DE4137666C2 - Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Anzeigevorrichtung für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für
Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei welcher
ein Bild eines Anzeigers durch eine transparente Reflexionsplatte
in Richtung zur Seite eines Fahrersitzes hin reflektiert
wird, so daß das angezeigte Bild zur Darstellung von Information
bezüglich des Zustandes des Fahrzeuges, beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit,
als ein virtuelles Bild wahrgenommen werden
kann.
Im Stand der Technik ist eine Anzeigevorrichtung für Kraft
fahrzeuge allgemein bekannt, welche Reflexionsoberflächen zur
Darstellung eines Bildes in einer großen Entfernung verwendet,
um die Geschwindigkeit zum Erkennen des angezeigten Bildes zu
erhöhen.
Da ein längerer optischer Weg nach der Reflexion eine bessere
Fernpunktanzeigefunktion ergibt, wurde in diesem Fall, wie in
Fig. 6 gezeigt ist, eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge
vorgeschlagen, bei welcher Licht auf zwei Oberflächen reflek
tiert wird, so daß der optische Weg des reflektierten Lichtes
vergrößert wird, während der von dem reflektierten Licht ein
genommene Raum verkleinert wird.
Wie durch gestrichelte Linien in der Figur gezeigt ist, bedeu
tet dies, daß ein Anzeigelicht, welches von einem Anzeiger 10
ausgesandt wird, eine Reflexionsplatte 20 durchquert, die aus
einer dunklen transparenten Acrylplatte besteht, und auf den
total reflektierenden Spiegel 30 auftrifft, um durch den Spie
gel 30 reflektiert zu werden. Dann wird das Licht weiter durch
eine Reflexionsoberfläche 20A der Reflexionsplatte 20 auf der
Seite eines Fahrersitzes reflektiert, um in den Augenbereich
40 gerichtet zu werden. Wenn die Reflexionsoberfläche aus dem
Augenbereich 40 betrachtet wird, erkennt man daher hinter der
Reflexionsoberfläche der Reflexionsplatte 20 ein virtuelles
Anzeigebild. In diesem Fall befindet sich das wahrgenommene
virtuelle Bild in dem Bereich, in welchem das Anzeigelicht
durch eine Reflexionsoberfläche 30A des total reflektieren
den Spiegels 30 über die Reflexionsoberfläche 20A reflektiert
wird, um den Augenbereich zu erreichen, und das virtuelle
Bild wird in einer großen Entfernung durch wiederholte Refle
xion angezeigt, so daß ein klares angezeigtes Bild erhalten
wird.
Allerdings wird bei der voranstehend beschriebenen Anzeigevor
richtung, welche die Reflexionsoberfläche 20A aufweist, um
das Anzeigelicht zu reflektieren, wie in Fig. 5 gezeigt ist,
ein Strahl l, der von einem Punkt des Anzeigers 10 ausgesandt
und so von dem total reflektierenden Spiegel 30 reflektiert
wird, daß er auf die Reflexionsplatte 20 auftrifft, wiederum
auf der Oberfläche 20A der Reflexionsplatte 20 auf der Seite
des Fahrersitzes reflektiert, und auf einer Reflexionsober
fläche 20B der Reflexionsplatte auf der Anzeigerseite, so daß
Strahlen lA und lB gebildet werden, wie sie in der Figur ge
zeigt sind. Dann werden die Strahlen auf den Augenbereich 40
gerichtet.
Dies führt dazu, daß das tatsächlich wahrgenommene virtuel
le Bild als ein Doppelbild wahrgenommen wird, und dies ver
schlechtert den Sichtbarkeitspegel und die Qualität der an
gezeigten Information.
Aus der DE 41 04 233 A1
ist eine Fahrzeuganzeigevorrichtung eines Reflexionstyps als bekannt,
die eine Anzeigeeinheit umfaßt, über der ein Prismareflektor
und ein Konkavspiegel angeordnet sind, wobei das von der Anzeigeeinheit
emittierte Licht durch den Prismareflektor hindurchtritt,
an dem Konkavspiegel reflektiert wird und
an einer Prismaoberfläche um ca. 90° zu einem Beobachtungsbereich
eines Fahrers umgelenkt wird. Das von der zweiten Oberfläche des
Prismas in der Nähe der Anzeigeeinheit erzeugte zweite Bild, das
zu einem Doppelbild führt, wird dabei so reflektiert, daß es
höher als das Hauptbild bezüglich des Augenbereichs des Fahrers
erzeugt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte gattungsgemäße
Anzeigeeinheit eines Reflexionstyps für ein Kraftfahrzeug zu
schaffen, bei der das Auftreten eines Doppelbildes ausgeschlossen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine gattungsgemäße Anzeigevorrichtung
für Kraftfahrzeuge mit dem im Kennzeichen des
Anspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung,
ein durch die transparente Reflexionsplatte
erzeugtes Doppelbild der Anzeigevorrichtung in dem Sichtbarkeitsbereich
des Fahrers zu eliminieren, so daß ein klares,
virtuelles Bild der von der Anzeigeeinheit angezeigten Fahrzeugdaten,
wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, vom
Fahrersitz aus wahrgenommen werden kann.
Bei der Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß der vor
liegenden Erfindung durchquert das Anzeigelicht, welches auf
den Anzeigebereich der Reflexionsplatte auftrifft, die vor
dere Oberfläche durchquert und auf der inneren rückwärtigen
Oberfläche der Reflexionsplatte reflektiert wird, die vorde
re Oberfläche, so daß es zum Fahrersitz gerichtet wird. Die
ser Teil des Anzeigelichts weist einen optischen Weg auf, der
sich von dem eines anderen Teils eines Anzeigelichtes unter
scheidet, welches auf der vorderen Oberfläche der Reflexions
platte reflektiert wird, um dann auf den Augenbereich gerich
tet zu werden. Dies führt dazu, daß nur auf der vorderen Ober
fläche reflektiertes Anzeigelicht von dem Augenbereich aus
wahrgenommen wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell
ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere
Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 den Ausbreitungsweg von Strahlen, die auf einer Re
flexionsoberfläche und einer dazu schiefen Oberfläche
bei der ersten Ausführungsform reflektiert werden;
Fig. 3 eine Reflexionsplatte gemäß einer weiteren Ausfüh
rungsform;
Fig. 4 eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß ei
ner zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung eines Doppelbildes
einer konventionellen Reflexionsplatte und
Fig. 6 eine konventionelle Anzeigevorrichtung für Kraftfahr
zeuge.
Fig. 1 zeigt eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Fi
gur ist mit der Bezugsziffer 1 ein Anzeiger des selbstleuch
tenden Typs bezeichnet, beispielsweise eine Flüssigkristall
anzeigevorrichtung oder eine Fluoreszenzanzeigeröhre, um In
formation bezüglich des Fahrzeugfahrzustandes wie etwa der
Fahrzeuggeschwindigkeit anzuzeigen, mit der Bezugsziffer 2
eine Reflexionsplatte, die aus einer dunklen, transparenten,
geschwärzten Acrylplatte besteht, mit der Bezugsziffer 3 ein
total reflektierender Spiegel, dessen total reflektierende
Oberfläche 3A der Reflexionsplatte 2 gegenüberliegt, mit der
Bezugsziffer 4 eine Meßgerätehaube, die einstückig mit einem
Armaturenbrett ausgebildet ist, mit der Bezugsziffer 5 ein
Gehäusekörper, der die Form einer hohlen quadratischen Säule
aufweist, zum Umschließen des Umfangs des Anzeigers 1 und ei
nes Abschnittes der hinteren Oberfläche der Reflexionsplatte
2, wobei die innere Oberfläche des Gehäusekörpers mit einer
nicht-reflektierenden Behandlungsschicht 5a versehen ist. Der
Anzeiger 1, die Reflexionsplatte 2, der total reflektierende
Spiegel 3 und der Gehäusekörper 4 sind in dem Armaturenbrett
angebracht.
Die Reflexionsplatte weist auf der Seite ihres Augenbereiches
6 die Reflexionsoberfläche 2A und eine dazu schiefe Oberflä
che 2B auf, welche einen Abschnitt darstellt, der von dem Ge
häusekörper 5 auf der hinteren Oberfläche gegenüberliegend
der reflektierenden Oberfläche 2A umschlossen ist und der zu der
Reflexionsoberfläche 2A schräg verlaufend angeordnet ist. Weiterhin
ist auf der hinteren Oberfläche ausschließlich der schiefen
Oberfläche 2B eine schwarze Behandlungsschicht 2a vorge
sehen.
Gestrichelte Linien in Fig. 1 stellen Strahlen dar, die von
beiden Enden und dem Zentrum des Anzeigers 1 ausgesandt werden
und schließlich den Augenbereich 6 erreichen. Das von dem An
zeiger 1 ausgesandte Anzeigelicht (ausgestrahltes Licht für
die Anzeige) trifft auf die schiefe Oberfläche 2B auf und
durchquert die Reflexionsplatte 2, um weiterhin auf dem total
reflektierenden Spiegel 3 reflektiert zu werden, der wiederum
in Richtung auf die Reflexionsplatte 2 gerichtet ist.
Dann wird das auf der Reflexionsoberfläche 2A der Reflexions
platte 2 reflektierte Anzeigelicht auf den Augenbereich 6 ge
richtet. Wenn die Reflexionsoberfläche 2A von dem Augenbereich
6 aus betrachtet wird, so wird ein virtuelles Bild in einem
Anzeigebereich a innerhalb der Reflexionsoberfläche 2A wahrge
nommen. Darüber hinaus stellt eine wiederholte Reflexion, die
von dem total reflektierenden Spiegel 3 und der Reflexions
platte 2 bewirkt wird, eine Fernanzeige zur Verfügung.
In diesem Fall werden auf die Reflexionsplatte 2 auftreffen
de Strahlen zweigeteilt, also in Strahlen, die auf den Augen
bereich 6 gerichtet sind, nachdem sie auf der Reflexionsober
fläche 2A reflektiert wurden, und Strahlen, welche die Refle
xionsoberfläche 2A durchqueren, während sie an der Oberfläche
gebrochen werden. Von den Strahlen, welche an der Oberfläche
gebrochen werden bzw. diese durchqueren, werden die, welche
in die schwarze Behandlungsschicht 2a eintreten, nicht reflek
tiert, da sie von der schwarzen Behandlungsschicht 2a absor
biert werden. Weiterhin werden von den Strahlen, die an der
Oberfläche gebrochen werden bzw. diese durchqueren, die Strah
len, die auf die schiefe Oberfläche 2B auftreffen auf der
schiefen Oberfläche 2B reflektiert und werden an der Re
flexionsoberfläche 2A gebrochen und durchqueren diese.
Fig. 2 zeigt den Ausbreitungsweg von Strahlen, die auf einer
Reflexionsoberfläche 2A reflektiert werden und auf eine schiefe
Oberfläche 2B auftreffen. Ein Strahl l von dem total
reflektierenden Spiegel 3 trifft auf die Reflexionsoberfläche
2A mit einem Einfallswinkel R1 auf, und ein Teil der Strah
len durchquert die Oberfläche und wird mit einem Winkel R2
an der Reflexionsoberfläche 2A gebrochen. Die schiefe
Oberfläche 2B liegt der Reflexionsoberfläche 2A gegenüber, wo
bei ein Winkel zwischen diesen Oberflächen R3 ist.
Daher wird der Strahl, der die Reflexionsoberfläche 2A durch
quert und mit dem Winkel R2 gebrochen wird, auf der inneren
schiefen Oberfläche 2B reflektiert, und sein Einfalls
winkel R2′, wenn der reflektierte Strahl wiederum auf die
innere Reflexionsoberfläche 2A auftrifft, wird größer als der
Brechungswinkel R2 an der Reflexionsoberfläche 2A. Weiter
hin wird der Brechungswinkel R1′ des Strahls, der auf die
Reflexionsoberfläche 2A mit dem Einfallswinkel R2′ auftrifft
und gebrochen wird und die Reflexionsoberfläche 2A durchquert,
größer als der Brechungswinkel R1 an der Reflexionsoberflä
che 2A.
Dies bedeutet, daß der Strahl 1, der von dem total reflektie
renden Spiegel 3 her kommt und durch die Reflexionsoberfläche
2A in Richtung auf den Augenbereich 6 reflektiert wird, und der
Strahl l2, der auf der schiefen Oberfläche 2B reflektiert
wird, die Reflexionsoberfläche 2A durchquert, und dort gebro
chen wird, in bezug aufeinander in unterschiedliche Richtungen
gerichtet werden. Der Strahl l2 wird in die Richtung neben dem
Augenbereich 6 gelenkt.
Wenn die Reflexionsoberfläche von dem Augenbereich 6 aus be
trachtet wird, wird daher auf der schiefen Oberfläche 2B
reflektiertes Licht nicht wahrgenommen, und es wird nur Licht
wahrgenommen, welches auf der Reflexionsoberfläche reflektiert
wird.
Dies führt dazu, daß ein Doppelbild des Anzeigebildes inner
halb des Anzeigebereiches a eliminiert wird, und dies führt
zu einem Anzeigebild mit besserer Sichtbarkeit und Qualität.
Bei der voranstehenden Ausführungsform ist die Reflexionsplat
te 2 so ausgebildet, daß die schiefe Oberfläche 2B als
ein geringfügig vorspringender Abschnitt in einer Öffnung des
Gehäusekörpers 5 ausgebildet ist. Allerdings kann, wie bei
spielhaft in Fig. 3 gezeigt ist, ein Abschnitt der Reflexions
platte, etwa eine Reflexionsplatte 2′, welche der Öffnung des
Gehäusekörpers 5 entspricht, eingedrückt sein, um eine schiefe
Oberfläche 2B′ auszubilden, die den Winkel R3 in be
zug auf die Reflexionsoberfläche 2A aufweist.
In Fig. 2 wird der Brechungswinkel R2 entsprechend dem Ein
fallswinkel R1 des Strahls festgelegt, der auf die Refle
xionsoberfläche 2A von dem total reflektierenden Spiegel 3
auftrifft, und entsprechend dem Brechungsindex der Reflexions
platte 2. Weiterhin wird der Einfallswinkel R2′ des Strahls,
der auf die Reflexionsoberfläche 2A auftrifft, nachdem er auf
der schiefen Oberfläche 2B reflektiert wurde, entspre
chend dem Brechungswinkel R2 und dem Winkel R3 der schiefen
Oberfläche 2B festgelegt. Der Brechungswinkel R1′
des Strahls, der die Reflexionsoberfläche 2A durchquert und
gebrochen wird, um diese zu verlassen, wird entsprechend dem
Einfallswinkel R2′ des Strahls festgelegt, der auf die Re
flexionsoberfläche 2A von der schiefen Oberfläche 2B
auftrifft, und entsprechend dem Brechungsindex.
Daher werden die Winkel R1′ und R2′ entsprechend dem Ein
fallswinkel R1 des Strahls festgelegt, der auf die Refle
xionsoberfläche 2A von dem total reflektierenden Spiegel 3
aus auftrifft, entsprechend dem Winkel R3 der schiefen
Oberfläche 2B, und entsprechend dem Brechungsindex der Refle
xionsplatte 2.
Bei dieser Ausführungsform wird R1′ entsprechend den Winkeln
R1 und R3 festgelegt, und entsprechend dem Brechungsindex,
unter Berücksichtigung des Zustandes des Kraftfahrzeuges, bei
spielsweise der Position des Augenbereiches, der Höhe des
Fahrersitzes, und der Position der Anzeigevorrichtung selbst.
Wenn beispielsweise R1 50,5° beträgt, so ist die Entfernung
zwischen der Reflexionsoberfläche 2A und dem Auge (welche 90%
des Augenbereiches von Fahrern abdeckt) 800 mm, und wenn der
Brechungsindex 1,5 beträgt, so ist ein Wert von 5° für den
Winkel R3 ausreichend, um ein Doppelbild zu verhindern.
Wenn die Winkel R1 und R3 und der Brechungsindex so fest
gelegt werden, daß der Einfallswinkel R2′ des Strahls, der
auf die Reflexionsoberfläche 2A auftrifft, nachdem er auf der
schiefen Oberfläche 2B reflektiert wurde, gleich einem
kritischen Winkel oder größer ist, dann wird die Reflexions
oberfläche 2A eine total reflektierende Oberfläche, und dies
verhindert ein Doppelbild selbst dann, wenn eine Betrachtung
aus einer Position neben dem Gesichtsfeld erfolgt.
Fig. 4 zeigt eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge ge
mäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der Figur sind nur optische Bauteile dargestellt wie ein
Anzeiger 1, ein total reflektierender Spiegel 3, und eine Re
flexionsplatte 7.
Die Reflexionsplatte 7 bei dieser Ausführungsform ist wie ein
Keil geformt. Der Winkel zwischen den Reflexionsoberflächen 7A
und 7B, und der Einfallswinkel R1 des Strahls, der auf die
Reflexionsoberfläche 7A von dem total reflektierenden Spiegel
3 aus auftrifft, werden so festgelegt, daß ein optischer Weg
l2, der auf der Reflexionsoberfläche 7B reflektiert wird,
nicht den Augenbereich 6 erreicht, so daß nur ein optischer
Weg l1, der auf der Reflexionsoberfläche 7A reflektiert wird,
zum Augenbereich 6 hin gerichtet wird.
Daher wird bei der voranstehenden Ausführungsform ebenso wie
bei der ersten Ausführungsform kein Doppelbild des Anzeigebil
des erzeugt.
Bei beiden voranstehenden Ausführungsformen wird das Anzeige
licht zweimal reflektiert. Allerdings kann ein Doppelbild auch
dann eliminiert werden, wenn der Anzeiger in der Position des
total reflektierenden Spiegels 3 angebracht ist.
Wie voranstehend beschrieben wurde, ist bei der Anzeigevor
richtung für Kraftfahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung,
bei welcher ein von dem Anzeiger ausgesandtes Anzeigelicht
schräg auf die transparente Reflexionsplatte auftrifft, und
das Anzeigelicht durch die Oberfläche der Platte auf der Sei
te des Fahrersitzes in Richtung auf den Augenbereich des Fah
rers reflektiert wird, so daß das dargestellte Bild des Anzei
gers vom Fahrersitz aus innerhalb eines Bereiches auf der
Reflexionsplatte wahrgenommen werden kann, zumindest ein Ab
schnitt einer rückwärtigen Oberfläche der Reflexionsplatte
gegenüberliegend der vorderen Oberfläche und entsprechend dem
Bereich der Reflexionsplatte schrägverlaufend in bezug auf die vorde
re Oberfläche der Reflexionsplatte angeordnet. Dies führt da
zu, daß nur auf der vorderen Oberfläche der Reflexionsplatte
reflektiertes Licht zum Augenbereich hin gerichtet wird, und
dies verhindert, daß ein Doppelbild wahrgenommen wird.
Claims (3)
1. Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge mit
einer Anzeigeeinheit (1) zum Aussenden von Anzeigelicht und
einer Reflexionsplatte (2) mit einer ersten Oberfläche (2A) auf einer dem Fahrersitz zugewandten Seite und einer zweiten Oberfläche (2B) auf einer dem Fahrersitz gegenüberliegenden Seite, wobei das Anzeigelicht schräg auf die erste Oberfläche (2A) fällt und von der ersten Oberfläche (2A) reflektiert und zu einem Augenbereich (6) einer Person in dem Fahrersitz gerichtet wird, wobei ein Anzeigebild der Anzeigeeinheit (1) von der Seite des Fahrersitzes innerhalb eines Anzeigebereiches auf der ersten Oberfläche (2A) erkennbar ist, und wobei wenigstens ein Bereich der zweiten Oberfläche (2B), der dem Anzeigebereich auf der ersten Oberfläche entspricht, unter einem Winkel in bezug auf die erste Oberfläche (2A) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächennormale der ersten Oberfläche (2A) und ein gebrochener Strahl des Anzeiglichts innerhalb der Reflexionsplatte (2) einen Winkel (R2) bildet, der kleiner ist als ein Winkel (R4 = R3+R2), der durch die Oberflächennormale der zweiten Oberfläche (2B) und den gebrochenen Lichtstrahl gebildet wird.
einer Anzeigeeinheit (1) zum Aussenden von Anzeigelicht und
einer Reflexionsplatte (2) mit einer ersten Oberfläche (2A) auf einer dem Fahrersitz zugewandten Seite und einer zweiten Oberfläche (2B) auf einer dem Fahrersitz gegenüberliegenden Seite, wobei das Anzeigelicht schräg auf die erste Oberfläche (2A) fällt und von der ersten Oberfläche (2A) reflektiert und zu einem Augenbereich (6) einer Person in dem Fahrersitz gerichtet wird, wobei ein Anzeigebild der Anzeigeeinheit (1) von der Seite des Fahrersitzes innerhalb eines Anzeigebereiches auf der ersten Oberfläche (2A) erkennbar ist, und wobei wenigstens ein Bereich der zweiten Oberfläche (2B), der dem Anzeigebereich auf der ersten Oberfläche entspricht, unter einem Winkel in bezug auf die erste Oberfläche (2A) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächennormale der ersten Oberfläche (2A) und ein gebrochener Strahl des Anzeiglichts innerhalb der Reflexionsplatte (2) einen Winkel (R2) bildet, der kleiner ist als ein Winkel (R4 = R3+R2), der durch die Oberflächennormale der zweiten Oberfläche (2B) und den gebrochenen Lichtstrahl gebildet wird.
2. Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (1) in bezug auf
die Fahrersitzseite hinter der Reflexionsplatte (2) angebracht
ist, und daß ein Reflexionsteil (3) in einer der Anzeigeeinheit
(1) gegenüberliegenden Position angebracht ist, während die
Reflexionsplatte (2) zwischen dem Reflexionsteil (3) und der
Anzeigeeinheit (1) angeordnet ist, wodurch Anzeigelicht, das
auf das Reflexionsteil (3) auftrifft, auf dem Reflexionsteil
reflektiert wird, so daß es unter einem Winkel auf die erste
Oberfläche (2A) der Reflexionsplatte trifft.
3. Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (R3), unter dem die
zweite Oberfläche (2B) gegenüber der ersten Oberfläche (2A) der
Reflexionsplatte (2) angeordnet ist, wenigstens so groß ist,
daß ein an der zweiten Oberfläche reflektierter Strahl inner
halb der Reflexionsplatte unter einem Winkel auf die erste
Oberfläche trifft, der gleich oder größer als der Grenzwinkel
für die totale innere Reflexion ist.
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