zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ausgabegitter und das Ausgabegitter zum Auskoppeln des Anzeigebilds aus der Anzeigeplatte umfassen, wobei das Ablenkgitter zwischen dem Ausgabegitter und einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform kann die Anzeigeplatte in der Gebrauchsstellung so bezogen auf die Vertikalrichtung der Frontscheibe zum Fahrer hin geneigt sein, dass die Flächennormale der Anzeigeplatte und die Blickrichtung des Fahrers einen Winkel von nicht mehr als 50° insbesondere nicht mehr als 30° vorzugsweise nicht mehr als 20° zueinander aufweisen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung einer holographischen Lichtleiter-Anzeigeplatte im Blickfeld eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs in einer Gebrauchsstellung;
Figur 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus
holographischen Lichtleiter-Anzeigeplatte in
Querschnittsansicht in der Gebrauchsstellung;
Figur 3 eine Seitenansicht der Anordnung der holographischen
Anzeigeplatte im Innenraum eines Kraftfahrzeugs in einer Parkstellung;
Figur 4 eine detailliertere Darstellung der Anzeigeplatte; und
Figur 5 eine Darstellung des Aufbaus der Anzeigeplatte mit einer
Lamellenstruktur. Beschreibung von Ausführungsformen
Figuren 1 und 2 zeigen eine Aufsicht bzw. eine Seitenansicht eines Head-up- Anzeigesystems 1 in einem Innenraum 1 1 eines Kraftfahrzeugs 10. Das Anzeigesystem 1 umfasst eine holographische Lichtleiter-Anzeigeplatte 2, die mit einer Projektionseinheit 3 gekoppelt ist, so dass ein von der Projektionseinheit 3 ausgesandtes Anzeigebild in die Anzeigeplatte 2 eingekoppelt wird und auf einer entsprechenden Anzeigefläche 21 angezeigt wird, so dass es die Wahrnehmung der Fahrzeugumgebung überlagert.
Die Anzeigeplatte 2 kann, wie in Figur 1 und Figur 2 gezeigt, in einer Gebrauchsstellung in einem Blickfeld des Fahrers vor einem oberen Teil einer Frontscheibe 4 des Kraftfahrzeugs 10 so angeordnet sein, dass der Fahrer bei einer durch die Sitzposition bestimmten Geradeaus-Blickrichtung B die vorliegende Fahrzeugumgebung durch die transparente Anzeigeplatte 2 wahrnimmt. Die Frontscheibe 4 ist zwischen zwei seitlichen A-Säulen 5, einer Instrumententafel 13 und einem Dachhimmel 14 angeordnet.
In einer Parkstellung, wie sie in Figur 3 gezeigt ist, ist die Anzeigeplatte 2 aus dem Blickfeld des Fahrers entfernt und so angeordnet, dass das Sichtfeld des Fahrers durch die Frontscheibe 4 nicht eingeschränkt wird.
Die Anzeigeplatte 2 ist über die Versteileinrichtung 6 vor der Frontscheibe 4 gehalten. Dazu kann die Versteileinrichtung 6 als Führungseinrichtung zwei Führungsschienen 61 , 62 aufweisen, zwischen denen die Anzeigeplatte 2 gehalten ist. Eine erste der Führungsschienen 61 ist im Bereich einer A-Säule des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet oder darin integriert und erstreckt sich entlang der A-Säule 5 und ist gegebenenfalls in den Dachhimmel 14 hinein verlängert. Die erste Führungsschiene 61 kann gekrümmt ausgebildet sein, um einen sanften Übergang zwischen der horizontalen Ausrichtung des Dachhimmels 14 und der geneigten Ausrichtung der A-Säule 5 zu folgen. Eine zweite der Führungsschienen 62 kann vor einem Mittenbereich der Frontscheibe 4 angeordnet sein. Diese kann sich beispielsweise von dem Dachhimmel 14 oder von dem Rückspiegel 9 vor einem oberen Bereich der Frontscheibe 4 erstrecken.
Die Anzeigeplatte 2 ist mit Führungselementen 63 versehen, die in Eingriff zu den Führungsschienen 61 , 62 sind, um entlang der Führungsschienen 61 , 62 gleitend verschoben zu werden. Beispielsweise können die Führungsschienen 61 , 62 jeweils ein U-förmiges Profil aufweisen. Die Führungselemente 63 können dann entsprechend Stifte oder Bolzen aufweisen, die sich in die Führungsschienen 61 , 62 erstrecken und dort verschiebbar gehalten werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ein erstes und ein zweites Führungselement 63a, 63b an einem Rand der Anzeigeplatte 2 vorgesehen und in der ersten Führungsschiene 61 aufgenommen. Das erste und zweite Führungselement 63a, 63b sind vorzugsweise nahe der oberen Ecke bzw. nahe der unteren Ecke der Anzeigeplatte 2 angeordnet. Ein drittes Führungselement 63c ist auf einem dazu in horizontaler Richtung gegenüberliegenden Rand der Anzeigeplatte 2 gegenüber des ersten Führungselementes 63a angeordnet und ist verschiebbar in und in Eingriff mit der zweiten Führungsschiene 62.
Beispielsweise kann die zweite Führungsschiene 62 ebenfalls U-förmig ausgebildet sein, in das die als Stift oder Bolzen ausgebildete drittes Führungselement 63c eingreift. Alternative Ausgestaltungen und Führungen des dritten Führungselementes 63c sind ebenfalls möglich.
In der Gebrauchsstellung ermöglichen die Führungsschienen 61 , 62 und die Führungselemente 63a, 63b, 63c die Anzeigeplatte 2 bezüglich der Frontscheibe 4 parallel zum Verlauf der Frontscheibe 4 auszurichten oder bezogen auf die Vertikalrichtung der Frontscheibe 4 zum Fahrer hin zu neigen, so dass die Flächennormale der Anzeigeplatte 2 und die Blickrichtung des Fahrers einen Winkel von nicht mehr als 20° zueinander aufweisen. Die Projektionseinheit 3 erfordert eine Einkopplung eines Anzeigebildes in einen Einkopplungsbereich der Anzeigeplatte 2. Daher kann vorgesehen sein, die Projektionseinheit 3 ebenfalls verschiebbar durch die eine der Führungsschienen 61 , 62 oder separat dazu verschiebbar anzuordnen. Insbesondere kann die Projektionseinrichtung 3 mit der Anzeigeplatte 2 fest verbunden sein und z.B. mit einem der Führungselemente 63 verbunden sein, insbesondere dem zweiten Führungselement 63b, wenn der Einkopplungsbereich der Projektionseinheit 3 im Bereich der unteren, der A-Säule zugewandten Ecke der Anzeigeplatte 2 liegt. Auf diese Weise kann die Projektionseinheit 3 gemeinsam mit der Anzeigeplatte 2 zwischen der Park- und Gebrauchsstellung verschoben werden.
In Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer Anzeigeplatte 2 detaillierter dargestellt. Die Anzeigeplatte 2 ist transparent ausgebildet und umfasst ein Eingangsgitter 22, das als den Einkopplungsbereich definiert und über das das Anzeigebild aus der Projektionseinheit 3 in die Anzeigeplatte eingekoppelt wird. Das Anzeigebild wird vorzugsweise senkrecht zur Flächenrichtung der Anzeigeplatte 2 eingekoppelt. Es kann alternativ auch unter einem davon abweichenden Winkel eingekoppelt werden, wobei die Richtung des Einkoppelns auch der Richtung des Auskoppeins des Anzeigebilds aus der Anzeigefläche 21 entspricht.
Das Eingangsgitter 22 ist ausgebildet, um das von der Projektionseinheit 3 ausgesandte Strahlenbündel, das das Anzeigebild darstellt, so abzulenken, dass das eingekoppelte Licht an der nächsten Glas-Luft-Grenzfläche der Anzeigeplatte 2 aufgrund von Totalreflexion vollständig reflektiert wird und in Flächenrichtung durch die Anzeigeplatte 2 in Richtung des Ablenkgitters 23 gelenkt wird. Das Eingangsgitter 22 umfasst beispielsweise eine rechteckige Einkopplungsfläche mit beispielhaften Abmessungen zwischen 10 x 10 mm und 20 x 20 mm, um das einzukoppelnde Anzeigebild aufzunehmen. Durch das Ablenkgitter 23 wird die Ausbreitungsrichtung des Lichts in Richtung eines im Bereich der Anzeigefläche 21 angeordneten Ausgabegitters 24 umgelenkt. Da bei jeder Wechselwirkung des Lichtstrahls mit dem Ablenkgitter 23 nur ein Teil des Lichtstrahls abgelenkt wird, wird das Licht über die gesamte Länge des Ablenkgitters 23 innerhalb der Anzeigeplatte 2 verteilt.
Das Ausgabegitter 24 lenkt nun das Licht wieder in die ursprüngliche Richtung des Anzeigebilds, so dass es aus der Anzeigeplatte 2 unter dem ursprünglichen Einfallswinkel, mit dem das Anzeigebild in die Anzeigeplatte 2 eingekoppelt wird, ausgekoppelt wird. Das vorher schon durch das Ablenkgitter 23 über die x- Dimension verteilte Lichtstrahlenbündel des Anzeigebilds wird über das Ausgabegitter 24 zusätzlich in der y-Dimension verteilt. Das in die Anzeigeplatte 2 eingekoppelte Lichtstrahlenbündel wird dadurch in die gesamte xy-Dimension des Ausgabegitters 24 verteilt. Die Größe des Ausgabegitters 24 entspricht dabei den für die gewünschte Bildgröße benötigten Abmessungen. Blickt der Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 auf das Ausgabegitter 24 in der Anzeigeplatte 2, sieht dieser das Anzeigebild als virtuelles Bild.
Insbesondere ist das optische System so ausgelegt, dass das Anzeigebild in unendlicher Entfernung zu schweben scheint, d.h. das das Anzeigebild darstellende Strahlenbündel .
Da die holographischen Gitterstrukturen in der Anzeigeplatte 2 nur für einen bestimmten Wellenlängenbereich funktionsfähig sind, müssen für die Anzeige eines Mehr- oder Vollfarbenbildes mehrere Lagen derartiger Anzeigeplatten 2 übereinander angeordnet werden. Diese werden dann zu einem Anzeigeplattenverbund zusammengefasst.
Die Anordnung des Eingangsgitters 22 nahe der Befestigung durch das zweite Führungselement 63b aus Fahrersicht links unten (Linkslenker) und einem Ablenkgitter 23. das sich entlang der unteren Kante der Anzeigeplatte 2 erstreckt bzw. entlang der unteren Kante des Ausgabegitters 24 erstreckt, ist vorteilhaft. Die auf die Anordnung des Ablenkgitters 23 ausgelegte Konfiguration des Ausgabegitters 24 ist zur Reflexion von im Wesentlichen aus Richtung des Ablenkgitters 23 kommenden Lichts ausgelegt, so dass Licht aus externen Lichtquellen, die in der Regel aus deutlich davon verschiedenen Richtungen auf das Ausgabegitter einfallen, nicht in Richtung des Fahrers abgelenkt wird.
Insbesondere durch einfallendes Sonnenlicht können extrem helle störende Reflexionen verursacht werden. Bei der gewählten Anordnung des Ablenkgitters unterhalb des Ausgabegitters 24 mit entsprechender Ausrichtung des Ausgabegitters 24 auf das Ablenkgitter 23 wird nur Licht, das etwa aus der Richtung der Instrumententafel auf der Anzeigeplatte 2 einfällt, potenziell in Richtung des Fahrers gelenkt werden. Dadurch sind direkte Reflexionen der Sonne oder anderer externer Lichtquellen ausgeschlossen. Die Intensität des von der Instrumententafel 13 auf die Anzeigeplatte 2 einfallenden Lichts, das vom Ausgabegitter 24 in Fahrerrichtung abgelenkt werden kann, ist dagegen um einige Größenordnungen geringer.
Die äußeren Kanten 26 der Anzeigeplatte 2 können angefast sein, so dass die Kanten nach Möglichkeit längs der Sichtlinie des Fahrers liegen und so nicht weiter als Sichtkanten störend wahrgenommen werden können.
Das Anzeigesystem 1 kann mit einem herkömmlichen Head-up-Display- Anzeigesystem kombiniert werden. Das Projektionslicht eines konventionellen Head-up-Anzeigesystems, bei dem das Anzeigebild auf einen reflektierenden Anzeigebereich der Frontscheibe 4 projiziert wird, wird dabei durch die transparente Anzeigeplatte 2 idealerweise nicht beeinträchtigt. Insbesondere ist vorteilhaft, dass der Sichtstrahl des herkömmlichen Head-up-Anzeigesystems vollständig von der Anzeigeplatte 2 abgedeckt wird, d. h. dass das Anzeigebild des herkömmlichen Head-up-Anzeigesystems durch die transparente Anzeigeplatte 2 verläuft. Vorteilhaft bei einer solchen Anordnung ist, dass das herkömmliche Head-up-Anzeigesystem das virtuelle Bild in etwa 2 bis 3 m vor der Frontscheibe 4 darstellt und dann bevorzugt für herkömmliche Nicht- Augmented-Reality-Funktionen, wie Statusanzeigen des Kraftfahrzeugs 10, z. B. Geschwindigkeit, Navigationsanzeigen, Verkehrsinformationen und dergleichen, genutzt werden kann. Das holographische Lichtleiter-Anzeigesystem 1 hingegen kann das virtuelle Bild in quasi unendlicher Projektionsentfernung darstellen und kann damit Augmented-Reality-Informationen, die kontaktanalog zu Objekten der Fahrzeugumgebung dargestellt werden, in die vom Fahrer wahrgenommene Fahrzeugumgebung einblenden.
Insbesondere kann die Anzeigeplatte 2 abnehmbar gestaltet werden, um eine Reinigung der Anzeigeplatte 2 auf der fahrerabgewandten Seite des dahinterliegenden Frontscheibenabschnitts zu ermöglichen.
Durch das oben beschriebene holographische Lichtleiter-Anzeigesystem wird kein Bau räum in der Instrumententafel benötigt. Weiterhin können mit den in der Abbildung gezeigten Anordnungen Bildgrößen erreicht werden, die 25° x 5° des Blickfeldes des Fahrers abzudecken, was eine vollständige Überdeckung von benachbarten Fahrbahnen mit einem Augmented-Reality-Head-pur-Anzeigebild ermöglicht.
Die Führungseinrichtungen aus Führungsschienen 61 , 62 und Führungselementen 63a, 63b, 63c ermöglichen eine Positionierung der Anzeigeplatte 2 in der Gebrauchsstellung, wobei auch eine Anpassung an die Fahrergröße durch ein im Wesentlichen vertikales Verschieben der Anzeigeplatte 2 möglich ist. Durch vollständiges Hochschieben der Anzeigeplatte 2 lässt sich diese in eine Parkstellung verfahren, die beispielsweise durch eine Anordnung unterhalb des Dachhimmels 14 oder oberhalb einer Sonnenblende liegen kann. Alternativ kann eine Aufnahme in einer Verkleidung des Dachhimmels 14 vorgesehen sein.
Zum weiteren Schutz gegen Reflexionen durch Sonneneinstrahlung kann an der vom Fahrer abgewandten Seite der Anzeigeplatte 2 eine Lamellenfolie 8 aufgebracht werden, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Die Lamellenfolie 8 weist sich in eine Flächenrichtung erstreckende Lamellen 81 auf, die sich in Richtung der Flächennormalen erstrecken und dazu geneigt sind. Der Neigungswinkel bestimmt Lamellenflächen, die zur Abschattung von Sonnenstrahlung dienen und gleichzeitig eine Vorzugsrichtung für die Durchlässigkeit von Licht vorgeben. Durch Ausrichtung der Lamellen 81 im Wesentlichen parallel zur Blickrichtung kann von oben einfallendes Sonnenlicht an den Lamellen 81 absorbiert werden, während aus einer Vorausrichtung des Kraftfahrzeugs 10 einfallendes Licht zur Wahrnehmung der Fahrzeugumgebung durchgelassen wird. Somit kann durch Kombination einer Lamellenfolie 8 auf der Anzeigeplatte 2 in vorteilhafter Weise ein gegenüber der Einstrahlung von Sonnenlicht unempfindliches Head-up- Anzeigesystem 1 bereitgestellt werden.
Bezugszeichenliste
Head-up- Anzeigesystems
holographische Lichtleiter-Anzeigeplatte Anzeigefläche
Eingangsgitter
Ablenkgitter
Ausgabegitter
äußere Kanten
Projektionseinheit
Frontscheibe
A-Säule
VerStelleinrichtung
, 62 Führungsschienen
a, 63b, 63c Führungselemente
Lamellenfolie
Lamellen
Fahrzeugrückspiegel
Kraftfahrzeug
Innenraum
Instrumententafel
Dachhimmel

Claims

Ansprüche
1 . Head-up-Anzeigesystem (1 ) für ein Kraftfahrzeug (10), umfassend:
- eine Projektionseinheit (3) zum Bereitstellen eines Anzeigebilds;
- eine transparente holographische Lichtleiter-Anzeigeplatte (2) zur Ausgabe eines über einen Einkopplungsbereich in die Anzeigeplatte (2) eingekoppelten Anzeigebilds auf einer Anzeigefläche (21 ),
- eine Führungseinrichtung (62, 62), die ausgebildet ist, um die Anzeigeplatte (2) zwischen einer Gebrauchsstellung und einer Parkstellung zu bewegen.
2. Head-up-Anzeigesystem (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Führungseinrichtung eine oder zwei Führungsschienen (61 , 62) aufweist, in die Führungselemente (63, die mit der Anzeigeplatte (2) verbunden sind, gleitend geführt werden.
3. Head-up-Anzeigesystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Projektionseinheit (3) zum Einkoppeln des Anzeigebilds in die Anzeigeplatte (2) gemeinsam mit der Anzeigeplatte (2) verschiebbar gehalten ist.
4. Head-up-Anzeigesystem (1 ) nach Anspruch 3, wobei die Projektionseinheit (3) mit der Führungseinrichtung (61 , 62) verbunden ist.
5. Head-up-Anzeigesystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anzeigeplatte (2) eine Lamellenstruktur, insbesondere in einer Lamellenfolie (8), mit Lamellen (81 ) aufweist, wobei die Lamellen (81 ) ausgerichtet sind, um Umgebungslicht zu adsorbieren.
6. Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich die Anzeigeplatte („) in der Gebrauchsstellung bei herkömmlicher Blickrichtung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs (10) vor einer Frontscheibe (4) befindet, so dass ein auf der Anzeigefläche (21 ) dargestelltes Anzeigebild durch den Fahrer als die Realumgebung überlagernd wahrgenommen wird und wobei sich die Anzeigeplatte (2) in der Parkstellung außerhalb der Blickrichtung des Fahrers befindet.
7. Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1 ) nach Anspruch 6, wobei die Führungseinrichtung eine erste Führungsschiene (61 ) aufweist, die im Bereich einer fahrerseitigen A-Säule (5) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet ist, und eine zweite Führungsschiene (62) aufweist, die vor einem Mittenbereich der Frontscheibe (4) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet ist.
8. Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei sich die Anzeigeplatte (2) in der Parkstellung in oder unter einem Dachhimmel (14) befindet und parallel zum Dachhimmel (14) verläuft.
9. Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Anzeigeplatte (2) an ihren äußeren Kanten gefast ist, dass die Fase in Blickrichtung des Fahrers verläuft.
10. Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Anzeigeplatte (2) ein Eingangs-Gitter (22) zum Einkoppeln des Anzeigebilds und zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ablenkgitter (23), das Ablenkgitter (23) zum Richten des Anzeigebilds auf ein Ausgabegitter (24) und das Ausgabegitter (24) zum Auskoppeln des Anzeigebilds aus der Anzeigeplatte (2) umfasst, wobei das Ablenkgitter (23) zwischen dem Ausgabegitter (24) und einer Instrumententafel (13) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet ist. Kraftfahrzeug (10) mit einem Head-up-Anzeigesystem (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Anzeigeplatte (2) in der Gebrauchsstellung so bezogen auf die Vertikalrichtung der Frontscheibe (4) zum Fahrer hin geneigt ist, dass die Flächennormale der Anzeigeplatte (2) und die Blickrichtung des Fahrers einen Winkel von nicht mehr als 50° insbesondere nicht mehr als 30°, vorzugsweise nicht mehr als 20° zueinander aufweisen.
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