DE102021126357A1

DE102021126357A1 - Kopf-oben-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021126357A1
Application number: DE102021126357.3A
Authority: DE
Inventors: Fatih Dilaver; Karl Simonis; Oezguer Salmanoglu; Daniel Kuntze; Joachim Rath; Jürgen Schwaderer
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-10-12
Filing date: 2021-10-12
Publication date: 2023-04-13
Also published as: WO2023061912A1; CN118103243A; EP4416002A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuseteil (12), in welchem eine Bilderzeugungseinheit (14) der Anzeigevorrichtung (10) angeordnet ist. Die Bilderzeugungseinheit (14) ist zum Bereitstellen eines Bilds ausgebildet, welches auf eine lichtdurchlässige Projektionsfläche projizierbar ist. Mittels einer Beleuchtungseinrichtung der Anzeigevorrichtung (10) ist die Bilderzeugungseinheit (14) mit Licht beaufschlagbar. Im Bereich der Beleuchtungseinrichtung ist eine Halteeinrichtung (18) an dem Gehäuseteil (12) festgelegt, wobei die Bilderzeugungseinheit (14) an der Halteeinrichtung (18) gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuseteil, in welchem eine Bilderzeugungseinheit der Anzeigevorrichtung angeordnet ist. Die Bilderzeugungseinheit ist zum Bereitstellen eines Bilds ausgebildet, welches auf eine lichtdurchlässige Projektionsfläche projiziert werden kann. Mittels einer Beleuchtungseinrichtung der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung ist die Bilderzeugungseinheit mit Licht beaufschlagbar.
Die DE 10 2009 011 908 A1 beschreibt ein Head-up-Display mit einer Bilderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Bilds und mit einem optischen System zur Projektion des Bilds in eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs. Das Head-up-Display umfasst ein Lichtsystem zum Beleuchten der Bilderzeugungseinrichtung. Das Lichtsystem umfasst Lichtquellen, denen eine Lichtmischgeometrie nachgeschaltet ist. Die Lichtmischgeometrie weist an der Innenseite reflektierende Begrenzungsflächen auf, um das Licht der Lichtquellen zu mischen. So soll eine effizientere Hinterleuchtung der Bilderzeugungseinrichtung erreicht werden.
Auch bei einer derartigen Kopf-oben-Anzeigevorrichtung stellt es eine Herausforderung dar, mechanische Toleranzen möglichst gering zu halten. Denn wenn die Bilderzeugungseinheit aufgrund von Toleranzen ungenau in einem Gehäuse positioniert ist, führt dies zu einer schlechten Qualität des Bilds, welches der auf die lichtdurchlässige Projektionsfläche blickende Nutzer sieht. Wenn die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung in das Kraftfahrzeug eingebaut ist, so kann es sich bei dem Nutzer der Anzeigevorrichtung insbesondere um den Fahrer des Kraftfahrzeugs handeln.
Ungenauigkeiten im Hinblick auf die Positionierung der Bilderzeugungseinheit können etwa zu einer Verzerrung des von der Bilderzeugungseinheit erzeugten Bilds führen. Dies ist nachteilig. Um derartige Ungenauigkeiten zu kompensieren, kann beispielsweise eine Austrittsöffnung, durch welche hindurch das von der Bilderzeugungseinheit erzeugte Bild auf die lichtdurchlässige Projektionsfläche gelangt, größer bemessen werden als dies bei Vorliegen geringerer Toleranzen erforderlich wäre. Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein Spiegel der Anzeigevorrichtung, welcher das von der Bilderzeugungseinheit erzeugte Bild hin zu der Projektionsfläche reflektiert, größer ausgebildet werden als dies bei geringeren Toleranzen vorzusehen wäre. Derartige Maßnahmen sind im Hinblick auf den Bauraumbedarf nachteilig.
Des Weiteren machen es Ungenauigkeiten bei der Positionierung der Bilderzeugungseinheit erforderlich, dass nach dem Einbau der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung in das Kraftfahrzeug die Anzeigevorrichtung aufwendig mittels einer Kamera geprüft werden muss. Zudem sind im Hinblick auf eine gegebenenfalls auftretende Verzerrung des Bilds individuelle Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Auch eine solche Kalibrierung ist mit einem hohen Aufwand verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher eine besonders präzise Positionierung der Bilderzeugungseinheit relativ zu dem Gehäuseteil erreicht ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
Die erfindungsgemäße Kopf-oben-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Gehäuseteil, in welchem eine Bilderzeugungseinheit der Anzeigevorrichtung angeordnet ist. Die Bilderzeugungseinheit ist zum Bereitstellen eines Bilds ausgebildet, welches auf eine lichtdurchlässige Projektionsfläche projizierbar ist. Die Kopf-oben-Anzeigevorrichtung umfasst eine Beleuchtungseinrichtung, mittels welcher die Bilderzeugungseinheit mit Licht beaufschlagbar ist. Im Bereich der Beleuchtungseinrichtung ist eine Halteeinrichtung an dem Gehäuseteil festgelegt, wobei die Bilderzeugungseinheit an der Halteeinrichtung gehalten ist.
Folglich ist die Bilderzeugungseinheit direkt mittels der Halteeinrichtung in Position gehalten oder positioniert, wobei die Halteeinrichtung wiederum an dem Gehäuseteil festgelegt oder fixiert ist. Durch die unmittelbare Festlegung oder Halterung der Bilderzeugungseinheit an der Halteeinrichtung oder mittels der Halteeinrichtung ist eine besonders präzise Positionierung der Bilderzeugungseinheit relativ zu dem Gehäuseteil erreicht. Und weil zwischen der Bilderzeugungseinheit und der Halteeinrichtung keine weiteren Komponenten angeordnet sind, ist eine entsprechende Toleranzkette vergleichsweise kurz. Dadurch können Ungenauigkeiten bei der Positionierung der Bilderzeugungseinheit relativ zu dem Gehäuseteil besonders weitgehend vermieden werden.
Das von der Bilderzeugungseinheit im Betrieb derselben bereitgestellte Bild ist somit in vorteilhafter Weise an einer spezifizierten Position platziert. Dadurch können Verzerrungen des von der Bilderzeugungseinheit im Betrieb derselben bereitgestellten Bilds besonders weitgehend vermieden werden. Dies hat weiter zur Folge, dass eine Kalibrierung der jeweiligen Kopf-oben-Anzeigevorrichtung nach deren Montage oder Einbau in das Kraftfahrzeug vermieden werden kann. Daher wird der mit einer entsprechenden Überprüfung und Kalibrierung der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung einhergehende Aufwand sehr weitgehend vermieden.
Und weil die Halteeinrichtung zudem relativ zu der Beleuchtungseinrichtung präzise positioniert ist, ist eine Hinterleuchtung der Bilderzeugungseinheit mit dem Licht verbessert, welches von der Beleuchtungseinrichtung im Betrieb derselben abgegeben wird. Außerdem brauchen nicht eine Vielzahl von Komponenten vorgesehen zu werden, um die Bilderzeugungseinheit einerseits und die Beleuchtungseinrichtung andererseits relativ zu dem Gehäuseteil zu fixieren. Vielmehr übernimmt die Halteeinrichtung die Funktion der Fixierung der Bilderzeugungseinheit relativ zu dem Gehäuseteil. Und die im Bereich der Beleuchtungseinrichtung, insbesondere in Richtung einer Lichtabgabe der Beleuchtungseinrichtung vor der Beleuchtungseinrichtung, angeordnete Halteeinrichtung sorgt in vorteilhafter Weise für eine sehr genaue und gut reproduzierbare Positionierung der Bilderzeugungseinheit relativ zu der Beleuchtungseinrichtung.
Es wird also bei der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung insbesondere eine Verkürzung der Toleranzkette und somit eine Verringerung der insgesamt vorhandenen Toleranzen erreicht, da die optischen Komponenten der Bilderzeugungseinheit auf die Halteeinrichtung referenziert sind, welche die Bilderzeugungseinheit hält.
Aufgrund der geringeren Toleranzen beziehungsweise der verkürzten Toleranzkette wird eine höhere Präzision bei der Positionierung der Bilderzeugungseinheit erreicht. Folglich kann auch eine besonders große Fläche der Bilderzeugungseinheit zum Bereitstellen des Bilds genutzt werden. Dies geht mit einer verbesserten Qualität des virtuellen Bilds einher, welches im Betrieb der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung auf die lichtdurchlässige Projektionsfläche projiziert wird. Denn die das Bild bereitstellende Fläche der Bilderzeugungseinheit kann sehr effektiv genutzt, insbesondere besonders weitgehend ausgenutzt werden.
Die als Head-up-Display („Kopf-oben-Anzeige“) ausgebildete Kopf-oben-Anzeigevorrichtung wird der Einfachheit halber vorliegend synonym auch lediglich als Anzeigevorrichtung bezeichnet. Im Betrieb der Anzeigevorrichtung kann das von der Bilderzeugungseinrichtung bereitgestellte Bild auf eine lichtdurchlässige Projektionsfläche in Form einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs projiziert werden. Des Weiteren ist es möglich, das Bild auf eine als sogenannter Combiner ausgebildete, lichtdurchlässige und das Bild reflektierende Scheibe zu projizieren, welche als von der Frontscheibe oder Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs separates Bauteil ausgebildet ist. In beiden Fällen ist es vorteilhaft, dass die Qualität des sehr weitgehend verzerrungsfreien Bilds, welches von der korrekt und präzise positionierten Bilderzeugungseinheit im Betrieb der Anzeigevorrichtung bereitgestellt wird, besonders hoch ist.
Vorzugsweise umfasst die Bilderzeugungseinheit eine Scheibenanordnung, welche mit der Halteeinrichtung in unmittelbarem Kontakt steht und mittels der Halteeinrichtung gehalten ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass auf einen Rahmen beziehungsweise eine Blende verzichtet ist, welcher oder welche üblicherweise bei einer eine Scheibenanordnung mit wenigstens zwei Scheiben umfassenden Bilderzeugungseinheit vorgesehen ist. Indem nicht ein derartiger Rahmen oder eine derartige Blende mit der Halteeinrichtung in unmittelbarem Kontakt ist, sondern die Scheibenanordnung, welche vorzugsweise die wenigstens zwei lichtdurchlässigen Scheiben umfasst, direkt die Halteeinrichtung kontaktiert, sind die Toleranzen besonders weitgehend reduziert beziehungsweise ist die Toleranzkette besonders stark verkürzt.
Wenn demgegenüber nicht die wenigstens eine Scheibe der Scheibenanordnung direkt oder unmittelbar mit der Halteeinrichtung in Kontakt ist, sondern der Rahmen oder die Blende, so ergeben sich zusätzliche Toleranzen, welche durch das Vorhandensein des Rahmens beziehungsweise der um die wenigstens eine Scheiben umlaufenden Blende bedingt sind. Indem die Halteeinrichtung direkt oder unmittelbar die wenigstens eine Scheibe der Scheibenanordnung kontaktiert, ist eine besonders direkte Positionierung der Bilderzeugungseinheit an der Halteeinrichtung und über die Halteeinrichtung an dem Gehäuseteil erreicht. Dies ist im Hinblick auf die präzise Positionierung der Bilderzeugungseinheit relativ zu dem Gehäuseteil besonders vorteilhaft.
Vorzugsweise liegt wenigstens ein Haltearm der Halteeinrichtung an einer in Hochrichtung der Anzeigevorrichtung oberen Schmalseite der Scheibenanordnung an. So sorgt der wenigstens eine Haltearm für eine besonders präzise Positionierung einer der Schmalseiten der Scheibenanordnung relativ zu dem Gehäuseteil.
Dies gilt insbesondere, wenn der Haltearm auf die obere Schmalseite der Scheibenanordnung einen Druck ausübt, etwa indem der Haltearm mittels einer Feder oder dergleichen vorgespannt ist. Der Haltearm kann also eine Druckkraft auf die obere Schmalseite aufbringen, was einer besonders sicheren Halterung der Scheibenanordnung zuträglich ist.
Auf diese Weise kann außerdem erreicht werden, dass eine Bewegung der Scheibenanordnung relativ zu der Halteeinrichtung besonders weitgehend unterbunden ist. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn im Fahrbetrieb des mit der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs Schwingungen beziehungsweise Vibrationen auftreten, welche in das Gehäuseteil und somit auch die Halteeinrichtung eingebracht werden.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass eine in Hochrichtung der Anzeigevorrichtung untere Schmalseite der Scheibenanordnung auf wenigstens einem Stützelement der Halteeinrichtung aufliegt, wobei die untere Schmalseite mittels des wenigstens einen Stützelements abgestützt ist. Durch das wenigstens eine Stützelement ist in vorteilhafter Weise eine präzise Auflage für die Scheibenanordnung der Halteeinrichtung bereitgestellt. Auch dies ist einer präzisen Positionierung der Bilderzeugungseinheit relativ zu dem Gehäuse zuträglich.
Wenn die Halteeinrichtung sowohl den wenigstens einen Haltearm als auch das wenigstens eine Stützelement aufweist, so ist die Scheibenanordnung der Bilderzeugungseinheit in Hochrichtung der Anzeigevorrichtung besonders zuverlässig und reproduzierbar positioniert.
Vorzugsweise weist die Halteeinrichtung eine Mehrzahl von Anlagestellen auf, an welchen eine der Beleuchtungseinrichtung zugewandte Rückseite der Scheibenanordnung anliegt. Beispielsweise kann die Scheibenanordnung ein zwei lichtdurchlässige Scheiben umfassendes Scheibenpaket aufweisen, wobei die rückwärtige Scheibe, also die der Beleuchtungseinrichtung zugewandte Scheibe, an den Anlagestellen anliegt. Derartige Anlagestellen sorgen für eine präzise Positionierung der Scheibenanordnung quer, insbesondere senkrecht, zu einer flächigen Erstreckung der Scheibenanordnung. Auch dies ist im Hinblick auf die präzise Positionierung der Bilderzeugungseinheit relativ zu dem Gehäuseteil vorteilhaft.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Halteeinrichtung ein Anschlagelement aufweist, gegen welches eine bezogen auf eine Hochrichtung der Anzeigevorrichtung seitliche Schmalseite der Scheibenanordnung gedrückt ist. Hierbei weist die Halteeinrichtung an einer dem Anschlagelement gegenüberliegenden Seite ein Federelement auf, welches einen zu dem Anschlagelement hin gerichteten Druck auf eine weitere seitliche Schmalseite der Scheibenanordnung aufbringt. Durch ein Zusammenwirken des Federelements mit dem Anschlagelement kann insbesondere in eine Querrichtung der Anzeigevorrichtung, also senkrecht zu der Hochrichtung, eine sehr präzise und gut reproduzierbar einstellbare Positionierung der Scheibenanordnung erreicht werden. Zudem sorgt das Zusammenwirken des Federelements mit dem Anschlagelement für eine ruckelfreie Halterung der Scheibenanordnung an der beziehungsweise mittels der Halteeinrichtung.
Vorzugsweise umfasst die Halteeinrichtung einen Halterahmen, wobei durch den Halterahmen und durch ein Trägerteil, an welchem wenigstens eine Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, eine Kammer der Anzeigevorrichtung begrenzt ist. Hierbei ist die Bilderzeugungseinheit vor einer frontseitigen Lichtauslassöffnung der Kammer angeordnet. Auf diese Weise ist zudem eine sehr präzise Positionierung der Bilderzeugungseinheit relativ zu den Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung erreicht. Außerdem kann der Halterahmen in vorteilhafter Weise zur Halterung von weiteren Komponenten der Anzeigevorrichtung verwendet werden. Dadurch ist eine besonders vielfältige Nutzungsmöglichkeit des Halterahmens gegeben.
Vorzugsweise ist mittels der Halteeinrichtung ein Diffusorelement gehalten, welches zum Streuen des im Betrieb der Beleuchtungseinrichtung von der Beleuchtungseinrichtung abgegebenen Lichts ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine sehr gleichmäßige Beaufschlagung der Bilderzeugungseinheit mit dem Licht im Betrieb der Beleuchtungseinrichtung erreicht werden. Dies ist im Hinblick auf eine gute Erkennbarkeit und hohe Qualität des von der Bilderzeugungseinheit im Betrieb derselben bereitgestellten Bilds vorteilhaft.
Als Diffusorelement kann beispielsweise eine aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff gebildete Platte oder Scheibe, insbesondere Streuscheibe, verwendet werden. Des Weiteren ist aufgrund der Anordnung des Diffusorelements an der Halteeinrichtung eine erweiterte Funktionalität der Halteeinrichtung bereitgestellt. Denn die Halteeinrichtung dient einerseits als Diffusorhalter und andererseits zur direkten Halterung der Bilderzeugungseinheit.
Vorzugsweise ist die Lichtauslassöffnung der Kammer mittels des Diffusorelements verschlossen. Auf diese Weise ist verhindert, dass es über die Lichtauslassöffnung zu einem unerwünschten Eindringen von Schmutz in die Kammer kommt. Des Weiteren sorgt so das Diffusorelement dafür, dass das gesamte über die frontseitige Lichtauslassöffnung die Kammer verlassende Licht mittels des Diffusorelements gestreut wird.
Vorzugsweise ist die Kammer innenseitig lichtreflektierend ausgebildet und/oder innenseitig mit einer Reflektoreinrichtung versehen. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, dass das von der Beleuchtungseinrichtung im Betrieb derselben abgegebene Licht in besonders großem Umfang zu der Lichtauslassöffnung der Kammer gelangt, vor welcher die Bilderzeugungseinheit angeordnet ist. Dies geht mit einer hohen Lichtausbeute einher.
Des Weiteren ist aufgrund der Anordnung der Reflektoreinrichtung beziehungsweise der lichtreflektierenden Bereiche der Kammer an der Halteeinrichtung erreicht, dass ein derartiger Reflektor relativ zu der Bilderzeugungseinheit sehr präzise positioniert ist. Dies ist einer verbesserten Beleuchtung beziehungsweise Hinterleuchtung der Bilderzeugungseinheit mittels der Beleuchtungseinrichtung zuträglich.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Endbereich der Halteeinrichtung mit einem Trägerteil der Beleuchtungseinrichtung in Eingriff. Dadurch ist eine sehr präzise Positionierung der Halteeinrichtung relativ zu der Beleuchtungseinrichtung erreicht. Beispielsweise kann der wenigstens eine Endbereich der Halteeinrichtung in eine Ausnehmung eingreifen, welche in dem Trägerteil ausgebildet ist.
An dem, insbesondere als Leiterplatte ausgebildeten, Trägerteil der Beleuchtungseinrichtung kann wenigstens eine Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sein. Das Trägerteil ist vorzugsweise an dem Gehäuseteil festgelegt, insbesondere durch Verschrauben des Trägerteils mit dem Gehäuseteil. Wenn zudem der wenigstens eine Endbereich der Halteeinrichtung mit dem Trägerteil in Eingriff steht, so ist dies für eine präzise Positionierung der Halteeinrichtung relativ zu dem Gehäuseteil vorteilhaft.
Vorzugsweise weist die Halteeinrichtung zwei Haltelaschen auf, welche einstückig mit einem Grundkörper der Halteeinrichtung ausgebildet sind. Hierbei ist die Halteeinrichtung über die Haltelaschen an dem Gehäuseteil festgelegt. Die einstückige Ausbildung der Haltelaschen mit dem Grundkörper der Halteeinrichtung ist im Hinblick auf eine sehr präzise Positionierung der Halteeinrichtung an dem Gehäuseteil vorteilhaft. Dies ist wiederum der präzisen Positionierung der Bilderzeugungseinheit relativ zu dem Gehäuseteil zuträglich.
Insbesondere können zum Festlegen der Halteeinrichtung an dem Gehäuseteil jeweilige Schrauben durch in den Haltelaschen ausgebildete Durchtrittsöffnungen hindurchgeführt sein. Durch ein derartiges Verschrauben der Halteeinrichtung mit dem Gehäuseteil ist eine besonders sichere und positionsgenaue Fixierung der Halteeinrichtung an dem Gehäuseteil erreicht.
Vorzugsweise ist die Bilderzeugungseinheit als Flüssigkristallbildschirm ausgebildet. Insbesondere kann der Flüssigkristallbildschirm als Aktiv-Matrix-Display ausgebildet sein, welches eine Matrix von Dünnschichttransistoren enthält. Die Matrix von Dünnschichttransistoren kann hierbei zwischen zwei lichtdurchlässigen Scheiben einer Scheibenanordnung des Flüssigkristallbildschirms angeordnet sein. Insbesondere bei einer derartigen Ausgestaltung der Bilderzeugungseinheit lässt sich aufgrund einer direkten Halterung der Scheiben der Scheibenanordnung an der Halteeinrichtung eine sehr präzise Positionierung des Flüssigkristallbildschirms relativ zu dem Gehäuseteil erreichen.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:

1 perspektivisch und ausschnittsweise Komponenten einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei eine Halteeinrichtung, welche an einem Gehäuseteil der Anzeigevorrichtung festgelegt ist, eine Scheibenanordnung einer Bilderzeugungseinheit der Kopf-oben-Anzeigevorrichtung direkt hält;
2 die Anzeigevorrichtung gemäß 1 in einer teilweise geschnittenen Draufsicht; und
3 perspektivisch und ausschnittsweise die Anzeigevorrichtung gemäß 1 in einer Frontansicht auf eine Frontseite der Scheibenanordnung.

Von einer Kopf-oben-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche im Folgenden aus Gründen der Einfachheit auch lediglich als Anzeigevorrichtung 10 bezeichnet wird, ist in 1 ein Gehäuseteil 12 ausschnittsweise gezeigt. Bei dem Gehäuseteil 12 handelt es sich vorliegend um ein bezogen auf eine Einbaulage der Anzeigevorrichtung 10 in dem Kraftfahrzeug unteres Gehäuseteil 12 der Anzeigevorrichtung 10.
Im in das (nicht gezeigte) Kraftfahrzeug eingebauten Zustand der Anzeigevorrichtung 10, welche auch als Head-up-Display („Kopf-oben-Anzeige“) bezeichnet wird, ist ein (nicht gezeigtes) oberes Gehäuseteil der Anzeigevorrichtung 10 an dem unteren Gehäuseteil 12 angeordnet. Das obere Gehäuseteil weist eine mit einer lichtdurchlässigen Folie oder dergleichen Abdeckung versehene Austrittsöffnung auf, über welche ein Bild auf eine lichtdurchlässige Projektionsfläche projiziert werden kann. Beispielsweise kann die Frontscheibe oder Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs als diese lichtdurchlässige Projektionsfläche dienen.
Das auf die Projektionsfläche projizierte Bild wird von einer Bilderzeugungseinheit 14 der der Anzeigevorrichtung 10 bereitgestellt. Die Bilderzeugungseinheit 14 ist vorliegend als Aktiv-Matrix-Display mit Dünnschichttransistoren ausgebildet und kann daher auch als TFT-Display (TFT = thin-film transistor, Dünnschichttransistor) bezeichnet werden.
Die Bilderzeugungseinheit 14 umfasst eine Scheibenanordnung 16, welche zwei (vorliegend nicht im Detail gezeigte) Scheiben, insbesondere Glasscheiben, und die zwischen den beiden Scheiben angeordneten Dünnschichttransistoren aufweist. Vorliegend ist die Scheibenanordnung 16 unmittelbar an einer Halteeinrichtung 18 gehalten, welche wiederum an den Gehäuseteil 12 festgelegt ist.
Zu diesem Zweck kann die Halteeinrichtung 18 zwei Haltelaschen 20, 22 aufweisen, über welche die Halteeinrichtung 18 an dem Gehäuseteil 12 festgelegt ist. Bei der vorliegend beispielhaft gezeigten Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung 10 sind jeweilige Schrauben 24 durch Durchtrittsöffnungen hindurchgeführt, welche in den Haltelaschen 20, 22 ausgebildet sind (vergleiche 2).
Die Halteeinrichtung 18 umfasst des Weiteren einen Halterahmen 26, durch welchen eine Kammer 28 (vergleiche 2) der Anzeigevorrichtung 10 in Umfangsrichtung begrenzt ist. Wie vorliegend beispielhaft gezeigt kann in der bereichsweise durch den Halterahmen 26 der Halteeinrichtung 18 gebildeten oder begrenzten Kammer 28 eine Reflektoreinrichtung beziehungsweise ein Reflektor 30 angeordnet sein.
Der Reflektor 30 sorgt für eine hohe Lichtausbeute im Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung 32 (vergleiche 2) der Anzeigevorrichtung 10. Die Beleuchtungseinrichtung 32 ist vorliegend zum Hinterleuchten der Bilderzeugungseinheit 14 vorgesehen oder ausgebildet. Das mittels der Bilderzeugungseinheit 14 bereitgestellte Bild wird demnach im Betrieb der Anzeigevorrichtung 10 mit Licht beaufschlagt, welches von Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung 32 abgegeben wird.
In 2 sind diesbezüglich Lichtquellen in Form von Leuchtdioden 34 schematisch gezeigt, von welchen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich einige mit einem Bezugszeichen versehen sind. Das von den Leuchtdioden 34 abgegebene Licht wird aufgrund des Vorsehens des Reflektors 30, welcher an einer Innenseite des Halterahmens 26 angeordnet ist (vergleiche 2), in einem besonders großen Ausmaß genutzt, um die Bilderzeugungseinheit 14 mit Licht zu beaufschlagen beziehungsweise zu hinterleuchten.
Des Weiteren kann in dem Weg des Lichts von den Lichtquellen, vorliegend in Form der Leuchtdioden 34, hin zu der Bilderzeugungseinheit 14 ein Diffusorelement beziehungsweise ein Diffusor 36 angeordnet sein, welcher in 2 geschnitten dargestellt ist. Der beispielsweise als lichtdurchlässige Kunststoffplatte ausgebildete Diffusor 36 beziehungsweise eine derartige Streuscheibe sorgt insbesondere für eine gleichmäßige Beaufschlagung der Bilderzeugungseinheit 14 mit dem von den Leuchtdioden 34 abgegebenen Licht.
Da bei der vorliegend beispielhaft gezeigten Anzeigevorrichtung 10 der Diffusor 36 an der Halteeinrichtung 18 gehalten ist, kann die Halteeinrichtung 18 vorliegend als Diffusorhalter bezeichnet werden. Bei dieser Anzeigevorrichtung 10 verschließt oder verdeckt der lichtdurchlässige Diffusor 36 eine frontseitige Lichtauslassöffnung der Kammer 28, welche in Umfangsrichtung von dem Halterahmen 26 begrenzt ist (vergleiche 2).
Rückwärtig beziehungsweise an einer Rückseite ist die Kammer 28 durch ein Trägerteil in Form einer Leiterplatte 38 begrenzt, an welcher die Lichtquellen vorliegend in Form der Leuchtdioden 34 gehalten sind (vergleiche 2). Die Leiterplatte 38 dient somit als Trägerteil für die Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung 32. So wie die Halteeinrichtung 18 ist vorliegend auch die Leiterplatte 38 mittels wenigstens einer Schraube 40 mit dem Gehäuseteil 12 verschraubt (vergleiche 2).
Das von der Bilderzeugungseinheit 14 im Betrieb derselben bereitgestellte Bild wird über wenigstens einen (nicht gezeigten) Spiegel durch die Austrittsöffnung, welche in dem (ebenfalls nicht gezeigten) oberen Gehäuseteil der Anzeigevorrichtung 10 ausgebildet ist, auf die Projektionsfläche, etwa in Form der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs, projiziert. Beispielsweise kann für dieses Projizieren des Bilds auf die Projektionsfläche ein Spiegel der Anzeigevorrichtung 10 zum Einsatz kommen, welcher für eine Vergrößerung des Bilds sorgt.
Insbesondere aus diesem Grund, aber auch um das Bild möglichst frei von Verzerrungen und möglichst vollständig über die Austrittsöffnung auf die Projektionsfläche zu projizieren, ist es vorteilhaft, wenn die Bilderzeugungseinheit 14 sehr präzise relativ zu dem Gehäuseteil 12 positioniert ist, wie dies bei der vorliegend gezeigten Anzeigevorrichtung 10 der Fall ist. Diese präzise Positionierung der Bilderzeugungseinheit 14 wird durch die Halteeinrichtung 18 erreicht, was im Folgenden näher erläutert werden wird.
Zum einen ist insbesondere aus 1 ersichtlich, dass die Scheibenanordnung 16 der Bilderzeugungseinheit 14, also das die vorliegend zwei Scheiben umfassende Scheibenpaket, mit der Halteeinrichtung 18 in unmittelbarem Kontakt steht beziehungsweise direkt an der Halteeinrichtung 18 gehalten ist.
Anders als bei der vorliegend beispielhaft gezeigten Bilderzeugungseinheit 14 existieren nämlich TFT-Displays, welche rahmenförmige Blenden aufweisen, die um die Scheibenanordnung beziehungsweise das Scheibenpaket umlaufen. Insbesondere kann hierbei an einer Frontseite des Scheibenpakets eine Blende beziehungsweise ein blendenförmiger Rahmen angeordnet sein und ebenso an einer Rückseite des Scheibenpakets. Wenn jedoch solche blendenartigen Rahmen an einer Halteeinrichtung gehalten sind, so sind im Hinblick auf die Positionierung der Scheibenanordnung 16 zusätzliche Toleranzen zu berücksichtigen, welche von der Anordnung der Scheibenanordnung 16 relativ zu den Rahmen herrühren.
Vorliegend ist jedoch auf derartige Rahmen oder Blenden verzichtet. Dementsprechend ist die Scheibenanordnung 16 direkt beziehungsweise unmittelbar an der Halteeinrichtung 18 gehalten. Insbesondere ist die Halteeinrichtung 18 unmittelbar mit wenigstens einer Scheibe der Scheibenanordnung 16 beziehungsweise des Scheibenpakets in Kontakt. Dadurch ist eine besonders kurze Toleranzkette erreicht. Dies führt zu einer sehr präzisen beziehungsweise akkuraten Positionierung der Scheibenanordnung 16 und somit den optisch wirksamen, weil das Bild bereitstellenden Komponenten der Bilderzeugungseinheit 14 relativ zu dem Gehäuseteil 12 der Anzeigevorrichtung 10.
Vorteilhaft ist an der vorliegend rahmenlosen Scheibenanordnung 16 insbesondere, dass eine direkte Halterung und Positionierung der Bilderzeugungseinheit 14 an der vorliegend als Diffusorhalter ausgebildeten Halteeinrichtung 18 ermöglicht ist. Diese Positionierung der Bilderzeugungseinheit 14 relativ zu dem Gehäuseteil 12 bleibt präzise bestehen, unabhängig von möglichen Toleranzen, mit welchen die Anordnung der Anzeigevorrichtung 10 in dem Kraftfahrzeug behaftet sein kann. Daher lässt sich mittels der Anzeigevorrichtung 10 eine präzise Projektion eines zumindest weitgehend verzerrungsfrei erstellten oder bereitgestellten Bilds auf die lichtdurchlässige Projektionsfläche erreichen.
In vorteilhafter Weise positioniert zudem die Halteeinrichtung 18 in Form des Diffusorhalters auch den Reflektor 30 und die Bilderzeugungseinheit 14 sehr präzise relativ zueinander. Dies sorgt für eine besonders gute Hinterleuchtung der montierten Bilderzeugungseinheit 14 im Betrieb der Anzeigevorrichtung 10.
In einem oberen Bereich der Halteeinrichtung 18 sind vorliegend zwei Haltearme 42, 44 von dem Halterahmen 26 ausgehend angeordnet. In eine Querrichtung x der Anzeigevorrichtung 10, welche in 1 ebenso wie eine Hochrichtung z der Anzeigevorrichtung 10 und eine Tiefenrichtung y der Anzeigevorrichtung 10 durch ein Koordinatensystem veranschaulicht ist, sind die beiden Haltearme 42, 44 voneinander beabstandet.
Die Haltearme 42, 44 üben vorliegend einen Druck auf eine in Hochrichtung z obere Schmalseite 46 der Scheibenanordnung 16 aus. Zu diesem Zweck liegen jeweilige Laschen 48 der Haltearme 42, 44 direkt an der oberen Schmalseite 46 der Scheibenanordnung 16 an. Eine untere Schmalseite 50 der Scheibenanordnung 16, welche in Hochrichtung z der oberen Schmalseite 46 gegenüberliegt, liegt demgegenüber auf zwei Stützelementen 52, 54 auf, welche ebenso wie die vorliegend federnd oder federbelastet ausgebildeten Haltearme 42, 44 einstückig mit einem Grundkörper der Halteeinrichtung 18 ausgebildet sind.
Indem die Scheibenanordnung 16 in Hochrichtung z zwischen den vorliegend federnden Haltearmen 42, 44 und den Stützelementen 52, 54 eingespannt ist, ist die Scheibenanordnung 16 in der Hochrichtung z sehr positionsgenau an der Halteeinrichtung 18 gelagert.
Vorliegend sind die Laschen 48 der Haltearme 42, 44 in die Tiefenrichtung y der Anzeigevorrichtung 10 beziehungsweise der Kammer 28 weiter von dem Diffusor 36 beabstandet als Auflagestellen der in Querrichtung x voneinander beabstandeten Stützelemente 52, 54, an welchen die untere Schmalseite 50 der Scheibenanordnung 16 anliegt. Dies führt dazu, dass die Scheibenanordnung 16 vorliegend relativ zu dem Diffusor 36 geneigt ausgerichtet ist, während sich der Diffusor 36 im Wesentlichen in die Hochrichtung z und die Querrichtung x erstreckt. Auch in 2 ist diese zu der x-z-Ebene geneigte Ausrichtung der in 2 teilweise geschnitten dargestellten Scheibenanordnung 16 der Bilderzeugungseinheit 14 erkennbar.
Aus 2 ist außerdem ersichtlich, dass ein rückwärtiger Endbereich 66 des Halterahmens 26 in eine Ausnehmung 68 eingebracht sein kann oder eingreifen kann, welche in der Leiterplatte 38 ausgebildet ist. Der rückwärtige Endbereich 66 des Halterahmens 26 kann zu diesem Zweck sich zu der Leiterplatte 38 hin verjüngend ausgebildet sein, wie dies ebenfalls aus 2 ersichtlich ist. Ein derartiges Zusammenwirken des Halterahmens 26 mit der Leiterplatte 38 ist im Hinblick auf eine präzise Positionierung der Halteeinrichtung 18 relativ zu der Beleuchtungseinrichtung 32 vorteilhaft.
An einer dem Endbereich 66 in Querrichtung x gegenüberliegenden Seite des Halterahmens 26 kann ein weiterer Endbereich 70 des Halterahmens 26 an einer Schmalseite 72 der Leiterplatte 38 anliegen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass in analoger Weise wie für den ersten Endbereich 66 beschrieben der weitere Endbereich 70 in eine Ausnehmung eingreift, welche in der Leiterplatte 38 ausgebildet ist.
Insbesondere aus 1 ist ersichtlich, dass die Halteeinrichtung 18 eine Mehrzahl von Anlagestellen 56 aufweist, an welchen eine der Beleuchtungseinrichtung 32 zugewandte Rückseite der Scheibenanordnung 16 anliegt. Vorliegend sind die Anlagestellen 56 in der Nähe von jeweiligen Eckbereichen der vorliegend rechteckig ausgebildeten Scheibenanordnung 16 angeordnet (vergleiche 1).
Die beiden in Hochrichtung z oberen Anlagestellen 56 sind vorliegend durch die Haltearme 42, 44 bereitgestellt. Demgegenüber sind die beiden in Hochrichtung z unteren Anlagestellen 56 vorliegend benachbart zu den Stützelementen 52, 54 angeordnet. Wenn die Scheibenanordnung 16 an diesen Anlagestellen 56 anliegt, so ist auch in die Tiefenrichtung y der Anzeigevorrichtung 10 eine sehr präzise Positionierung der Scheibenanordnung 16 erreicht.
In 3 sind die beiden oberen Anlagestellen 56 in einer Frontansicht gezeigt. Des Weiteren ist insbesondere aus 3 gut ersichtlich, wie vorliegend zusätzlich in die Querrichtung x eine präzise und positionsgenaue Halterung der Scheibenanordnung 16 der Bilderzeugungseinheit 14 durch die Halteeinrichtung 18 erreicht ist. Denn die Halteeinrichtung 18 umfasst zum einen ein Anschlagelement 58, gegen welches eine seitliche Schmalseite 60 (vergleiche 1) der Scheibenanordnung 16 gedrückt ist.
Der Druck wird hierbei von einem Federelement 62 der Halteeinrichtung 18 aufgebracht, welches dem Anschlagelement 58 in Querrichtung x gegenüberliegt. Das Federelement 62 bringt einen zu dem Anschlagelement 58 hin gerichteten Druck auf eine weitere seitliche Schmalseite 64 (vergleiche 1) der Scheibenanordnung 16 auf. Indem das Federelement 62 die Scheibenanordnung 16 gegen das Anschlagelement 58 drückt, ist auch in der Querrichtung x eine sehr präzise Halterung der Scheibenanordnung 16 an der Halteeinrichtung 18 erreicht. Zudem liegen sowohl das Anschlagelement 58 als auch das Federelement 62 unmittelbar an der wenigstens einen Scheibe der Scheibenanordnung 16 an.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie eine Kopf-oben-Anzeigevorrichtung 10 beziehungsweise ein Head-up-Display mit einer besonders weitgehend verkürzten Toleranzkette in Bezug auf die Positionierung der Bilderzeugungseinheit 14 bereitgestellt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009011908 A1 [0002]

Claims

Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuseteil (12), in welchem eine Bilderzeugungseinheit (14) der Anzeigevorrichtung (10) angeordnet ist, wobei die Bilderzeugungseinheit (14) zum Bereitstellen eines Bilds ausgebildet ist, welches auf eine lichtdurchlässige Projektionsfläche projizierbar ist, und mit einer Beleuchtungseinrichtung (32), mittels welcher die Bilderzeugungseinheit (14) mit Licht beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Beleuchtungseinrichtung (32) eine Halteeinrichtung (18) an dem Gehäuseteil (12) festgelegt ist, wobei die Bilderzeugungseinheit (14) an der Halteeinrichtung (18) gehalten ist.
Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderzeugungseinheit (14) eine Scheibenanordnung (16) umfasst, welche mit der Halteeinrichtung (18) in unmittelbarem Kontakt steht und mittels der Halteeinrichtung (18) gehalten ist.
Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, insbesondere einen Druck ausübender, Haltearm (42, 44) der Halteeinrichtung (18) an einer in Hochrichtung (z) der Anzeigevorrichtung (10) oberen Schmalseite (46) der Scheibenanordnung (16) anliegt und/oder eine in Hochrichtung (z) der Anzeigevorrichtung (10) untere Schmalseite (50) der Scheibenanordnung (16) auf wenigstens einem Stützelement (52, 54) der Halteeinrichtung (18) aufliegt und mittels des wenigstens einen Stützelements (52, 54) abgestützt ist.
Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (18) eine Mehrzahl von Anlagestellen (56) aufweist, an welchen eine der Beleuchtungseinrichtung (32) zugewandte Rückseite der Scheibenanordnung (16) anliegt.
Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (18) ein Anschlagelement (58) aufweist, gegen welches eine bezogen auf eine Hochrichtung (z) der Anzeigevorrichtung (10) seitliche Schmalseite (60) der Scheibenanordnung (16) gedrückt ist, wobei die Halteeinrichtung (18) an einer dem Anschlagelement (58) gegenüberliegenden Seite ein Federelement (62) aufweist, welches einen zu dem Anschlagelement (58) hin gerichteten Druck auf eine weitere seitliche Schmalseite (64) der Scheibenanordnung (16) aufbringt.
Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (18) einen Halterahmen (26) umfasst, wobei durch den Halterahmen (26) und durch ein Trägerteil (38), an welchem wenigstens eine Lichtquelle (34) der Beleuchtungseinrichtung (32) angeordnet ist, eine Kammer (28) der Anzeigevorrichtung (10) begrenzt ist, und wobei die Bilderzeugungseinheit (14) vor einer frontseitigen Lichtauslassöffnung der Kammer (28) angeordnet ist.
Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Halteeinrichtung (18) ein Diffusorelement (36) gehalten ist, welches zum Streuen des im Betrieb der Beleuchtungseinrichtung (32) von der Beleuchtungseinrichtung (32) abgegebenen Lichts ausgebildet ist.
Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauslassöffnung der, insbesondere innenseitig Licht reflektierend ausgebildeten und/oder innenseitig mit einer Reflektoreinrichtung (30) versehenen, Kammer (28) mittels des Diffusorelements (36) verschlossen ist.
Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Endbereich (66) der Halteeinrichtung (18) mit einem, insbesondere an dem Gehäuseteil (12) festgelegten, Trägerteil (38) der Beleuchtungseinrichtung (32) in Eingriff ist.
Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (18) zwei Haltelaschen (20, 22) aufweist, welche einstückig mit einem Grundkörper der Halteeinrichtung (18) ausgebildet sind, wobei die Halteeinrichtung (18) über die Haltelaschen (20, 22) an dem Gehäuseteil (12) festgelegt ist, insbesondere mittels jeweiliger Schrauben (24), welche durch in den Haltelaschen (20, 22) ausgebildete Durchtrittsöffnungen hindurchgeführt sind.
Kopf-oben-Anzeigevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderzeugungseinheit (14) als Flüssigkristallbildschirm ausgebildet ist.