DE19849973A1

DE19849973A1 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE19849973A1
Application number: DE1998149973
Authority: DE
Inventors: Reinhold Fiess
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2018-10-30
Also published as: DE19849973B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Kombiinstrument eines Kraftfahrzeugs, mit einer Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung (10) zum Erzeugen eines ersten Laserstrahls (S0); einer steuerbaren Laserstrahl-Ablenkeinrichtung (20) zum Empfangen des ersten Laserstrahls (S0) und Ablenken des ersten Laserstrahls (S0) in mindestens einen zweiten Laserstrahl (S1, S2); einer Steuereinrichtung zum Steuern der Laserstrahl-Ablenkeinrichtung (20) gemäß durch den mindestens einen zweiten Laserstrahl (S1, S2) darzustellenden Informationen; und einer optischen Einrichtung (30; L1, L2; L1, L2, 30) zum Erzeugen eines reellen und/oder eines virtuellen Bildes (R, B) aus dem mindestens einen zweiten Laserstrahl (S1, S2).

Description

STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, und insbesondere eine Anzeigevorrichtung für ein Kombiin strument eines Kraftfahrzeugs.

Obwohl auf beliebige Anzeigevorrichtungen anwendbar, wie z. B. Anzeigevorrichtungen für Schiffe, Flugzeuge usw., wer den die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegen de Problematik in bezug auf eine Anzeigevorrichtung für ein Kombiinstrument eines Kraftfahrzeugs erläutert.

Elektronische Kombiinstrumente von Kraftfahrzeugen weisen in der Regel eine Mehrzahl von Anzeigevorrichtungen auf, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind und von der Vorderseite vom Fahrer durch eine transparente Deck scheibe ablesbar sind. Bei solchen elektronischen Kombiin strumenten sind üblicherweise analoge Zeigeranzeigeeinrich tungen und digitale Anzeigeeinrichtungen vorgesehen.

Bei analogen Zeigeranzeigeeinrichtungen wird ein auf einer Welle angebrachter Zeiger mittels eines gesteuerten Zei gerantriebs zur analogen Darstellung einer Information, z. B. Geschwindigkeit, Drehzahl, Kühlwassertemperatur, Öl temperatur, Tankfüllstand und dergleichen, auf einem zuge hörigen Zifferblatt bzw. einer Skaleneinrichtung angetrie ben.

Seit einiger Zeit werden als digitale Anzeigeeinrichtungen in solchen Kombiinstrumenten von Kraftfahrzeugen elektroop tische Anzeigeeinrichtungen (auch als Displays bezeichnet) zur Darstellung beliebiger Informationen, wie z. B. Warn funktionen, Radioanzeige, Telefonanzeige, Verkehrleitinfor mation usw., eingesetzt.

Hierzu werden bisher vornehmlich Leuchtdiodenanzeigen bzw. LEDs (LED = Light Emitting Diode) verwendet. Weiterhin wer den Flüssigkristallanzeigen bzw. LCDs (LCD = Liquid Crystal Display) verwendet und in Einzelfällen auch schon Vakuum- Fluoreszenz-Anzeigen bzw. VFDs (VFD = Vacuum Fluorescence Display) oder sogar andere exotische bekannte Technologien für Anzeigeeinrichtungen, wie z. B. Plasmaanzeigen.

Vor einiger Zeit wurde für Anzeigeeinrichtungen für ein Kombiinstrument eines Kraftfahrzeugs die Multivisionstechnik vorgeschlagen. Multivisionstechnik heißt, daß ein und dersel be physikalische Platz von unterschiedlichen Informations quellen genutzt bzw. zu unterschiedlichen Informationsdar stellungen einer Informationsquelle genutzt wird. Ein Bei spile dafür ist, daß am Platz eines Drehzahlmessers eine zusätzliche Einblendung von virtuellen Bildern stattfindet.

Bekannt in diesem Zusammenhang ist ein frei programmierba res Kombiinstrument in Flüssigkristalltechnik. Weiterhin gibt es Multivisionstechnik über die Einblendung von virtu ellen Bildern über halbdurchlässige Spiegel. Schließlich wurde Multivisionstechnik mit transparenten Elektrolumines zenzfolien, die sich auf dem Kombiinstrument befinden, vor geschlagen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht also allgemein darin, daß die bekannten Vorrichtun gen für Multivisionstechnik kostspielig und wenig flexibel sind.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber den bekannten Lösungsansät zen den Vorteil auf, daß es die Realisierung eines Kombiin strumente mit einen Laser-Display ermöglicht, welches frei programmierbar ist, damit beliebige Informationen und Be dienelemente angezeigt werden können und eine Multivisions technik möglich wird.

Weitere Vorteile sind geringer Energieverbrauch, wählbare Auflösung der Bilddarstellung, hohe Helligkeit von reellem und virtuellem Bild (dadurch geeignet für hohe Umgebungs helligkeit) sowie kostengünstige Herstellbarkeit.

Auch ist eine Darstellung auf gekrümmten Flächen, z. B. in Form einer gekrümmten und geschwärzten Black-Screen-Streu scheibe, möglich.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee be steht darin, daß anzuzeigende Informationen durch einen ab gelenkten Laserstrahl dargestellt werden und diese dem Be trachter als reelles und/oder virtuelles Bild vermittelt werden.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbil dungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen An zeigevorrichtung.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die optische Einrichtung eine PDLC-Einrichtung zum Erzeugen eines reel len Bildes durch lokale Streuung des zweiten Laserstrahl in einen gestreuten zweiten Laserstrahl auf. So lassen sich z. B. beliebige Rundinstrumente in der Ebene dieser Streu scheibe darstellen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die optische Einrichtung eine Linseneinrichtung zum Erzeugen eines virtuellen Bildes durch lokale Aufweitung des zweiten Laserstrahl in einen aufgeweiteten zweiten Laserstrahl auf.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Linseneinrichtung zwei hintereinander angeordnete Sammel linsen auf. So läßt sich eine Strahlaufweitung am einfach sten realisieren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die PDLC-Einrichtung zwischen den beiden Sammellinsen angeord net. Dies schafft ermöglicht ein Laserdisplay für ein frei programmierbares Kombiinstrument für beliebige Informati onsdarstellung, wobei mit gleicher Technik und mit einem einzigen System eine reelle und eine virtuelle Bilddarstel lung in verschiedenen Ebenen möglich (Multivision) ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Ab stand der Linsen zum Einstellen des Bildabstandes des vir tuellen Bildes veränderbar ist. So läßt sich ein virtuelles Bild in vorgebbarem Abstand vom Betrachter aufbauen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine Vorspannungs-Erzeugungseinrichtung vorgesehen, mittels de rer das Streuvermögen der PDLC-Einrichtung lokal oder glo bal beeinflußbar ist. Somit lassen sich quasi simultan oder alternierend ein virtuelles und ein reelles Bild aufbauen.

ZEICHNUNGEN

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Aus führungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevor richtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Aus führungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevor richtung; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Aus führungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevor richtung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In Fig. 1 bis 3 bezeichnen 10 eine Laserquelle zum Erzeugen eines ersten Laserstrahls S0, 20 eine steuerbare Zei len/Spalten-Scaneinrichtung zum Ablenken des ersten Laser strahls S0, 30 eine PDLC (Polymer-Dispergierte-Flüssig kristallanzeigen) -Streuscheibeneinrichtung, S1, S2, einen jeweiligen zweiten Laserstrahl, S1' einen gestreuten zwei ten Laserstrahl, S2' einen aufgeweiteten zweiten Laser strahl, R ein reelles Bild, V ein virtuelles Bild, L1, L2 Linsen in Form zweier Sammellinsen, BA ein Betrachterauge, L eine Augenlinse und N eine Netzhaut.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung.

Bei dieser ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen La ser-Displays wird zur Bildwiedergabe von anzuzeigenden In formationen der kollimierte erste Laserstrahl S0 mit dem Zeilen- und Spaltenscanner 20 in den zweiten Laserstrahl S1 abgelenkt und damit die PDLC-Streuscheibe 30 (von links in der Fig. 1) beschrieben. Die PDLC (Polymer-Dispergierte Flüssigkristallanzeige) dient hierbei als steuerbare Streuscheibe, welche von einer nicht gezeigten Steuerein richtung gemäß den darzustellenden Informationen angesteu ert wird.

Der Laserstrahl S1 wird an der PDLC-Streuscheibe 30 im spannungslosen Zustand unter einem bestimmten Öffnungswin kel in einen gestreuten zweiten Laserstrahl S2' gestreut. Der Betrachter sieht demnach mit seinem Auge BA ein reelles Bild R auf der PDLC-Streuscheibe 30. Bei durch eine nicht gezeigte Spannungsquelle lokal oder global angelegter Span nung wird die PDLC 30 transparent, und der Laserstrahl S1 wird nicht gestreut.

Somit können beliebige Informationen als reelles Bild an ein und demselben Ort oder verschiedenen Orten angezeigt werden, insbesondere Rundinstrumente, wie z. B. Tachometer oder Drehzahlmesser, nachgebildet werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung.

Bei dieser zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laser-Displays wird zur Bildwiedergabe von anzuzeigenden Informationen der kollimierte erste Laserstrahl S0 mit dem Zeilen- und Spaltenscanner 20 in den zweiten Laserstrahl S2 abgelenkt und dieser durch die Linsenkombination L1, L2 in den aufgeweiteten zweiten Lichtstrahl S2 transformiert.

Mit dem optischen System, das aus der Linsenkombination L1, L2 besteht, kann der Laserstrahl S2 so aufgeweitet werden, daß fast parallele Phasenfronten ins Betrachterauge BA ge langen.

Der Zeilen/Spaltenscanner 20 beschreibt die Linse L1 mit kurzer Brennweite. Die zweite Linse L2 mit größerer Brenn weite ist so angeordnet, daß ihre beiden Brennweiten fast zusammenfallen. Somit wird die Aufweitung des Laserstrahles erreicht. Nach der Linse L2 hat das aufgeweitete Laserlicht z. B. eine leichte Krümmung der Phasenfronten. Dieses Licht wird über die Augenlinse L auf der Netzhaut N fokussiert. Dadurch entsteht der Eindruck eines virtuellen Bildpunktes. Durch die Funktion des Scanners 20 entsteht ein komplettes virtuelles Bild V. Der Abstand des virtuellen Bildes V vom Auge wird durch die Krümmung der Phasenfronten eingestellt.

Somit sieht der Betrachter das virtuelle Bild V, welches in einer bestimmten, vorgebbaren Ebene beabstandet erscheint. Da dieser Abstand des virtuellen Bildes vom Auge durch das optische Aufweitungssystem L1, L2 eingestellt werden kann, ist auch eine Überlagerung mehrerer virtueller Bilder mög lich.

Diese virtuelle Darstellungsweise weist die Vorteile von schneller Ablesbarkeit und wesentlich besserer Erkennbar keit bei starker Umgebungshelligkeit auf (z. B. wichtig für Warnsymbole).

Diese virtuelle Informationsdarstellung ist wie bei der er sten Ausführungsform auch frei programmierbar bzw. steuer bar.

Fig. 3 zeigt die Verknüpfung beider Systeme der ersten und zweiten Ausführungsform als dritte Ausführungsform der er findungsgemäßen Anzeigevorrichtung mit gleicher Laserquelle 10 und Ablenkeinrichtung 20 und einer PDLC als steuerbarer Streuscheibe 30.

Setzt man eine PDLC-Streuscheibe 30 zwischen die beiden Sammellinsen L1, L2 der zweiten Ausführungsform, so kann mit der gleichen Laserquelle 10 wahlweise eine reelle Dar stellung R auf der PDLC-Streuscheibe 30 oder eine virtuelle Darstellung V in einer anderen, z. B. tieferen Ebene, reali siert werden. Somit ist eine Vielfachnutzung des gleichen Bereiches des Kombiinstrumentes gegeben (Multivision technik).

Die Zeilen/Spalten-Scaneinrichtung 20 beschreibt wahlweise die steuerbare PDLC-Streuscheibe 30 oder die Aufweitungsop tik in Form der Linsen L1 und L2 direkt.

Beim Beschreiben der PDLC-Streuscheibe 30 sieht der Be trachter mit seinem Auge BA ein reelles Bild R auf der Streuscheibe 30. Da sich die Linse L2 mit großer Brennweite direkt hinter der Streuscheibe 30 befindet, wird das reelle Bild R dadurch kaum verändert.

Beschreibt die Zeilen/Spalten-Scaneinrichtung 20 die Auf weitungsoptik in Form der Linsen L1 und L2, sieht der Be trachter seinem Auge BA ein virtuelles Bild V. Bei diesem Betrieb ist die PDLC 30 auf Transmission geschaltet, d. h. keine angelegte Spannung und daher ungestreute Transmis sion.

Die Umschaltung zwischen beiden Darstellungsarten kann so schnell vollzogen werden, daß der Betrachter das reelle und das virtuelle Bild gleichzeitig wahrnimmt.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevor zugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie dar auf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifi zierbar.

Insbesondere können die Linsen können auch als refraktive Elemente oder als diffraktive Elemente (z. B. Hologramme) ausgeführt sein. Zur geeigneten Strahlführung der Laser strahlen können auch zusätzliche Umlenkspiegel eingesetzt werden.

Zwischen den Betrachter und die Anzeigevorrichtung kann, wie üblich, eine transparente Abdeckscheibe gesetzt werden.

Es können selbstverständlich auch mehrere Laserquellen und Scanner statt nur einer einzigen verwendet werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Laserquelle

20

Zeilen/Spalten-Scaneinrichtung

30

PDLC-Streuscheibeneinrichtung
S0, S1, S2, S1', S2' Laserstrahl
R reelles Bild
V virtuelles Bild
L1, L2 Linsen
BA Betrachterauge
L Augenlinse
N Netzhaut

Claims

1. Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Kombiinstru ment eines Kraftfahrzeugs, mit:
einer Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung (10) zum Erzeugen eines ersten Laserstrahls (S0);
einer steuerbaren Laserstrahl-Ablenkeinrichtung (20) zum Empfangen des ersten Laserstrahls (S0) und Ablenken des er sten Laserstrahls (S0) in mindestens einen zweiten Laser strahl (S1, S2);
einer Steuereinrichtung zum Steuern der Laserstrahl- Ablenkeinrichtung (20) gemäß durch den mindestens einen zweiten Laserstrahl (S1, S2) darzustellenden Informationen; und
einer optischen Einrichtung (30; L1, L2; L1, L2, 30) zum Erzeugen eines reellen und/oder einer virtuellen Bildes (R, B) aus dem mindestens einen zweiten Laserstrahl (S1, S2).

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die optische Einrichtung (30; L1, L2; L1, L2, 30) eine PDLC-Einrichtung (30) zum Erzeugen eines reellen Bildes (R) durch lokale Streuung des zweiten Laserstrahl (S1) in einen gestreuten zweiten Laserstrahl (S1') auf weist.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die optische Einrichtung (30; L1, L2; L1, L2, 30) eine Linseneinrichtung (L1, L2) zum Erzeugen eines virtuellen Bildes (V) durch lokale Aufweitung des zweiten Laserstrahl (S2) in einen aufgeweiteten zweiten Laserstrahl (S2') aufweist.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Linseneinrichtung (L1, L2) zwei hinter einander angeordnete Sammellinsen (L1, L2) aufweist.

5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die PDLC-Einrichtung (30) zwischen den beiden Sammellinsen (L1, L2) angeordnet ist.

6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abstand der Linsen (L1, L2) zum Ein stellen des Bildabstandes des virtuellen Bildes (V) verän derbar ist.

7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Vorspannungs-Erzeugungseinrichtung vorgesehen ist, mittels derer das Streuvermögen der PDLC- Einrichtung (30) lokal oder global beeinflußbar ist.