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Die Erfindung betrifft eine Durchsicht-Displayeinrichtung für einen Kraftwagen, mit einem Bildgeber zum Bereitstellen eines Bilds, welches über einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel auf eine Scheibe des Kraftwagen projizierbar ist. Hierbei ist der erste Spiegel in einem ersten Fahrzeugbauteil untergebracht und der zweite Spiegel an einem zweiten, von dem ersten Fahrzeugbauteil verschiedenen Fahrzeugbauteil angeordnet. Eine solche Durchsicht-Displayeinrichtung wird auch als Head-up-Display (HUD) bezeichnet und ermöglicht es, Informationen im Sichtfeld eines Fahrzeuginsassen bereitzustellen, sodass der Fahrzeuginsasse zum Erfassen der Informationen seinen Blick auf die Scheibe des Kraftwagens gerichtet lassen kann.
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Die
DE 199 61 572 C2 beschreibt ein Head-Up-Display in einem Kraftwagen mit einer bilderzeugenden Einheit und einem ersten Spiegel, über welchen das von der bilderzeugenden Einheit bereitgestellte Bild auf einen zweiten Spiegel projizierbar ist, welcher ein virtuelles Bild auf einer Windschutzscheibe des Kraftwagens erzeugt. Hierbei ist die bilderzeugende Einheit am oberen Rand der Windschutzscheibe angeordnet und der erste Spiegel in einer Ausbuchtung, welche in einer Abdeckung eines Fahrzeugsdachs ausgebildet ist. Der zweite Spiegel befindet sich auf einer Oberseite der Instrumententafel des Kraftwagens. Die bilderzeugende Einheit kann alternativ auch an einem Innenspiegel des Kraftwagens angeordnet sein.
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Die
DE 103 44 688 A1 beschreibt ein Head-Up-Display für einen Kraftwagen, welches eine Bilderzeugungseinheit, einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel umfasst. Der erste Spiegel ist auf einer ersten Seite eines refraktiven optischen Elements angeordnet, und auf einer dem ersten Spiegel gegenüberliegenden Seite ist ein diffraktives optisches Element vorgesehen. Die optischen Komponenten des Head-Up-Displays inklusive des zweiten Spiegels sind in einem Cockpit montiert, welches eine Lichtaustrittsöffnung aufweist.
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Um eine Durchsicht-Displayeinrichtung mit einem geringen Bauraumbedarf im Kraftwagen unterzubringen, umfasst bei der
DE 10 2005 017 207 A1 eine Projektionseinheit für ein Heap-up-Display einen Bildgeber sowie einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel zur optischen Abbildung, welche nacheinander in Lichtausbreitungsrichtung in einem Gehäuse der Projektionseinheit so angeordnet sind, dass eine zweimalige Faltung des Strahlengangs erfolgt. Hierbei hat einer der Spiegel eine lichtstreuende Oberflächenform und der andere eine lichtsammelnde, wobei beide Spiegel in ihrer Kombination einen gemeinsamen Brennpunkt auf dem Bildgeber haben. Die Projektionseinheit ist so in einer Instrumententafel des Kraftwagens untergebracht, dass ein von dem zweiten Spiegel auf die Scheibe geworfenes Strahlenbündel in Fahrzeughochrichtung aus der Instrumententafel austritt.
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Bei der
DE 101 57 605 C1 wird ein geringer Bauraumbedarf einer Projektionsvorrichtung zur Erzeugung eines Bildes auf einem einer Windschutzscheibe vorgelagerten Combiner dadurch erreicht, dass ausgehend vom Bildgeber der Strahlengang mehrmals gefaltet und hierbei über einen Planspiegel und zwei Konkavspiegel auf einen sogenannten Mangin-Rückflächenspiegel geworfen wird. Bei dem Mangin-Rückflächenspiegel, welcher dann das Bild auf den Combiner projiziert, handelt es sich um eine Linse mit verspiegelter Rückseite. Diese Ausgestaltung der Projektionsvorrichtung ist aufgrund der Vielzahl von Spiegeln besonders aufwendig.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Durchsicht-Displayeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einfach aufgebaut und im Hinblick auf den Bauraum günstig im Kraftwagen untergebracht ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Durchsicht-Displayeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Durchsicht-Displayeinrichtung ist der erste Spiegel in einem ersten Fahrzeugbauteil untergebracht und der zweite Spiegel an einem zweiten, von dem ersten Fahrzeugbauteil verschiedenen Fahrzeugbauteil angeordnet. Es braucht dadurch in dem ersten Fahrzeugbauteil ein weniger großer Bauraum vorgesehen werden, als dies der Fall wäre, wenn auch der zweite Spiegel in dem ersten Bauteil untergebracht wäre. Der zweite Spiegel kann hingegen so an dem zweiten Bauteil angeordnet werden, dass er ein von dem ersten Spiegel kommendes und aus dem ersten Fahrzeugbauteil austretendes Strahlenbündel wie gewünscht auf die Scheibe des Kraftwagen projiziert. Es ergeben sich so vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten bei der Dimensionierung einer den ersten Spiegel und den Bildgeber umfassenden Projektionseinrichtung und bei der Anordnung des zweiten Spiegels außerhalb dieser Projektionseinrichtung. Zugleich ist die Durchsicht-Displayeinrichtung einfach aufgebaut.
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Erfindungsgemäß ist das erste Fahrzeugbauteil als Grundkörper einer Instrumententafel und das zweite Fahrzeugbauteil als an dem Grundkörper angeordnete Hutze für ein Kombinationsinstrument des Kraftwagens ausgebildet. Es braucht dann im Grundkörper der Instrumententafel nur vergleichsweise wenig Bauraum vorgesehen zu werden, um den Bildgeber und den ersten Spiegel dort unterzubringen, da der das zweite Falten des Strahlenbündels bewirkende zweite Spiegel an der Hutze angeordnet ist. Das vom Bildgeber generierte und mittels des ersten Spiegels umgelenkte Strahlenbündel tritt also aus dem Grundkörper der Instrumententafel aus, trifft auf den zweiten Spiegel auf, und wird von diesem umgelenkt und auf die Scheibe des Kraftwagens projiziert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist ein von dem ersten Spiegel auf den zweiten Spiegel geworfenes Strahlenbündel an einer Austrittsöffnung des ersten Fahrzeugbauteils einen Bündeldurchmesser auf, welcher kleiner als ein kleinster Bündeldurchmesser des von dem zweiten Spiegel auf die Scheibe projizierten Strahlenbündels ist. So kann das erste Fahrzeugbauteil eine vergleichsweise kleine Austrittsöffnung aufweisen, und dennoch kann der zweite Spiegel ein ausreichend großes Bild auf die Scheibe des Kraftwagens projizieren, welches komfortabel als virtuelles, sich außerhalb des Fahrgastraums befindendes Bild von einem Fahrzeuginsassen betrachtet werden kann.
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Wenn sich ein Brennpunkt des von dem ersten Spiegel auf den zweiten Spiegel geworfenen Strahlenbündels an der Austrittsöffnung des ersten Fahrzeugbauteils befindet, so kann die Austrittsöffnung als Blende der Durchsicht-Displayeinrichtung wirken.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn eine Größe der Austrittsöffnung des ersten Fahrzeugbauteils einer Größe eines von dem ersten Spiegel erzeugten Zwischenbilds entspricht. Es kann dann nämlich eine besonders kleine Austrittsöffnung in dem ersten Fahrzeugbauteil vorgesehen werden, sodass die Austrittsöffnung besonders unauffällig ist. Dies ermöglicht eine optisch besonders ansprechende Gestaltung des ersten Fahrzeugbauteils. Zudem tritt durch die besonders kleine Austrittsöffnung in dem ersten Fahrzeugbauteil kaum Fremdlicht in die den Bildgeber und den ersten Spiegel umfassende Projektionseinrichtung ein, sodass die Gefahr von störenden Rückreflexionen besonders gering ist.
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Um zu vermeiden, dass Fremdlicht von außerhalb des Fahrgastraums auf den zweiten Spiegel auftrifft, hat es sich weiter als vorteilhaft gezeigt, wenn ein Hauptstrahl eines von dem zweiten Spiegel auf die Scheibe projizierten Strahlenbündels mit einer Fahrzeuglängsachse einen Winkel von 25° bis 45° einschließt. Ein besonders flacher Winkel kann hierbei insbesondere dann erreicht werden, wenn die Scheibe des Kraftwagens vergleichsweise steil ist, also einen großen Winkel mit der Fahrzeuglängsachse einschließt.
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Der zweite Spiegel kann vorteilhaft so an dem zweiten Fahrzeugbauteilbauteil angeordnet sein, dass er sich auf einer einem Fahrzeuginsassen abgewandten Seite des zweiten Fahrzeugbauteils befindet. Dadurch ist der zweite Spiegel für den Fahrzeuginsassen in optisch ansprechender Weise verborgen. Zudem führt diese Anordnung des zweiten Spiegels dazu, dass der Strahlengang des von dem ersten Spiegel auf den zweiten Spiegel geworfenen Strahlenbündels zunächst gegen die Fahrtrichtung auf den an dem zweiten Fahrzeugbauteil angeordneten zweiten Spiegel geworfen wird und dann von diesem in Fahrtrichtung auf die Scheibe des Kraftwagens projiziert wird.
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Von Vorteil ist weiterhin, wenn die Durchsicht-Displayeinrichtung einen zumindest bereichsweise in dem Fahrzeugbauteil angeordneten Antrieb zum Bewegen des zweiten Spiegels umfasst. Durch das Bewegen des zweiten Spiegels kann die Lage des auf die Scheibe des Kraftwagens projizierten Bildes verändert werden, sodass eine für einen Fahrzeuginsassen günstige Ausrichtung desselben vorgenommen werden kann. Dadurch, dass der Antrieb für den zweiten Spiegel ebenfalls außerhalb einer den Bildgeber und den ersten Spiegel umfassenden Projektionseinrichtung angeordnet ist, kann der für die Projektionseinrichtung vorzusehende Bauraum besonders gering gehalten werden. Zudem ermöglicht das Anordnen des Antriebs in dem zweiten Fahrzeugbauteil eine besonders gute Dämpfung von Antriebsgeräuschen. Demgegenüber lässt sich nämlich eine Geräuschdämpfung weniger gut erreichen, wenn der Antrieb sich innerhalb der – üblicherweise Hohlräume aufweisenden – den Bildgeber und den ersten Spiegel umfassenden Projektionseinrichtung befindet. Auch kann das Material des den Antrieb zumindest bereichsweise umgebenden zweiten Fahrzeugbauteils so ausgebildet sein, dass es eine besonders hohe Geräuschdämpfung ermöglicht.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn ein durch das zweite Fahrzeugbauteil bereitgestelltes Abschirmelement für den zweiten Spiegel vorgesehen ist. Ein solches Abschirmelement kann nämlich Fremdlicht sowohl aus dem Fahrgastraum als auch von einer außerhalb des Fahrgastraums angeordneten Lichtquelle an einem Auftreffen auf den zweiten Spiegel besonders weitgehend hindern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mittels einer Rückwand des zweiten Spiegels eine in dem zweiten Fahrzeugbauteil ausgebildete Austrittsöffnung für das Strahlenbündel verschließbar. Es kann so der zweite Spiegel in eine Nichtgebrauchsstellung verbracht werden, in welcher seine Rückwand die Austrittsöffnung verschließt, sodass der zweite Spiegel besonders unauffällig an dem zweiten Fahrzeugbauteil angeordnet ist. Im Hinblick auf das Design ist es besonders günstig, wenn die Rückwand des zweiten Spiegels das zweite Fahrzeugbauteil in der Nichtgebrauchsstellung bündig verschließt, sich also eine Form der Rückwand des zweiten Spiegels harmonisch in die Form des zweiten Fahrzeugbauteils einfügt.
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Im Hinblick auf den für den zweiten Spiegel vorzusehenden Bauraum und für die Projektion des Bilds auf die Scheibe des Kraftwagens ist es günstig, wenn der zweite Spiegel eine konvexe Spiegelfläche aufweist. Auch der erste Spiegel kann eine konvexe Spiegelfläche aufweisen. Alternativ kann als erster Spiegel ein einfacher und günstiger planer Spiegel zum Einsatz kommen, welchem eine Linse nachgeschaltet ist.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt ausschnittsweise und schematisiert einen Kraftwagen mit einer Durchsicht-Displayeinrichtung.
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Von einem Kraftwagen 10 ist in der Figur ausschnittsweise ein Fahrgastraum 12 gezeigt, welcher in Richtung der Fahrzeuglängsachse X nach vorne durch eine Frontscheibe 14 begrenzt ist. Mittels einer Durchsicht-Displayeinrichtung 16, welche auch als Head-up-Display-Einrichtung bezeichnet wird, lässt sich auf die Frontscheibe 14 ein Bild projizieren, welches vom Auge 18 eines Fahrzeuginsassen als vor der Frontscheibe 14 angeordnetes virtuelles Bild 20 erfassbar ist. Die Durchsicht-Displayeinrichtung 16 umfasst ein Projektionsgehäuse 22, welches in einem Grundkörper 24 einer Instrumententafel des Kraftwagens 10 untergebracht ist.
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In dem Projektionsgehäuse 22 befindet sich ein Bildgeber 26, welcher ein Bild auf einen ersten Spiegel 28 projiziert. Der vorliegend eine konvexe Spiegelfläche bereitstellende erste Spiegel 28 bewirkt ein erstes Umlenken des Strahlengangs und wirft ein Strahlenbündel 30 auf einen zweiten Spiegel 32. Der zweite Spiegel 32 ist außerhalb des Projektionsgehäuses 22 und außerhalb des Grundkörpers 24 der Instrumententafel angeordnet. Entsprechend tritt das Strahlenbündel 30 durch eine in dem Grundkörper 24 der Instrumententafel vorgesehene Austrittsöffnung 34 aus, bevor es auf den zweiten Spiegel 32 auftrifft.
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Vorliegend ist die Austrittsöffnung 34 so bemessen, dass ihre Größe einer Größe eines virtuellen Zwischenbilds 36 entspricht, welches sich im Brennpunkt des von dem ersten Spiegel 28 auf den zweiten Spiegel 32 geworfenen Strahlenbündels 30 befindet. Es braucht so in dem Grundkörper 24 der Instrumententafel nur eine sehr kleine Austrittsöffnung 34 vorgesehen zu werden.
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Der zweite, im Verhältnis zum ersten Spiegel 28 vergleichsweise große Spiegel 32 ist an einer Hutze 38 angeordnet, in welcher ein Kombinationsinstrument des Kraftwagens 10 untergebracht ist. Der zweite Spiegel 32 sorgt für ein weiteres Umlenken des Strahlengangs des von dem Bildgeber 26 erzeugten Bildes. Der Strahlengang erfährt also eine zweimalige Faltung.
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Durch die erhabene Position der Hutze 38 auf dem Grundkörper 24 der Instrumententafel ist es erreichbar, dass ein Hauptstrahl des von dem zweiten Spiegel 32 auf die Frontscheibe 14 projizierten Bilds unter Einschluss eines vergleichsweise kleinen Winkels α mit der Fahrzeuglängsachse X auf die Frontscheibe 14 auftrifft. Vorliegend ist beispielhaft ein Winkel von 30° gezeigt, den der von dem zweiten Spiegel 32 ausgehende Hauptstrahl mit der Fahrzeuglängsachse X einschließt.
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Da der zweite Spiegel 32 auf einer dem Fahrzeuginsassen abgewandten Seite der Hutze 38 an dieser angeordnet ist, ist der zweite Spiegel 32 vor einem Blick 40 des Fahrzeuginsassen verborgen. Eine an der Hutze 38 ausgebildete Krempe 42 schirmt den zweiten Spiegel 32 vor Sonnenlicht ab, welches über die Frontscheibe 14 in den Fahrgastraum 12 eindringen kann.
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Der zweite Spiegel 32 ist mittels eines Antriebs 44 bewegbar. Hierbei ist vorgesehen, dass der ebenfalls außerhalb des Projektionsgehäuses 22 und in dem geräuschdämmenden Schaummaterial der Hutze 38 angeordnete Antrieb 44 den zweiten Spiegel 32 so weit verdrehen kann, dass seine Rückwand die in der Hutze 38 ausgebildete Austrittsöffnung für das Strahlenbündel komplett verschließen kann.
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Der Antrieb 44 ermöglicht also einerseits ein Ändern der Position des auf die Frontscheibe 14 projizierten Bilds und somit des Winkels α, den der Hauptstrahl des Strahlenbündels mit der Fahrzeuglängsachse X einschließt. Des Weiteren ist durch die Rückwand des Spiegel 32 ein Deckel gebildet, welcher es ermöglicht, den Spiegel 32 bei Nichtgebrauch der Durchsicht-Displayeinrichtung 16 in eine Schutzstellung zu bringen. In der Schutzstellung ist der zweite Spiegel 32 vor Verschmutzung oder Hitzeeinwirkung infolge einer durch die Frontscheibe 14 hindurchtretenden Sonneneinstrahlung gut geschützt.
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Wenn die Durchsicht-Displayeinrichtung 16 nicht gebraucht wird, weil der Bildgeber 26 kein Bild erzeugt, und wenn hierbei der zweite Spiegel 32 in die Stellung gebracht ist, in welcher seine Rückwand die in der Hutze 38 vorgesehene Austrittsöffnung verschließt, ist für einen. Betrachter des Kraftwagens 10 von der Durchsicht-Displayeinrichtung 16 lediglich die sehr kleine Austrittsöffnung 34 in dem Grundkörper 24 der Instrumententafel erkennbar.
