CN109664813A - 具有顶部的交通工具状态指示的交通工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种交通工具(1)，其包括：光学透射顶窗(3)；在交通工具中相对于驾驶员位置(9)布置在顶部位置中的顶部控制台(7)；附接到顶部控制台的后部的光学元件(17)，光学元件面向所述顶窗；用于发射由光学元件可接收的光的光源，光源被配置成当交通工具的电气***通电时发光。光学元件被布置成接收由光源发射的光的至少一部分，使得代表光学信号和光学元件的形状的图像(23)通过顶窗从交通工具的内部可见。本发明还涉及一种用于提供指示交通工具状态的图像的方法。

Description

具有顶部的交通工具状态指示的交通工具
技术领域
本发明涉及一种包括布置在交通工具的顶部中的光学透射顶窗的交通工具。
背景技术
现代交通工具通常具有多个辅助***。这些辅助***可以与驾驶员辅助***相关以支持驾驶员驾驶交通工具，例如监控交通工具停留在车道(航道)中，或者与前方交通工具的距离保持在安全阈值距离上。其它类型的辅助***可以提供驾驶方向或变速档位的建议。
大多数辅助***提供视觉指示或警告。所述指示或警告需要交通工具内部的空间、特别是在使得指示或警告对于交通工具的驾驶员可见的位置中的空间。
传统上，指示或警告已经由交通工具的仪表板上的视觉指示器提供。更近地，市场上已经出现了用于除飞机以外的其它交通工具的平视显示器(head-up display，也称抬头显示器)***，飞机已经具有平视显示器几十年；特别是战斗机已经采用了平视显示器许多年。
通常，平视显示器被配置成在驾驶员前方在交通工具的挡风玻璃中投射视觉信息，使得当视点从观看显示的信息视点改变到显示的信息后面的视点时，用户不必重新聚焦眼睛。如果驾驶员需要在驾驶交通工具的同时阅读信息，这当然是重要的特征。
然而，随着要显示的信息量的增加，显示信息可用的空间变得更加狭窄。此外，一些信息对于交通工具的驾驶员或乘客而言可能不是始终都重要，并且在某些情况下甚至可能分散驾驶员的注意力。因此，需要向交通工具中的乘员进一步显示用于提供交通工具信息的选项，并且在一些情况下需要向在交通工具外部的乘员进一步显示用于提供交通工具信息的选项。
发明内容
鉴于上述现有技术，本发明的一个目的是提供一种具有用于提供交通工具状态指示的改进的显示选项的交通工具。
根据本发明的第一方面，提供了一种交通工具，其包括：布置在交通工具的顶部中的光学透射顶窗；布置在相对于交通工具中的驾驶员位置的顶部位置中的顶部控制台(overhead console)，该顶部控制台相对于顶窗在交通工具中的前部位置中附接到交通工具内部，其中顶部控制台的后部在顶窗下方延伸使得在顶窗与后部的上表面之间形成竖直间隙，所述上表面面向顶窗，光学元件附接到顶部控制台的后部，该光学元件面向顶窗，光源布置在顶部控制台的后部中用于发射由光学元件可接收的光，其中所述光源被配置成在交通工具的电气***通电时发光，其中所述光学元件被布置成接收由光源发射的光的至少一部分使得光学元件被发射的光照射，这导致光学信号从光学元件朝向顶窗发射使得代表光学信号和光学元件的形状的图像在顶窗中从交通工具的内部可见，并且其中所述图像是交通工具状态的指示。
本发明基于以下认识：在交通工具的顶部控制台和顶窗之间存在可用空间用于光学元件的布置。光学元件的布置提供意欲显示为顶窗中的投影的图像。面向顶窗的顶部控制台后部通常不用于任何特定应用，并且由于顶窗和顶部控制台之间的间隙通常是相对狭窄的空间，因此顶部控制台面向顶窗的后部可能不容易接近。然而，根据本发明构思，所述后部提供了用于布置光学元件的有利位置。
通过允许来自光学元件的光学信号通过顶窗被显示为图像投影，因此有利地使用了顶部控制台的后部的否则不易接近的空间来提供用于向交通工具的乘员提供指示的额外显示选项。因此，否则传统上仅用于允许光进入交通工具内部并且可能还用于美学目的的顶窗也可以用于提供用于向交通工具的乘员显示信息的额外显示空间。
此外，光学元件定位成相对靠近顶窗并且在顶窗的下方。于是，当光学元件发射光学信号时，光学元件通过顶窗从交通工具外部可见，特别是从高于顶部位置的位置可见。
因此，本发明构思提供了又一优点，即能够向位于交通工具外部和高于交通工具的位置处的某人提供交通工具状态的指示。例如，根据本发明构思，当乘员希望检查交通工具状态的状况时，他/她可能已经离开交通工具并且可能已经爬上梯子或上坡。通常，不希望爬下梯子或原路下坡来检查交通工具的状态。然而，利用本发明构思，可以通过视觉地检查从交通工具外部通过顶窗可见的光学元件来检查状态。
顶窗是光学透射的意味着顶窗允许至少一些光穿过窗但是在窗中的一些损失是可允许的。因此，顶窗至少是半透明的使得人可以透视顶窗。顶窗优选地包括玻璃。玻璃可以涂有太阳窗膜(solar window film)。顶部控制台通常可以包括例如用于控制交通工具中的内部照明的控制面板，或其它电气***，或交通工具中的娱乐***。
光学元件被配置成使得其允许从光源接收的光的至少一部分被发射为朝向顶窗的光学信号。光学元件可以以透镜的形式提供，或者在一些实施例中以配置成将从光源接收的光的至少一部分朝向顶窗传输的光学漫射元件的形式提供。光学漫射元件可以至少部分地将光朝向顶窗传播。这提供了通过顶窗显示的相对均匀的图像。光学元件可包括玻璃、聚合物或半导体。
因此，光学信号从光学元件朝向顶窗的发射是将从光学元件内部接收的光引导和反射到光学元件的面向顶窗的外表面的过程。
光源可以是基于半导体的光源，其基于电子和用于产生光的孔的组合。光源优选地包括至少一个发光二极管(LED)。
光源可以被配置成连续地发光，直到电气***断电。
交通工具的状态可以是期望监控的任何状态。例如，当交通工具处于解锁状态时(即控制锁的电气***已经通电)、当交通工具发动机处于打开状态时(点火***通电)、当交通工具照明***通电时或者当交通工具中的环境光***处于通电状态时，可以显示图像。
因此，电气***可以是环境光***、外部照明***、门锁***、点火***中的至少一个或其组合。
图像可以代表光学元件的形状。例如，如果光学元件以星形提供，则图像呈现为星形。
应该注意，代表光学信号和光学元件的形状的图像可以呈现为在顶窗的与顶部控制台后部的相反侧上的在交通工具外部的投影。
顶窗与顶部控制台后部的上表面之间的竖直间隙可以是任何尺寸，然而，在大多数实施方式中，该竖直间隙小于或等于约200mm、150mm、100mm、约80mm、约50mm、约40mm、约30mm或约20mm。
代表光学信号和光学元件的形状的图像可以至少对交通工具的驾驶员可见。
根据本发明的各实施例，光学元件可以包括在波导中，其中波导的主要部分被顶部控制台的后部的上表面覆盖，其中波导的主要部分被配置成将从光源接收的光传输到光学元件。因此，光源被配置成朝向波导的主要部分发光，该主要部分为发射的光提供朝向光学元件的光路。因此，波导用作光导。波导可以由玻璃、聚合物或半导体构成。波导材料本身对于技术人员是已知的。
主要部分有利地被上表面覆盖，使得仅相关信息通过顶窗被显示。然而，用作放置在上表面下方的波导的主要部分也提供将光源放置在上表面下方。由于光源随后被隐藏在上表面下方，因此光源可以放置在表面下方的任何位置，只要发射的光到达波导的主要部分。因此，提供了光学元件和光源的组装的更大灵活性。
在一些实施例中，顶部控制台可以包括与上表面连接的边缘部分，其中上表面和边缘部分之间的角度使得边缘部分是倾斜边缘。倾斜边缘为交通工具的乘员提供改善的图像可视性，因为从顶部控制台下方和通过顶窗的视野得到改善。
上表面可以位于大致水平的平面中。当交通工具的轮子处于水平平面中时，则上表面可以位于大致水平的平面中。与水平面的较小偏差是可允许的。
光学元件的形状可以是静态的，由此图像也是静态的。例如，光学元件可以提供为星形。
在一些实施例中，交通工具可以包括控制单元，该控制单元被配置成接收指示交通工具的电气***通电的信号，并且响应于所接收的信号控制光源发光。
控制单元还可以被配置成接收电气***断电的指示，并且响应于该指示的减弱，控制光源停止发光。
交通工具可以是汽车。然而，本发明构思还可适用于其它类型的交通工具，例如卡车、船、公共汽车、工程车辆等。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于提供指示交通工具状态的图像的方法，该交通工具包括：布置在交通工具的顶部中的光学透射顶窗；布置在相对于交通工具中驾驶员位置的顶部位置中的顶部控制台，该顶部控制台相对于顶窗在交通工具中的前部位置中附接到交通工具内部，其中顶部控制台的后部在顶窗下方延伸使得在顶窗与后部的上表面之间形成竖直间隙，上表面面向顶窗，光学元件附接到顶部控制台的后部，光学元件面向顶窗，光源布置在顶部控制台的后部中，其中该方法包括：接收指示交通工具的电气***通电的信号；响应于指示交通工具的电气***通电的信号由光源发光；由光学元件接收所发射的光的至少一部分，响应于所接收的光，由光学元件朝向顶窗发射光学信号使得代表光学信号和光学元件的形状的图像通过顶窗从交通工具的内部可见，其中所述图像是交通工具状态的指示。
本发明第二方面的效果和特征很大程度上类似于上面结合本发明的第一方面所描述的那些。
总之，本发明涉及一种交通工具，其包括：光学透射顶窗，布置在相对于交通工具中驾驶员位置的顶部位置的顶部控制台，附接到顶部控制台的后部的光学元件，该光学元件面向顶窗，用于发射由光学元件可接收的光的光源，该光源被配置成当交通工具的电气***通电时发光。光学元件被布置成接收由光源发射的光的至少一部分使得代表光学信号和光学元件的形状的图像通过顶窗从交通工具的内部可见。本发明还涉及一种用于提供指示交通工具状态的图像的方法。
当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见。技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征来创建除了下面描述的实施例之外的实施例。
附图说明
现在将参考示出本发明的各示例实施例的附图更详细地描述本发明的这些和其它方面，其中：
图1概念性地示出了根据本发明的各实施例的交通工具；
图2概念性地示出了根据本发明的各实施例的交通工具内部的侧视图；
图3概念性地示出了根据本发明的各实施例的交通工具内部的前视图；
图4概念性地示出了包括光学元件的波导；以及
图5是根据本发明的各实施例的方法步骤的流程图。
具体实施方式
在本详细描述中，参考汽车形式的交通工具中的集成主要描述了根据本发明的***和方法的各种实施例。然而，本发明同样可以用于包括顶窗的任何其它类型的交通工具，例如卡车、火车、公共汽车、船等。因此，然而本发明可以以许多不同的形式实施并且不应被解释为限制于本文中阐述的各实施例；相反，这些实施例是为了透彻性和完整性而提供，并且向技术人员完全传达了本发明的范围。相同的附图标记始终表示相同的元件。
图1示出了根据本发明构思的汽车1形式的交通工具。汽车1包括布置在汽车1的车顶5中的顶窗3。汽车1包括顶部控制台7(在图2-3中更好地示出)，该顶部控制台7包括通过顶窗3可见的后部11。换句话说，顶部控制台7的后部11延伸到顶窗3下方。
还示出了附接在顶部控制台7的后部11上的光学元件17。光学元件17面向顶窗3使得光学元件17通过顶窗3可见。当光学元件被点亮并且因此朝向顶窗3发射光学信号时，图像23投射在顶窗3中并且在顶窗3上方向交通工具内部的某人呈现“悬停(hovering)”。图像23类似于光学元件17的形状。图像23在通过顶窗观察时仅从交通工具1的内部可见并且在此在图1中仅出于说明性目的示出。
然而，光学元件17从汽车1的外部可见并且因此可以为汽车1外部的人传达交通工具状态的指示。例如，光源(未示出，参见图4)可以照亮光学元件17，使得只要交通工具解锁或者发动机正在运行或者交通工具的环境照明***通电，光学元件17就通过窗可见，以提及可应用本发明构思的交通工具的几个示例性状态。
图2示出了汽车1的内部的侧视图，其包括汽车1的车顶5中的顶窗3。顶部控制台7相对于驾驶员位置9以这样的方式布置在顶部位置中：使得当驾驶员操作汽车1时，顶部控制台7不会阻挡驾驶员观察道路的视野。顶部控制台7在顶部位置中附接到交通工具的内部。
顶部控制台7通常可以包括用于控制交通工具中的各种功能的各种控制单元或控制面板。顶部控制台7还可以包括传感器，例如用于监控交通工具周围环境的前视摄像机。顶部控制台7的后部11延伸到顶窗3的下方。由此，在后部11的上表面15和顶窗3之间形成间隙13。取决于车型和内部设计选项，间隙13的尺寸可以例如小于或等于约200mm、150mm、100mm、约80mm、约50mm、约40mm、约30mm或约20mm，只要顶部控制台7不会阻挡驾驶员的视野。
在间隙13中，存在可利用的空间，光学元件17附接在该空间中。光学元件17布置成使得其面向顶窗3。当光学元件17被光源(未示出)照射时，光学元件17朝向顶窗发射光学信号。光学信号呈光学元件17的形状。当光学信号与顶窗3相交时，图像23被投射在顶窗3中并被汽车内部的人(例如汽车的驾驶员，或汽车1中的乘客)感知为在顶窗之上的“悬停”。因此，图像23是由光学信号在顶窗3中的投射而产生的虚拟图像。因此，尽管光学元件17布置在顶部控制台11的后部11和顶窗之间的相对狭窄的空间中，但是光学元件可以用于向交通工具1内部的人以及如上所述也向交通工具1外部的人提供指示交通工具状态的图像23。
通常，由表面上的反射引起的虚拟图像呈现在距反射表面后一定距离处，该距离和目标与反射表面之间的距离相同。因此，在该情况下，图像23呈现在顶窗3之上的一定距离处，该距离和光学元件17与顶窗3之间的距离相同(取决于光学元件的厚度，可以等于间隙13的尺寸，或者至少近似相同)。
顶窗3的与光学信号相交的部分(即光学元件17的正上方的部分)可以具有稍微弯曲的形状。
图像23可以是静态图像23使得不会引起驾驶员的不必要的分心。
交通工具1还可以包括控制单元31，该控制单元31被配置成接收指示交通工具的电气***通电的信号，并且响应于所接收的信号控制光源发光。控制单元31在此被示出为布置在顶部控制台7中。然而，控制单元31可以被布置在交通工具中的其它地方，例如仪表板后面或交通工具中的其它地方，并且出于说明性目的仅在此示出为布置在顶部控制台7中。
控制单元31可以连接到交通工具的电气***，用于监控电气***的状态并且因此监控交通工具1的状态。控制单元31可以使用已知的传输总线(例如CAN总线)和/或无线通信功能与电气***或交通工具1的其它部分通信。
当控制单元31接收其正在监控的电气***通电的指示时，控制单元31向光源发送控制信号使得光源照射光学元件，由此发射的光学信号和图像23可见。光源可以连续地发光直到电气***断电，由此图像23可见直到电气***断电。在一些实施方式中，在电气***断电之后，光源在一些延迟后被关闭。
在本发明构思的一些可能的实施方式中，光源由电气***控制并且因此不需要特定的控制单元。相反，来自通电的电气***的电力被供应到光源使得光源可以朝向光学元件发光。图3示出了交通工具1的内部的局部横截面前视图。图3示出了顶部控制台7的后部11的横截面，光学元件17附接到所述后部11面向顶窗3。还示出了对于交通工具中的乘员可见的图像3，在该情况下，乘员是汽车1的前座中的乘客。
顶部控制台7的后部11包括倾斜边缘部分29。倾斜边缘部分29与顶部控制台7的后部11的上表面15连接。所述上表面与倾斜边缘29的表面之间的角度小于90度。通过在上表面15和倾斜边缘29的形式的边缘部分29的表面之间的边缘的设置，前座椅中的驾驶员或乘客的改善的视线被改善，如图3中示意性地示出。
图4是顶部控制台7的后部11的示意性横截面视图。图4示出了波导25，波导25包括主要部分27，该主要部分27被布置在顶部控制台7的后部11的上表面15下方。光源19(在此示出为布置在波导25的主要部分27的相对侧上的两个光源19)被布置成将光发射到波导25的主要部分27中。从光源19发射的光的至少一部分被波导25的主要部分27引导到光学元件17，由此光学信号21从光学元件17朝向顶窗3传输。
波导的主要部分27在此被示出为位于与顶部控制台7的后部11的上表面15大致平行的平面中。这便于波导25和光源19的安装，因为安装位置相对浅。然而，主要部分27同样可以以其它取向被良好布置，只要从光源发射的光可以被传输到光学元件17即可。
图5是根据各实施例的方法步骤的流程图。在第一步骤S502中，接收指示交通工具的电气***通电的信号。在步骤S504中，响应于指示交通工具的电气***通电的信号由光源发光。随后，在步骤S506中，光学元件接收所发射的光的至少一部分。响应于所接收的光，在步骤S508中光学元件朝向顶窗发射光学信号，使得代表光学信号和光学元件的形状的图像通过顶窗从交通工具的内部可见，其中所述图像指示交通工具的状态。
光源被配置成当交通工具的电气***通电时发光。不同的电气***都在提供适用于许多不同电气***的通用解决方案的本发明构思的范围内。
作为示例，电气***可以是交通工具内部的环境光***。当交通工具中的环境光***被打开时，例如当车门被解锁或者环境光***被独立地接通时，则光源19开始发光使得光学元件可产生图像23。因此，图像23指示交通工具解锁和/或环境光***开启。例如，在环境光源被损坏的情况下，用户因此仍然被给出环境光***通电的指示。如果车门处于解锁状态，则图像23提供车门处于解锁状态的指示。光源可以继续发光直到用户手动锁定车门和/或环境光***断电。此外，除了接收环境光***开启的指示之外，图像有利地在交通工具内部产生额外的光。
本发明的构思可以有利地应用的另一示例性电气***是交通工具的外部照明***。在该情况下，当照明***开启时，例如在适于驾驶的状态下，有利地产生图像。
环境光***包括在交通工具内部通电的光源。环境光***可以由用户通过使用交通工具内部的开关接通/断开来控制。图像23有利地提供环境光***通电或断电的指示。环境光可以是从交通工具中的内部照明发射的在交通工具中提供柔和的背景光的光。
交通工具的状态可以是电气***的状态。
应该注意，各方法步骤可以以与在此描绘的不同的顺序执行。因此，不应认为本文中所描述的特定顺序限制本发明的范围。
控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程设备。控制单元可以是用于控制光源的单独控制单元，或者可以是诸如交通工具的控制单元的主控制单元。控制单元可以例如包括在包括光源和控制单元的光源单元中。
本领域技术人员认识到，本发明决不限于上述各优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内的许多修改和变型是可能的。
在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以满足权利要求书中列举的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中列举的某些措施的仅有事实并不指示这些措施的组合不能用于获益。权利要求书中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种交通工具(1)，包括：
-布置在交通工具的顶部(5)中的光学透射的顶窗(3)；
-布置在交通工具中相对于驾驶员位置(9)的顶部位置中的顶部控制台(7)，所述顶部控制台相对于所述顶窗在所述交通工具中的前部位置中附接到所述交通工具的内部，其中所述顶部控制台的后部(11)在所述顶窗下方延伸使得在所述顶窗和所述后部的上表面(15)之间形成竖直间隙(13)，所述上表面面向所述顶窗，
-光学元件(17)，附接到所述顶部控制台的后部，所述光学元件面向所述顶窗，
-布置在所述顶部控制台的后部中的光源(19)，用于发射由光学元件可接收的光，其中所述光源被配置成当交通工具的电气***通电时发光，
其中所述光学元件被布置成接收由所述光源发射的光的至少一部分使得所述光学元件被所发射的光照射，这导致光学信号(21)从所述光学元件朝向所述顶窗发射，其中代表光学信号和光学元件的形状的图像(23)在所述顶窗中从所述交通工具的内部可见，并且其中所述图像指示所述交通工具的状态。
2.根据权利要求1所述的交通工具，其中所述光源被配置成连续地发光直到所述电气***断电。
3.根据权利要求1或2所述的交通工具，其中代表所述光学信号和所述光学元件的形状的图像呈现为在顶窗的与顶部控制台的后部相反的一侧的、在交通工具外部的投影。
4.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具，其中所述竖直间隙小于或等于约200mm、150mm、100mm、约80mm、约50mm、约40mm、约30mm、或者约20mm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具，其中代表所述光学信号和所述光学元件的形状的图像至少对于交通工具的驾驶员是可见的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具，其中所述光学元件是被配置成至少部分地扩散从所述光源接收的光的至少部分光学漫射元件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具，其中所述光学元件被包括在波导(25)中，其中所述波导的主要部分(27)被所述顶部控制台的后部的上表面覆盖，其中所述波导的主要部分被配置成将从所述光源接收的光朝向所述光学元件传输。
8.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具，其中所述顶部控制台包括与所述上表面连接的边缘部分(29)，其中所述上表面和所述边缘部分之间的角度使得所述边缘部分是倾斜边缘。
9.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具，其中所述上表面位于大致水平的平面中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具，其中所述光学元件的形状是静态的，由此所述图像也是静态的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具，其包括控制单元(31)，所述控制单元(31)被配置成接收指示所述交通工具的电气***通电的信号，并且响应于所接收的信号控制所述光源发光。
12.根据权利要求11所述的交通工具，其中所述控制单元被配置成接收所述电气***断电的指示，并且响应于所述指示的减弱，控制所述光源停止发光。
13.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具，其中所述交通工具是汽车。
14.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具，其中所述电气***是环境光***、外部照明***、门锁***、点火***中的至少一个或其组合。
15.一种用于提供指示交通工具状态的图像的方法，交通工具包括：
-布置在所述交通工具的顶部(5)中的光学透射的顶窗(3)；
-布置在所述交通工具中相对于驾驶员位置(9)的顶部位置中的顶部控制台(7)，所述顶部控制台相对于所述顶窗在所述交通工具中的前部位置附接到所述交通工具的内部，其中所述顶部控制台的后部(11)在所述顶窗下方延伸使得在所述顶窗和所述后部的上表面(15)之间形成竖直间隙(13)，所述上表面面向所述顶窗，
-光学元件(17)，附接到所述顶部控制台的后部，所述光学元件面向所述顶窗，
-布置在所述顶部控制台的后部中的光源(19)，其中，所述方法包括：
-接收指示所述交通工具的电气***通电的信号；
-响应于指示所述交通工具的电气***通电的信号由所述光源发光；
-由所述光学元件接收所发射的光的至少一部分；
-响应于所接收的光，通过所述光学元件朝向所述顶窗发射光学信号(21)，使得代表所述光学信号和所述光学元件的形状的图像(23)通过所述顶窗从所述交通工具的内部可见，其中所述图像指示所述交通工具的状态。
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