DE102022105513B3

DE102022105513B3 - Vorrichtung zur Projektion von Darstellungen auf eine Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102022105513B3
Application number: DE102022105513.2A
Authority: DE
Inventors: Florian Gahr; Oliver Mayer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-03-09
Filing date: 2022-03-09
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2042-03-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Projektion von Darstellungen auf eine Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine bildgebende Einheit, ein optisches Umlenkmittel (2), einen sich an das Umlenkmittel anschließenden Freiraum und eine Umrandung (3; 4; 5; 6) des Freiraums, wobei der Freiraum an einem dem Umlenkmittel (2) gegenüber angeordneten Ende eine Öffnung aufweist, wobei die bildgebende Einheit dazu ausgebildet ist, Licht in Richtung des optischen Umlenkmittels (2) auszugeben, wobei das optische Umlenkmittel (2) dazu ausgebildet ist, das ausgegebene Licht in Richtung der Öffnung umzulenken, wobei das umgelenkte Licht den Freiraum durchquert, wobei zumindest zwei einander gegenüber angeordnete Seiten (3; 4; 5; 6) der Umrandung ausgehend vom Umlenkmittel (2) in Richtung der jeweils anderen Seite (3; 4; 5; 6) geneigt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Head-Up-Displays bekannt. Hierbei gibt eine bildgebende Einheit Licht aus, das von einem optischen Umlenkmittel in Richtung der Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs reflektiert wird. Die Frontscheibe wird als Projektionsfläche genutzt. Durch eine geeignete Steuerung der bildgebenden Einheit können Symbole, Schriftzeichen, Bilder, Zahlen und/oder Daten auf die Frontscheibe projiziert werden. Diese können den Fahrer bei der Steuerung des Kraftfahrzeugs unterstützen. Der Fahrer muss den Blick nicht von der vor ihm liegenden Fahrbahn abwenden, um die projizierten Elemente erkennen zu können. Beispielsweise kann dem Fahrer die aktuelle Geschwindigkeit, die aktuelle Drehzahl des Motors, der Füllstand des Tanks des Kraftfahrzeugs, eine erlaubte Maximalgeschwindigkeit, eine Richtungsanweisung zur Steuerung des Kraftfahrzeugs und/oder eine Distanz bis zu einem Ziel oder einem Zwischenpunkt auf dem Weg zu einem Ziel angezeigt werden.
Aus DE 10 2015 011 366 A1 ist ein solches Head-Up-Display bekannt. Bei diesem Head-Up-Display sollen bei Sonneneinstrahlung auftretende unerwünschte Reflektionen durch eine Blende verringert werden.
Aus US 4 711 544 A ist ein Anzeigesystem mit einer projektiven Anzeigeeinheit zum Projizieren eines Anzeigebildes einer Anzeigevorrichtung, die verschiedene Daten anzeigt, auf eine Frontscheibe des Fahrzeugs bekannt Die gesamte Oberfläche des Frontglases vor dem Fahrer kann als eine Anzeigebildprojektionsfläche verwendet werden.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfacher herzustellende Vorrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 7 und ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Vorrichtung umfasst eine bildgebende Einheit, ein optisches Umlenkmittel, einen sich an das Umlenkmittel anschließenden Freiraum und eine Umrandung des Freiraums. Unter der bildgebenden Einheit wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere eine Einheit verstanden, die dazu ausgebildet ist Symbole, Schriftzeichen, Bilder, Zahlen und/oder Daten auf eine Projektionsfläche zu projizieren, indem Licht emittiert wird. Das optische Umlenkmittel kann beispielsweise einen Spiegel umfassen oder ein Spiegel sein. Der sich an das Umlenkmittel anschließende Freiraum kann auch als Schacht bezeichnet werden. Die Umrandung des Freiraums kann den Freiraum begrenzen. Die Umrandung kann aus einer einzelnen umlaufenden Wand bestehen oder mehrere Wände umfassen. Der Freiraum weist an einem dem Umlenkmittel gegenüber angeordneten Ende eine Öffnung auf. Im Kraftfahrzeug eingebauten Zustand kann der Freiraum in einer vertikalen Richtung vom Umlenkmittel zur Öffnung verlaufen.
Die bildgebende Einheit ist dazu ausgebildet, Licht in Richtung des optischen Umlenkmittels auszugeben. Das optische Umlenkmittel ist dazu ausgebildet, das ausgegebene Licht in Richtung der Öffnung umzulenken. Beispielsweise können die bildgebende Einheit und das optische Umlenkmittel derart angeordnet sein, dass beim Betrieb der Vorrichtung die bildgebende Einheit das Licht in Richtung des optischen Umlenkmittels ausgibt und das Umlenkmittel das ausgegebene Licht in Richtung der Öffnung umlenkt. Das umgelenkte Licht durchquert dabei den Freiraum, bis es die Öffnung erreicht. Im Kraftfahrzeug eingebauten Zustand der Vorrichtung ist der Freiraum zwischen dem Umlenkmittel und der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Zwei einander gegenüber angeordnete Seiten der Umrandung sind dabei ausgehend vom Umlenkmittel in Richtung der jeweils anderen Seite geneigt. Hierunter wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass jede der beiden Seiten eine Neigung in Richtung der anderen Seite aufweist. Die Neigung kann dabei im Kraftfahrzeug eingebauten Zustand der Vorrichtung relativ zu einer vertikalen geometrischen Achse ausgebildet sein. Dabei muss die geometrische Achse nicht als Bauteil vorhanden sein, sondern kann lediglich zur Definition der Neigung verwendet werden. Unter dem Merkmal „ausgehend vom Umlenkmittel“ wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass das jeweils benachbart zum Umlenkmittel angeordnete Ende der jeweiligen Seite als Startpunkt für die Definition der Neigung verstanden wird. Die jeweilige Seite nähert sich also der jeweils gegenüberliegen Seite an und weist im Bereich der Öffnung einen geringeren Abstand zur gegenüberliegenden Seite auf als zu einer geometrischen vertikalen Achse, die durch den Startpunkt der gegenüberliegenden Seite verläuft.
Die Neigung der Seiten ist vorteilhaft, da Reflektionen von in den Freiraum einfallendem Sonnenlicht zur Frontscheibe reduziert werden. Sonnenlicht, das auf die derart geneigten Seiten trifft, wird zu einem großen Teil in Richtung der jeweils gegenüberliegende Seite und/oder in Richtung des Umlenkmittels reflektiert.
Es sind die Seiten zur jeweils gegenüberliegenden Seite geneigt, die den Abschluss des Freiraums in der Querrichtung des Kraftfahrzeugs bilden, wenn die Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Abstand der Seiten voneinander im Bereich der Öffnung geringer sein als im Bereich des Umlenkmittels. Dies verringert weiter das Risiko von Reflektionen der Seiten auf der Frontscheibe. Unter dem Bereich des Umlenkmittels bzw. der Öffnung wird dabei insbesondere der Bereich verstanden, der direkt an das Umlenkmittel bzw. die Öffnung angrenzt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Querschnittsfläche des Freiraums vom Umlenkmittel ausgehend in Richtung der Öffnung kontinuierlich kleiner werden. Dies verringert weiter das Risiko von Reflektionen der Seiten auf der Frontscheibe. Es ist insbesondere möglich, dass die Querschnittsfläche vom Umlenkmittel ausgehend in Richtung der Öffnung über den gesamten Bereich zwischen dem Umlenkmittel und der Öffnung kleiner wird. In diesem Fall gibt es keinen Abschnitt des Freiraums, in dem die Querschnittsfläche konstant bleibt oder in Richtung der Öffnung größer wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können alle Seiten der Umrandung ausgehend vom Umlenkmittel in Richtung einer jeweils gegenüber angeordneten Seite geneigt sein. Beispielsweise kann jede der Seiten eine Neigung in Richtung der jeweils gegenüberliegenden Seite aufweisen. Die Neigung kann dabei im Kraftfahrzeug eingebauten Zustand der Vorrichtung relativ zu einer vertikalen geometrischen Achse ausgebildet sein. Dabei muss die geometrische Achse nicht als Bauteil vorhanden sein, sondern kann lediglich zur Definition der Neigung verwendet werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann auf der Umrandung eine Beschichtung aufgebracht sein, die Reflexionen zur Öffnung reduziert. Bei der Beschichtung kann es sich beispielsweise um eine Beflockung handeln.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Umrandung die Öffnung umgeben.
Das Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 7 umfasst eine Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung, die Frontscheibe und eine Instrumententafel. Die Vorrichtung ist dabei unterhalb der Frontscheibe in der Instrumententafel angeordnet. Die Öffnung kann dabei in Richtung der Frontscheibe gerichtet sein, sodass das vom Umlenkmittel umgelenkte Licht auf die Frontscheibe gelangt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Umlenkmittel dazu ausgebildet sein, das ausgegebene Licht durch die Öffnung zur Frontscheibe umzulenken.
Beim Verfahren gemäß Anspruch 9 gibt die bildgebende Einheit das Licht in Richtung des Umlenkmittels aus. Das Umlenkmittel lenkt das Licht zur Frontscheibe durch den Freiraum und die Öffnung hindurch um.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Merkmale sowie für Merkmale mit gleichen oder ähnlichen Funktionen die gleichen Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigt

1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung; und
2 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung im in einem Kraftfahrzeug eingebauten Zustand.

Die Vorrichtung 1 umfasst eine in den Figuren nicht dargestellte bildgebende Einheit, ein optisches Umlenkmittel in Form eines Spiegels 2 und einen von mehreren Seiten 3-6 umgebenen Freiraum. Die bildgebende Einheit ist dazu ausgebildet, Licht in Richtung des Spiegels 2 zu emittieren. Dieses Licht wird dann vom Spiegel 2 umgelenkt. Im eingebauten Zustand wird das Licht in Richtung einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs umgelenkt. Dort erzeugt es ein Bild, das den Fahrer bei der Steuerung des Kraftfahrzeugs unterstützen kann. Das Bild kann beispielsweise Zahlen, Buchstaben und/oder Symbole umfassen.
Die Vorrichtung 1 ist somit dazu geeignet, dem Fahrer ein Head-Up-Display bereit zu stellen.
Um insbesondere bei Sonneneinstrahlung die Wahrscheinlichkeit für von der Seite 3 erzeugte unerwünschte Reflexionen auf der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs zu verringern, ist die Seite 3, ausgehend vom Umlenkmittel 2, in Richtung der gegenüberliegenden Seite 6 geneigt. Im eingebauten Zustand ist somit das obere Ende der Seite 3 näher an einer geometrischen vertikalen Linie durch das untere Ende der Seite 6 als das untere Ende der Seite 3. Das gleiche gilt für die Seite 6 entsprechend, die, ausgehend vom Umlenkmittel 2, in Richtung der gegenüberliegenden Seite 3 geneigt ist. Im eingebauten Zustand ist somit das obere Ende der Seite 6 näher an einer geometrischen vertikalen Linie durch das untere Ende der Seite 3 als das untere Ende der Seite 6.
Die beiden aufeinander zu geneigten Seiten 3 und 6 sind dabei die Seiten, die im Kraftfahrzeug eingebauten Zustand der Vorrichtung 1 den Abschluss des Freiraums in der Querrichtung des Kraftfahrzeugs bilden.

Claims

Vorrichtung (1) zur Projektion von Darstellungen auf eine Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine bildgebende Einheit, ein optisches Umlenkmittel (2), einen sich an das Umlenkmittel anschließenden Freiraum und eine Umrandung (3; 4; 5; 6) des Freiraums, wobei der Freiraum an einem dem Umlenkmittel (2) gegenüber angeordneten Ende eine Öffnung aufweist, wobei die bildgebende Einheit dazu ausgebildet ist, Licht in Richtung des optischen Umlenkmittels (2) auszugeben, wobei das optische Umlenkmittel (2) dazu ausgebildet ist, das ausgegebene Licht in Richtung der Öffnung umzulenken, wobei das umgelenkte Licht den Freiraum durchquert, wobei zumindest zwei einander gegenüber angeordnete Seiten (3; 4; 5; 6) der Umrandung ausgehend vom Umlenkmittel (2) in Richtung der jeweils anderen Seite (3; 4; 5; 6) geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten zur jeweils gegenüberliegenden Seite geneigt sind, die den Abschluss des Freiraums in der Querrichtung des Kraftfahrzeugs bilden, wenn die Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der Seiten (3; 4; 5; 6) voneinander im Bereich der Öffnung geringer ist als im Bereich des Umlenkmittels (2).
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsfläche des Freiraums vom Umlenkmittel (2) ausgehend in Richtung der Öffnung kontinuierlich kleiner wird.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Seiten (3; 4; 5; 6) der Umrandung ausgehend vom Umlenkmittel (2) in Richtung einer jeweils gegenüber angeordneten Seite (3; 4; 5; 6) geneigt sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Umrandung eine Reflexionen zur Öffnung reduzierende Beschichtung aufgebracht ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrandung die Öffnung umgibt.
Kraftfahrzeug, umfassend eine Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, die Frontscheibe und eine Instrumententafel (7), wobei die Vorrichtung (1) in der Instrumententafel (7) unterhalb der Frontscheibe angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkmittel (2) dazu ausgebildet ist, das ausgegebene Licht durch die Öffnung zur Frontscheibe umzulenken.
Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Kraftfahrzeug nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die bildgebende Einheit das Licht in Richtung des Umlenkmittels (2) ausgibt, wobei das Umlenkmittel (2) das Licht zur Frontscheibe durch den Freiraum und die Öffnung hindurch umlenkt.