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WO2024184391A1 - Projektionsanordnung - Google Patents

Projektionsanordnung Download PDF

Info

Publication number
WO2024184391A1
WO2024184391A1 PCT/EP2024/055833 EP2024055833W WO2024184391A1 WO 2024184391 A1 WO2024184391 A1 WO 2024184391A1 EP 2024055833 W EP2024055833 W EP 2024055833W WO 2024184391 A1 WO2024184391 A1 WO 2024184391A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
display device
pane
image display
eyebox
projection
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/055833
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michele CAPPUCCILLI
Julian GREVERATH
Gabriele REUFSTECK
Martin Arndt
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint-Gobain Glass France filed Critical Saint-Gobain Glass France
Publication of WO2024184391A1 publication Critical patent/WO2024184391A1/de

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    • G02—OPTICS
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    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements
    • G02B2027/0159—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements with mechanical means other than scaning means for positioning the whole image
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    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0181—Adaptation to the pilot/driver

Definitions

  • the invention relates to a projection arrangement for a vehicle, a motor vehicle with a projection arrangement and a method for operating a projection arrangement.
  • HUDs head-up displays
  • a projector typically in the area of the dashboard, projects images onto the windshield, where they are reflected and perceived by the driver as a virtual image (as seen from the driver's perspective) behind the windshield.
  • Head-up displays can therefore make a significant contribution to increasing road safety.
  • head-up displays often have the problem that the area of the windshield intended to reflect the light projected by the projector must have a high level of transparency, usually at least 70%.
  • the reflected light from the projector is therefore overlaid by light from the outside environment, which, depending on the lighting conditions, can lead to a reduction in the contrast of the virtual image and thus to poorer visual perception for the driver.
  • Sufficient visual perception of information that is particularly relevant to safety, such as lane aids, speed display or engine speed should be guaranteed in all weather and lighting conditions.
  • the contrast in the reflection area of the windshield can be increased.
  • the contrast increase can be achieved, for example, by making the background of the reflection area largely or completely opaque.
  • WO 2022/161894 A1 discloses a vehicle window for a head-up display, comprising at least one transparent window, at least one first masking strip in an edge region of the window and at least one light-directing device for directing light into the vehicle interior or at least one image display device for displaying image information, which is arranged in the region of the masking strip, on the vehicle interior side of the masking strip.
  • the virtual image is usually created in a so-called eyebox.
  • the eyebox describes an area in the interior of the vehicle in which the viewer's eyes must be located in order to be able to see the virtual image.
  • An eyebox is therefore an area whose height and width correspond to a theoretical viewing window.
  • a viewer whose eyes are positioned inside the eyebox can perceive the virtual image; all elements of the virtual image are visible to the viewer. If the eyes move out of the eyebox, the viewer can only perceive the virtual image partially or not at all.
  • the corner points of the eyebox and the virtual image form the cone of vision.
  • the beam path that connects the center of the eyebox with the center of the display is called the center beam.
  • the beam direction of the projector can typically be varied using mirrors, especially vertically, in order to adapt the projection to the height of the viewer and thus the vertical position of the eyes.
  • the area in which the viewer's eyes must be located in a given mirror position in order to perceive the virtual image is called the eyebox, as described above. This eyebox can be moved vertically by adjusting the mirrors.
  • DE 10 2015 104 834 A1 discloses a method for adjusting a relative position between a head-up display device of a motor vehicle and an eye position of a user of the motor vehicle, in which an imaging unit of the head-up display device generates optical information which is reflected within a viewing zone in the direction of the user by a combining mirror of the head-up display device which is movably arranged on a housing of the head-up display device, wherein, depending on the eye position of the user, the housing with the combining mirror as a whole unit is adjusted in position such that the viewing zone is directed towards the eye position.
  • DE 10 2015 109 027 A1 discloses a head-up display unit for a vehicle for generating a virtual image in the driver's field of vision of the vehicle surroundings, wherein the display unit comprises an emission unit for generating and emitting an image signal that is projected into the driver's field of vision on a multiply folded projection path, and the display unit comprises at least one movable reflector that influences part of the projection path, and wherein the representation of the virtual image is influenced by a controlled change in the orientation of the movable reflector and additionally by modifying the emitted image signal compared to an image signal in its raw state, among other things to compensate for distortions due to the curvature of the windshield and a shift in the eye position as well as vehicle movement.
  • DE 10 2017 130 376 A1 discloses a display device as a head-up display for a vehicle with a lighting unit that is designed to emit light to display a virtual image, and an optical device with a plurality of optical elements that projects the light emitted by the lighting unit onto a display element to display the virtual image in an eyebox, wherein the lighting unit is designed for fixed mounting on the vehicle, the display device has a mounting device for fixed mounting on the vehicle, and the optical device is adjustably held on the mounting device with an adjustment device in order to adapt the display of the image or the display on the display element in a mounted state by the light emitted by the lighting unit and to adjust the optical device during adjustment relative to the lighting unit.
  • DE 102021 119272 A1 discloses a projection unit for a field of view display device for a vehicle, comprising an imaging unit for generating a light beam with a display content, a mirror arranged in the beam path of the light beam with a first adjustment device which is designed to tilt it to adapt to different eyebox positions of different users and a second adjustment device which is designed to tilt the imaging unit or another optical component in a way that maintains the image orientation, wherein the projection unit is designed to generate a virtual display image in a virtual image plane in the field of view of the user by outputting the light beam in the direction of a reflection disk from which it is reflected to his eyebox and the image orientation-maintaining tilt is designed such that the virtual image plane has a predetermined, identical orientation at the different eyebox positions.
  • DE 10 2014 226 354 A1 discloses a method for changing an image distance between a virtual image on a head-up display and a viewer of the virtual image.
  • the head-up display comprises at least one image generation device for generating a light beam representing the virtual image, a mirror arranged in a beam path of the light beam so as to be movable in at least one direction for deflecting the light beam, and a movement device for moving the mirror.
  • an adjustment signal is output to the movement device in order to adjust a distance between the image generating device and the mirror, which distance represents the image distance, by moving the mirror.
  • DE 10 2013 208 971 A1 discloses a device for projecting image information into a field of vision of a vehicle occupant of a vehicle with an optical system with at least one optical element for projecting the image information onto a combiner surface and a device for moving the optical system in order to adapt the projection of the image information to an eye position of the vehicle occupant in such a way that the vertical image position or the look-down angle remains substantially constant.
  • DE 10 2016 214 438 A1 discloses a motor vehicle with a head-up display, which comprises a projector for generating individually controllable pixels for displaying an image and a mechanically adjustable optics for projecting the image onto a window of the motor vehicle, wherein the motor vehicle has a module for determining the viewing direction or the eye position of a driver of the motor vehicle and/or an occupant of the motor vehicle, and wherein the motor vehicle comprises a control for shifting the pixels by means of the projector depending on a detected change in the viewing direction and for simultaneously mechanically adjusting the optics depending on the detected change in the viewing direction or eye position, wherein the mechanically adjustable optics comprises at least one mechanically adjustable mirror.
  • DE 10 2010 040 694 A1 discloses head-up displays for vehicles which use a transparent surface in the vehicle in the viewing direction of a viewer as a display area for displaying information by means of an imaging unit, wherein an imaging optics is arranged between the imaging unit and the display area, with adaptation means with which a display of information can be adapted to different eye positions of the viewer, with a camera for recording the viewer's head and with an image processing unit for evaluating images from the camera.
  • Projection means are provided for projecting an optically detectable mark in the direction of the viewer's head, and the image processing unit is designed to evaluate the mark on the basis of a camera image.
  • the adaptation to different eye positions of the viewer takes place by means of a rotatable mirror.
  • DE 10 2018 213 363 A1 describes a method for determining setting parameters for an adjustable component of a motor vehicle, wherein the head position and associated set setting parameters of the adjustable component are recorded for three or more head positions of a test person in the motor vehicle and a mapping function between the head positions and the setting parameters of the adjustable component is determined.
  • DE 10 2017 100 676 A1 discloses a method for calibrating a head-up display of a motor vehicle and a corresponding head-up display for a motor vehicle with an infrared camera arranged behind a cold light mirror of the head-up display for detecting infrared radiation and with a computing device.
  • DE 199 33 769 A1 describes a method and an arrangement for the individual and independent functional adjustment of components of a motor vehicle, in particular of components serving the safety of the driver, on the basis of driver-specific characteristics.
  • WO 2019/238896 A2 discloses a device for generating a virtual image with a distortion element and DE 102016224 166 B3 discloses a head-up display with image distortion for a vehicle.
  • the object of the present invention is to provide an improved projection arrangement in which the projection can be adapted to the vertical eye position of the viewer.
  • the projection arrangement according to the invention is suitable for displaying a virtual image for a viewer whose eye position is in an eyebox and comprises a composite pane, an image display device and a control element.
  • the image display device irradiates an area of the composite pane where the radiation is reflected in the direction of the viewer, thereby generating a virtual image which the viewer perceives from behind the composite pane.
  • the composite pane has a main viewing area and a projection area.
  • the area of the composite pane that can be irradiated by the image display device is referred to as the projection area in this application.
  • the area through which a vehicle driver or observer mainly sees through the composite pane is referred to as the main viewing area in this application.
  • the projection area is arranged outside the main viewing area and therefore does not overlap with it.
  • the composite pane comprises an outer pane and an inner pane that are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer.
  • the composite pane is intended to separate the interior from the outside environment in a window opening of a vehicle.
  • the inner pane refers to the pane of the composite pane that faces the vehicle interior.
  • the outer pane refers to the pane that faces the outside environment.
  • the composite pane has an upper edge and a lower edge as well as two side edges running between them.
  • the upper edge is the edge that is intended to point upwards in the installation position.
  • the lower edge is the edge that is intended to point downwards in the installation position.
  • the upper edge is often referred to as the roof edge and the lower edge as the engine edge.
  • the lower edge can also be referred to as the pane root.
  • the outer pane and the inner pane each have an outer surface and an inner surface and a circumferential side edge running between them.
  • the outer surface refers to the main surface which is intended to face the outside environment in the installed position.
  • the inner surface refers to the main surface which is intended to face the interior in the installed position.
  • the inner surface of the outer pane and the outer surface of the inner pane face each other and are connected to each other by the thermoplastic intermediate layer.
  • the outside surface of the outer pane is referred to as side I.
  • the inside surface of the outer pane is referred to as side II.
  • the outside The surface of the inner pane is referred to as side III.
  • the interior surface of the inner pane is referred to as side IV.
  • the composite pane also has an opaque masking layer.
  • the opaque masking layer is arranged outside the main viewing area, at least in the projection area.
  • the image display device is arranged on the interior side, i.e. in the installed position in the vehicle interior, and is directed towards the projection area.
  • the image display device thus irradiates the laminated pane via the interior-side surface of the inner pane.
  • the interior-side surface of the inner pane is therefore the surface of the inner pane closest to the image display device.
  • the image display device irradiates the composite pane directly. There are therefore no mirrors arranged in the beam path between the image display device and the composite pane.
  • the image display device can be mechanically rotated along a rotation axis by means of an adjustment unit.
  • the control element is suitable for selectively setting different rotation positions of the image display device for displaying the virtual image for different positions of the eyebox by means of the adjustment unit.
  • the control element is particularly suitable for setting a first rotation position of the image display device by means of the adjustment unit at least for an upper position of the eyebox, a second rotation position for a middle position of the eyebox and a third rotation position for a lower position of the eyebox.
  • the image display device is in a different rotation position than to display a virtual image in an eyebox which is in a middle position or in a lower position.
  • the image display device is in a different rotation position than to display a virtual image in an eyebox which is in an upper position or in a lower position.
  • the image display device is in a different rotational position than for displaying a virtual image in an eyebox which is in a middle position or in an upper position.
  • control element may also be suitable for selectively setting more than three different rotation positions for displaying the virtual image for more than three different positions of the eyebox by means of the adjustment unit.
  • the maximum angle between the different rotation positions of the image display device is preferably 20°, particularly preferably a maximum of 10°.
  • the adjustment unit is arranged on the image display device such that the rotation axis of the image display device is arranged adjacent to a first edge of the image display device closest to the composite pane.
  • the adjustment unit is arranged on the image display device such that the rotation axis of the image display device is arranged adjacent to a second edge which is opposite a first edge of the image display device closest to the composite pane.
  • the adjustment unit is arranged on the image display device such that the rotation axis of the image display device is arranged between a first edge closest to the composite pane and a second edge of the image display device opposite the first edge.
  • the rotation axis of the image display device is preferably arranged centrally between the first edge and the second edge.
  • the embodiment in which the axis of rotation of the image display device is arranged adjacent to a first edge of the image display device closest to the composite pane has the advantage that the distance of the first edge to the pane remains constant and thus installation space problems are avoided.
  • the embodiment in which the axis of rotation of the image display device is arranged centrally between the first edge and the second edge has the advantage that an averaging takes place and thus the maximum distance between the rotated image display device and the non-rotated image display device is minimal.
  • the axis of rotation preferably runs essentially parallel to the lower edge of the composite pane.
  • the axis of rotation therefore preferably runs essentially perpendicular to the longitudinal direction of the vehicle.
  • the image display device is preferably a display, particularly preferably an LCD display, LED display, mini-LED display, OLED display or electroluminescent display, in particular an LCD display or miniLED display with local dimming.
  • the viewer is preferably the driver of a motor vehicle. Alternatively, the viewer can also be the passenger or another vehicle occupant.
  • the projection area is arranged adjacent to the lower edge of the composite pane.
  • the projection area can be arranged either directly adjacent or indirectly adjacent to the lower edge. Indirectly adjacent means that the projection area does not directly border the lower edge, but is arranged at a distance from it by, for example, a few centimeters, in particular by 5 cm to 10 cm.
  • the opaque masking layer is arranged in a peripheral edge region and has a greater width, in particular in a section that overlaps the projection area, than in sections that are different therefrom.
  • An opaque masking layer arranged in a peripheral edge region additionally serves as UV protection for the assembly adhesive of the composite pane.
  • the projection arrangement according to the invention additionally comprises an adjustment unit which determines the position of the eyebox associated with the eye position from information entered by the viewer on his eye position and then emits an electrical signal to the control element for selectively adjusting the rotation position of the image display device associated with the determined position of the eyebox by means of the adjustment unit.
  • an adjustment unit which determines the position of the eyebox associated with the eye position from information entered by the viewer on his eye position and then emits an electrical signal to the control element for selectively adjusting the rotation position of the image display device associated with the determined position of the eyebox by means of the adjustment unit.
  • the viewer can, for example, indicate at the beginning of a journey whether he is tall, medium or short, which allows conclusions to be drawn about his eye position and thus the position of the eyebox corresponding to the eye position can be determined by the adjustment unit and an electrical signal can then be sent to the control element for selectively adjusting the rotational position of the image display device corresponding to the determined position of the eyebox by means of the adjustment unit.
  • the adjustment unit can determine the position of the eyebox corresponding to the eye position and then send an electrical signal to the control element for selectively adjusting the rotation position of the image display device corresponding to the determined position of the eyebox by means of the adjustment unit.
  • the viewer can, preferably at the beginning of a journey, carry out a test program of the projection device to indicate his eye position and select when he best sees the virtual image of an image projected by the image display device onto the composite pane, and in this way transmit his eye position to the adjustment unit, whereby the adjustment unit can determine the position of the eyebox associated with the eye position and then emit an electrical signal to the control element for selectively adjusting the rotational position of the image display device associated with the determined position of the eyebox by means of the adjustment unit.
  • the projection arrangement according to the invention additionally comprises a detection device for detecting the eye position of the viewer and an electrical control device.
  • the electronic control device is designed to determine the position of the eyebox associated with the eye position on the basis of the eye position determined by means of the detection device and to emit an electrical signal to the control element for selectively setting the rotation position of the image display device associated with the determined position of the eyebox by means of the adjustment unit.
  • the detection device can be a thermal imaging camera.
  • the detection device can also detect the eye position based on infrared radiation, ie carry out infrared detection, and a radiation source for emitting Infrared radiation and a radiation receiver for receiving infrared radiation.
  • the detection device performs infrared detection and comprises a radiation source for emitting infrared radiation and a radiation receiver for receiving infrared radiation
  • the radiation source and the radiation receiver may be aligned such that the infrared radiation emitted by the radiation source directly strikes the viewer's face and the infrared radiation reflected from the viewer's face directly strikes the radiation receiver.
  • the composite pane additionally has a functional layer reflecting infrared radiation and the radiation source and the radiation receiver are arranged such that infrared radiation emitted by the radiation source can be reflected by the functional layer as first reflection radiation onto the viewer's face, the first reflection radiation can be reflected from the viewer's face as second reflection radiation onto the functional layer, and the second reflection radiation reflected by the functional layer as third reflection radiation can be reflected to the radiation receiver and received by the radiation receiver.
  • the composite pane is preferably curved in one or more directions of space, as is usual for vehicle windows, with typical radii of curvature in the range of about 10 cm to about 40 m.
  • the composite pane can also be flat, for example if it is intended as a pane for buses, trains or tractors.
  • the projection arrangement preferably additionally comprises a distortion element.
  • the distortion of the image to be displayed by the image display device caused by the distortion element takes into account the curvature of the composite pane, so that the virtual image can be perceived by the viewer without distortion.
  • the image distortion by means of a distortion element for adaptation to a curved composite pane as a projection surface is also referred to as so-called warping. Warping matrices or Warping parameter sets are used. Suitable distortion elements are known to those skilled in the art.
  • the composite pane has an opaque masking layer outside the main viewing area, at least in the projection area, which enables good image display with high contrast to an opaque background formed by the opaque masking layer, so that the image display appears bright and is therefore also clearly recognizable.
  • This advantageously enables a reduction in the power of the image display device and thus a reduced energy consumption.
  • the opaque masking layer is formed as a coating of the interior surface of the outer pane or the exterior surface of the inner pane, as an opaque insert element arranged between the outer pane and the inner pane or as an opaque colored region of the thermoplastic intermediate layer.
  • the opaque masking layer is preferably a coating made of one or more layers. Alternatively, however, it can also be an opaque element, such as a film, inserted into the composite pane as described above. According to a preferred embodiment of the composite pane, the opaque masking layer consists of a single layer. This has the advantage of a particularly simple and cost-effective production of the composite pane, since only a single layer needs to be formed for the opaque masking layer.
  • the opaque masking layer is in particular an opaque cover print made of a dark, preferably black, enamel.
  • An opaque masking layer designed as an opaque cover print can be designed over the entire surface.
  • the cover print can also be semi-transparent, at least in sections, for example as a dot grid, stripe grid or checkered grid. Alternatively, the cover print can also have a gradient, for example from an opaque covering to a semi-transparent covering.
  • An opaque masking layer formed as an opaque colored area of the thermoplastic intermediate layer can also be realized by using a thermoplastic intermediate layer composed of an opaque thermoplastic film and a transparent thermoplastic film.
  • the opaque thermoplastic film and Transparent thermoplastic films are preferably arranged offset from one another so that both films do not overlap when viewed through the composite pane.
  • the transparent and opaque films consist of the same plastic or preferably contain the same plastic.
  • the materials on which the opaque film and the transparent film can be made are those which are also described for the thermoplastic intermediate layer.
  • the opaque film is preferably a colored film which can have different colors, in particular black.
  • the composite pane additionally comprises a reflection element for reflecting visible light.
  • a reflection element for reflecting visible light is arranged in the projection area between the outer pane and the inner pane or on the interior-side surface of the inner pane, wherein the reflection element is arranged spatially in front of the opaque masking layer when viewed through the composite pane.
  • the expression “looking through the composite pane” means that the composite pane is viewed from the interior surface of the inner pane.
  • “spatially in front” means that the reflection element is arranged spatially further away from the exterior surface of the outer pane than the opaque masking layer.
  • a projection arrangement for displaying a virtual image for a viewer whose eye position is in an eyebox comprising at least
  • a composite pane with a projection area, a main viewing area, an upper edge, a lower edge and two side pane edges, wherein the projection area is arranged outside the main viewing area and the composite pane comprises an outer pane with an outside surface and an interior surface, an inner pane with an outside surface and an interior surface and a thermoplastic intermediate layer arranged between the outer pane and the inner pane and has an opaque masking layer outside the main viewing area at least in the projection area, and wherein a reflection element for reflecting visible light is arranged in the projection area between the outer pane and the inner pane or on the interior surface of the inner pane which, when viewed through the composite pane, is spatially arranged in front of the opaque masking layer,
  • an image display device arranged on the interior side, which is directed towards the projection area, wherein the image display device can be mechanically rotated along a rotation axis by means of an adjustment unit, and
  • control element which is suitable for selectively setting, by means of the adjustment unit, different rotation positions of the image display device for displaying the virtual image for different positions of the eyebox.
  • the reflection element can be designed as a coating of the interior surface or the exterior surface of the inner pane or the interior surface of the outer pane.
  • the coating can be arranged directly adjacent to the interior surface or the exterior surface of the inner pane or directly adjacent to the interior surface of the outer pane or alternatively at least one other layer can be arranged between the respective surface and the coating.
  • the reflection element can alternatively be designed as a coating on a thin glass pane or film or as a reflective film which is arranged between the thermoplastic intermediate layer and the inner pane or between the thermoplastic intermediate layer and the outer pane or is glued to the interior surface of the inner pane.
  • the thin glass pane preferably has a thickness of 20 pm to 500 pm, particularly preferably from 50 pm to 300 pm, very particularly preferably from 50 pm to 100 pm, for example 70 pm.
  • the reflection element preferably reflects visible light by at least 10%, particularly preferably by at least 40%, very particularly preferably by at least 70%.
  • the reflection element preferably reflects visible light by at most 90%.
  • "reflected" means that the reflection element reflects visible light that strikes it.
  • reflection in a certain percentage range means an average degree of reflection at a defined angle of incidence (65°).
  • the reflection element is intended to reflect an image projected onto the reflection element by the image display device.
  • the reflection element can be transparent, but is preferably opaque.
  • the reflection element can be transparent as described above, which in the sense of the invention means that it has an average transmission in the visible spectral range of at least 70%, preferably at least 80%, and thus does not significantly restrict the view through the composite pane.
  • only the projection area of the composite pane can be provided with the reflection element.
  • other areas can also be provided with the reflection element and the composite pane can be provided with the reflection element essentially over its entire surface, which can be preferred for manufacturing reasons.
  • at least 80% of the pane surface is provided with the reflection element.
  • the reflection element is applied to the pane surface over its entire surface with the exception of a peripheral edge area and optionally a local area, which as communication, sensor or camera windows are intended to ensure the transmission of electromagnetic radiation through the windshield and are therefore not provided with the reflection element.
  • the peripheral uncoated edge area has a width of up to 20 cm, for example. It prevents the reflection element from coming into direct contact with the surrounding atmosphere, so that the reflection element inside the composite pane is protected from corrosion and damage.
  • the reflection element is arranged not only in the projection area but also at least partially in the main viewing area, the reflection element is transparent so that visibility through the composite pane is ensured in the main viewing area.
  • the reflection element is opaque and arranged only outside the main viewing area and particularly preferably the reflection element is opaque and arranged only in the projection area.
  • An opaque reflection element is in particular an element containing a mirror layer.
  • the image display device serves to generate p-polarized light and/or s-polarized light (image information) which strikes the composite pane in the projection area and is reflected in the direction of the viewer.
  • the radiation from the image display device is preferably completely or almost completely s-polarized (essentially purely s-polarized).
  • the s-polarized radiation component is 100% or deviates only insignificantly therefrom.
  • the s-polarized light emitted by the image display device is reflected on the interior-side surface of the inner pane in the direction of the viewer.
  • the reflection element is suitable for reflecting p-polarized radiation and the radiation from the image display device is preferably completely or almost completely p-polarized (essentially purely p-polarized).
  • the p-polarized radiation component is 100% or deviates only insignificantly therefrom.
  • the p-polarized light emitted by the image display device is reflected by the reflection element in the direction of the viewer.
  • the reflection element is suitable for reflecting p-polarized and/or s-polarized radiation and the radiation of the image display device is correspondingly p-polarized and/or s-polarized.
  • the light emitted by the image display device is reflected by the reflection element in the direction of the viewer.
  • the radiation emitted by the image display device irradiates an area of the projection area to generate the projection.
  • the radiation from the image display device is in the visible spectral range of the electromagnetic spectrum - typical image display devices operate with wavelengths of approximately 470 nm, 550 nm and 630 nm (RGB).
  • Embodiments of the projection arrangement in which the composite pane has a reflection element and the image display device emits p-polarized radiation are preferred, since these have the advantage that the virtual image is recognizable for wearers of polarization-selective sunglasses, which typically only allow p-polarized radiation to pass through and block s-polarized radiation.
  • p-polarized light refers to light in the visible spectrum that has a p-polarization.
  • the polarization direction is considered in relation to the plane of incidence of the radiation on the composite pane.
  • P-polarized radiation is radiation whose electric field oscillates in the plane of incidence.
  • S-polarized radiation is radiation whose electric field oscillates perpendicular to the plane of incidence.
  • the plane of incidence is spanned by the incidence vector and the surface normal of the composite pane in the geometric center of the irradiated area.
  • the polarization i.e. in particular the proportion of p- and s-polarized radiation, is determined at a point in the area irradiated by the light source, preferably in the geometric center of the irradiated area. Since composite panes can be curved (for example, when they are designed as a windshield), which has an effect on the plane of incidence of the radiation, slightly different polarization proportions can occur in the other areas, which is unavoidable for physical reasons.
  • the composite pane according to the invention is preferably a windshield of a vehicle, in particular a motor vehicle, for example a passenger car or a truck. Projection arrangements in which the radiation of the image display device is reflected on a windshield in order to produce an image perceptible to the viewer, in particular the driver, are particularly common.
  • the outer pane and the inner pane are preferably made of glass, in particular soda-lime glass, which is common for window panes.
  • the panes can also be made of other types of glass (e.g. borosilicate glass, quartz glass, aluminosilicate glass) or transparent plastics (e.g. polymethyl methacrylate or polycarbonate).
  • the thickness of the outer pane and the inner pane can vary widely. Preferably, panes with a thickness in the range of 0.8 mm to 5 mm, preferably from 1.4 mm to 2.5 mm, are used, for example those with the standard thicknesses of 1.6 mm or 2.1 mm.
  • the inner pane has a thickness of maximum 1.6 mm, particularly preferably maximum 1.4 mm, most preferably maximum 1.1 mm.
  • the outer pane, the inner pane and the thermoplastic interlayer can be clear and colorless, but also tinted or colored.
  • the total transmission through the In a preferred embodiment, the total transmission of the windshield (including reflective coating) in the main viewing area is greater than 70% (light type A).
  • the term total transmission refers to the procedure for testing the light transmission of motor vehicle windows specified in ECE-R 43, Annex 3, Section 9.1.
  • the outer pane and the inner pane can be non-tempered, partially tempered or tempered independently of one another. If at least one of the panes is to be tempered, this can be thermal or chemical tempering.
  • the inner pane is not colored or tinted.
  • the thermoplastic intermediate layer contains at least one thermoplastic polymer, preferably ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB) or polyurethane (PU) or mixtures or copolymers or derivatives thereof, particularly preferably PVB.
  • the intermediate layer is typically formed from a thermoplastic film (connecting film).
  • the thickness of the thermoplastic intermediate layer is preferably from 0.2 mm to 2 mm, particularly preferably from 0.3 mm to 1 mm.
  • the thermoplastic intermediate layer can be formed by a single film or by more than one film.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be a film with functional properties, for example a film with acoustically dampening properties.
  • the composite pane may also have more than one thermoplastic intermediate layer.
  • the composite pane can be manufactured using processes known per se.
  • the outer pane and the inner pane are laminated together via the intermediate layer, for example using autoclave processes, vacuum bag processes, vacuum ring processes, calender processes, vacuum laminators or combinations thereof.
  • the connection between the outer pane and the inner pane is usually carried out using heat, vacuum and/or pressure.
  • the outer pane and the inner pane are preferably subjected to a bending process before lamination and preferably after any coating processes.
  • the outer pane and the inner pane are preferably bent congruently together (ie simultaneously and using the same tool), as this allows the shape of the panes to be optimally matched for the subsequent lamination.
  • Typical temperatures for glass bending processes are, for example, 500°C to 700°C.
  • the composite pane and the image display device are arranged relative to one another in such a way that the inner pane faces the image display device and the image display device is directed towards the projection area.
  • the invention also relates to a motor vehicle which has a projection arrangement according to the invention.
  • the invention also relates to a method for operating a projection arrangement for displaying a virtual image for a viewer whose eye position is in an eyebox, wherein the projection arrangement comprises a composite pane, an image display device and a control element, and wherein the position of the eyebox is determined and the control element for displaying the virtual image selectively sets a rotation position of the image display device associated with the determined position of the eyebox by means of an adjustment unit.
  • the composite pane has a projection area, a main viewing area, an upper edge, a lower edge and two side pane edges, the projection area being arranged outside the main viewing area, and the composite pane comprises an outer pane with an outside surface and an inside surface, an inner pane with an outside surface and an inside surface and a thermoplastic intermediate layer arranged between the outer pane and the inner pane and has an opaque masking layer outside the main viewing area at least in the projection area.
  • the image display device is arranged on the interior side, directed towards the projection area and can be mechanically rotated along a rotation axis by means of the adjustment unit.
  • a projection arrangement according to the invention can be used in vehicles for traffic on land, in the air or on water, wherein the composite pane is preferably a windshield.
  • Fig. 1 is a plan view of the composite pane of an embodiment of a projection arrangement according to the invention
  • Fig. 2 is a cross-section through the embodiment of a projection arrangement according to the invention shown in Fig. 1,
  • Fig. 3 shows a cross section through a further embodiment of a projection arrangement according to the invention
  • Fig. 4 a cross-section through an embodiment of a composite pane
  • Fig. 5 shows a cross section through another embodiment of a composite pane
  • Fig. 6 a cross section through another embodiment of a composite pane
  • Fig. 7 shows a cross section through another embodiment of a composite pane
  • Fig. 8 shows a cross section through another embodiment of a composite pane
  • Fig. 9 shows a cross section through another embodiment of a composite pane
  • Fig. 10 a cross section through another embodiment of a composite pane
  • Fig. 11 a cross-section through another embodiment of a composite pane
  • Fig. 12 a cross section through another embodiment of a composite pane
  • Fig. 13 a cross section through another embodiment of a projection arrangement according to the invention.
  • Fig. 14 shows a cross section through a further embodiment of a projection arrangement according to the invention.
  • Fig. 1 shows a plan view of the composite pane 1 of an embodiment of a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the composite pane 1 has an upper edge O, a lower edge U and two lateral pane edges S.
  • the main viewing area H and the projection area P of the composite pane 1 are shown in Fig. 1.
  • Fig. 1 it can also be seen in which area the composite pane 1 in the embodiment shown in Fig. 1 has an opaque masking layer 5.
  • the projection area P is indirectly adjacent to the lower edge U, for example 5 cm away from the lower edge U.
  • the opaque masking layer 5 is arranged immediately adjacent to the lower edge U and extends between the side edges S.
  • Fig. 2 shows a cross section through an embodiment of a projection arrangement 100 according to the invention, which corresponds to the cross section along the section line X'-X in Fig. 1.
  • the illustrated projection arrangement 100 according to the invention comprises a composite pane 1, an image display device 6 and a control element 7.
  • the cross section is a cross section in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the composite pane 1 can, for example, be constructed as shown in Figs. 4 to 12.
  • the image display device 6 is arranged on the interior side, directed towards the projection area P, has an edge K1 closest to the composite pane 1 and a second edge K2 opposite the first edge K1 and can be mechanically rotated along a rotation axis R by means of an adjustment unit 8.
  • the rotation axis R is shown as a black dot in Fig. 2 for better illustration.
  • the image display device 6 is, for example, an LCD display.
  • the adjustment unit 8 is arranged on the image display device 6 such that the rotation axis R of the image display device 6 is arranged centrally between the first edge K1 closest to the composite pane 1 and the second edge K2 of the image display device 6 opposite the first edge K1.
  • Fig. 2 three differently positioned eyeboxes are shown, the upper eyebox is provided with the reference number 10a, the middle eyebox with the reference number 10b and the lower eyebox with the reference number 10c.
  • the eyeboxes are represented by eyes in Fig. 2.
  • the beam path is shown at three different rotation positions of the image display device 6.
  • the light emitted by the image display device 6 strikes the composite pane 1 in a region of the projection area P and is reflected by it in the direction of the viewer into the eyebox 10a, so that the viewer can see the virtual Image 9a sees when his eyes are in the eyebox 10a.
  • the image display device 6 is in the rotation position 6b, the light emitted by the image display device 6 hits the composite pane 1 in an area of the projection area P and is reflected by this into the eyebox 10b, so that the viewer sees the virtual image 9b when his eyes are in the eyebox 10b.
  • the light emitted by the image display device 6 hits the composite pane 1 in an area of the projection area P and is reflected by this into the eyebox 10c, so that the viewer sees the virtual image 9c when his eyes are in the eyebox 10c.
  • the position of the eyebox 10a, 10b, 10c is adjusted in the vertical direction.
  • the control element 7 is suitable for selectively setting, by means of the adjustment unit 8, different rotation positions 6a, 6b, 6c of the image display device 6 for displaying the virtual image 9a, 9b, 9c for different positions of the eyebox 10a, 10b, 10c.
  • Fig. 3 shows a cross section through a further embodiment of a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the embodiment of a projection arrangement 100 according to the invention shown in Fig. 3 differs from that shown in Fig. 2 only in that the adjustment unit 8 is not arranged on the image display device 6 in such a way that the rotation axis R of the image display device 6 is arranged centrally between the first edge K1 closest to the composite pane 1 and the second edge K2 of the image display device 6 opposite the first edge K1, but is arranged on the image display device 6 in such a way that the rotation axis R is arranged adjacent to the first edge K1 of the image display device 6.
  • the adjustment unit 8 it is also possible, for example, for the adjustment unit 8 to be arranged on the image display device 6 in such a way that the rotation axis R of the image display device 6 is arranged adjacent to the second edge K2 of the image display device 6.
  • Fig. 4 shows a cross section through an embodiment of a composite pane 1 for a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the composite pane 1 is shown flat in Fig. 4. It is understood that the composite pane 1 can also be curved, as is also shown, for example, in Figs. 2, 3, 13 and 14.
  • the composite pane 1 has an upper edge O and a lower edge U.
  • the main viewing area H and the projection area P of the Composite pane 1 is shown.
  • the composite pane 1 comprises an outer pane 2 with an outside surface I and an inside surface II and an inner pane 3 with an outside surface III and an inside surface IV, which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer 4.
  • the thermoplastic intermediate layer 4 is, for example, an intermediate layer made of PVB and has a thickness of 0.76 mm.
  • the thermoplastic intermediate layer 4 has an essentially constant thickness, apart from any surface roughness that is customary in the industry - it is not designed as a so-called wedge film. Alternatively, the thermoplastic intermediate layer 4 can also be designed as a wedge film.
  • the outer pane 2 and the inner pane 3 are made of soda-lime glass, for example.
  • the outer pane 2 has a thickness of 2.1 mm, for example, and the inner pane 3 has a thickness of 1.6 mm or 1.1 mm, for example.
  • an opaque masking layer 5 is arranged on the interior-side surface II of the outer pane 2 adjacent to the lower edge U in an area that is arranged outside the main viewing area H and includes at least the projection area P.
  • the opaque masking layer 5 is, for example, a cover print made of a dark, preferably black, enamel.
  • the opaque masking layer 5 can also be designed as an opaque insert element arranged between the outer pane 2 and the thermoplastic intermediate layer 4, for example a black polyethylene terephthalate (PET) film.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the radiation of the image display device 6 is preferably completely or almost completely s-polarized and the s-polarized light emitted by the image display device 6 is reflected on the interior-side surface IV of the inner pane 3 in the direction of the viewer.
  • Fig. 5 shows a cross section through a further embodiment of a composite pane 1 for a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the embodiment shown in Fig. 5 differs from that shown in Fig. 4 only in that the opaque masking layer 5 is not arranged on the interior-side surface II of the outer pane 2 but on the outside surface III of the inner pane 3.
  • the opaque masking layer 5 is, for example, a cover print made of a dark, preferably black, enamel.
  • the opaque masking layer 5 can also be designed as an opaque insert element, for example a black PET film, arranged between the inner pane 3 and the thermoplastic intermediate layer 4.
  • the radiation of the image display device 6 is preferably completely or almost completely s-polarized and the s-polarized light emitted by the image display device 6 is reflected on the interior-side surface IV of the inner pane 3 in the direction of the observer.
  • Fig. 6 shows a cross section through a further embodiment of a composite pane 1 for a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the embodiment shown in Fig. 6 differs from that shown in Fig. 4 only in that the opaque masking layer 5 is not arranged on the interior-side surface II of the outer pane 2, but is formed as an opaque colored region of the thermoplastic intermediate layer 4.
  • the radiation of the image display device 6 is preferably completely or almost completely s-polarized and the s-polarized light emitted by the image display device 6 is reflected on the interior-side surface IV of the inner pane 3 in the direction of the viewer.
  • Fig. 7 shows a cross section through a further embodiment of a composite pane 1 for a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the embodiment shown in Fig. 7 differs from that shown in Fig. 4 only in that a reflection element 13 for reflecting visible light is arranged in the projection area P between the inner pane 3 and the thermoplastic intermediate layer 4.
  • the reflection element 13 is designed, for example, as a coating of the outer surface III of the inner pane 3.
  • the reflection element 13 can also be designed as a coating on a thin glass pane or film or as a reflective film which is arranged between the thermoplastic intermediate layer 4 and the inner pane 3.
  • the reflection element 13 can also extend over the entire composite pane 1.
  • the radiation of the image display device 6 is preferably completely or almost completely p-polarized and the p-polarized light emitted by the image display device 6 is reflected by the reflection element 13 in the direction of the viewer.
  • the reflection element 13 is arranged between the inner pane 3 and the thermoplastic intermediate layer 4. It is understood that if the reflection element 13 is designed as a coating on a thin glass pane or film or as a reflective film, it can alternatively also be arranged between the thermoplastic intermediate layer 4 and the outer pane 2, wherein the reflection element 13 is arranged spatially in front of the opaque masking layer 5 when viewed through the composite pane 1.
  • Fig. 8 shows a cross section through a further embodiment of a composite pane 1 for a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the embodiment shown in Fig. 8 differs from that shown in Fig. 6 only in that a reflection element 13 for reflecting visible light is arranged in the projection area P between the inner pane 3 and the thermoplastic intermediate layer 4.
  • the reflection element 13 is designed, for example, as a coating of the outer surface III of the inner pane 3.
  • the reflection element 13 can also be designed as a coating on a thin glass pane or film which is arranged between the thermoplastic intermediate layer 4 and the inner pane 3.
  • the reflection element 13 can also extend over the entire composite pane 1.
  • the radiation of the image display device 6 is preferably completely or almost completely p-polarized and the p-polarized light emitted by the image display device 6 is reflected by the reflection element 13 in the direction of the viewer.
  • Fig. 9 shows a cross section through a further embodiment of a composite pane 1 for a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the embodiment shown in Fig. 9 differs from that shown in Fig. 4 only in that in the projection area P on the interior-side surface IV of the inner pane 3 a Reflection element 13 is arranged for reflecting visible light.
  • the reflection element 13 is designed, for example, as a coating on the interior-side surface IV of the inner pane 3.
  • the reflection element 13 can also be designed as a coating on a thin glass pane or film or as a reflective film which is glued to the interior-side surface IV of the inner pane 3.
  • the reflection element 13 can also extend over the entire composite pane 1.
  • the radiation of the image display device 6 is preferably completely or almost completely p-polarized and the p-polarized light emitted by the image display device 6 is reflected by the reflection element 13 in the direction of the viewer.
  • Fig. 10 shows a cross section through a further embodiment of a composite pane 1 for a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the embodiment shown in Fig. 10 differs from that shown in Fig. 5 only in that a reflection element 13 for reflecting visible light is arranged in the projection area P on the interior-side surface IV of the inner pane 3.
  • the reflection element 13 is designed, for example, as a coating on the interior-side surface IV of the inner pane 3.
  • the reflection element 13 can also be designed as a coating on a thin glass pane or film or as a reflective film which is glued to the interior-side surface IV of the inner pane 3.
  • the reflection element 13 can also extend over the entire composite pane 1.
  • the radiation of the image display device 6 is preferably completely or almost completely p-polarized and the p-polarized light emitted by the image display device 6 is reflected by the reflection element 13 in the direction of the viewer.
  • Fig. 11 shows a cross section through a further embodiment of a composite pane 1 for a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the embodiment shown in Fig. 11 differs from that shown in Fig. 6 only in that in the projection area P on the interior-side surface IV of the inner pane 3 a Reflection element 13 is arranged for reflecting visible light.
  • the reflection element 13 is designed, for example, as a coating on the interior-side surface IV of the inner pane 3.
  • the reflection element 13 can also be designed as a coating on a thin glass pane or film or as a reflective film which is glued to the interior-side surface IV of the inner pane 3.
  • the reflection element 13 can also extend over the entire composite pane 1.
  • the radiation of the image display device 6 is preferably completely or almost completely p-polarized and the p-polarized light emitted by the image display device 6 is reflected by the reflection element 13 in the direction of the viewer.
  • Fig. 12 shows a cross section through a further embodiment of a composite pane 1 for a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the embodiment shown in Fig. 12 differs from that shown in Fig. 4 only in that the opaque masking layer 5 is arranged in a peripheral edge region which has a greater width in a section that overlaps the projection region P than in the sections that are different therefrom.
  • the region in which the opaque masking layer 5 is arranged thus comprises a peripheral edge region and the projection region P.
  • the composite panes 1 shown in Figs. 5 to 11 can also be modified such that the opaque masking layer 5 is arranged in a peripheral edge region which has a greater width in a section which overlaps the projection region P than in the sections different therefrom.
  • a projection arrangement 100 according to the invention with a composite pane 1 according to the embodiment shown in Fig. 12 the radiation of the image display device 6 is preferably completely or almost completely s-polarized and the s-polarized light emitted by the image display device 6 is reflected on the interior-side surface IV of the inner pane 3 in the direction of the observer.
  • Fig. 13 shows a cross section through a further embodiment of a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the embodiment shown in Fig. 13 differs from that shown in Figs. 1 and 2 only in that the projection arrangement 100 additionally has a detection device 11 for detecting the eye position of the viewer and an electronic control device 12.
  • the electronic control device 12 is set up to determine the position of the eye box 10a, 10b, 10c associated with the eye position on the basis of the eye position determined by means of the detection device 11 and to emit an electrical signal to the control element 7 for selectively setting the associated rotation position of the image display device 6a, 6b, 6c associated with the determined position of the eye box 10a, 10b, 10c by means of the adjustment unit 8.
  • the composite pane 1 can be designed, for example, as shown in one of Figs. 4 to 12.
  • Fig. 14 shows a cross section through a further embodiment of a projection arrangement 100 according to the invention.
  • the embodiment shown in Fig. 14 differs from that shown in Fig. 3 only in that the projection arrangement 100 additionally has a detection device 11 for detecting the eye position of the viewer and an electronic control device 12.
  • the electronic control device 12 is set up to determine the position of the eye box 10a, 10b, 10c associated with the eye position on the basis of the eye position determined by means of the detection device 11 and to emit an electrical signal to the control element 7 for selectively setting the associated rotation position of the image display device 6a, 6b, 6c associated with the determined position of the eye box 10a, 10b, 10c by means of the adjustment unit 8.
  • the composite pane 1 can be designed, for example, as shown in one of Figs. 4 to 12.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung (100) zur Darstellung eines virtuellen Bildes (9a, 9b, 9c) für einen Betrachter, dessen Augenposition sich in einer Eyebox (10a, 10b, 10c) befindet, mindestens umfassend eine Verbundscheibe (1) mit einem Projektionsbereich (P) und einem Hauptdurchsichtsbereich (H), wobei der Projektionsbereich (P) außerhalb des Hauptdurchsichtbereichs (H) angeordnet ist und die Verbundscheibe (1) außerhalb des Hauptdurchsichtsbereichs (H) zumindest im Projektionsbereich (P) eine opake Maskierungsschicht (5) aufweist, eine innenraumseitig angeordnete Bildanzeigevorrichtung (6), welche auf den Projektionsbereich (P) gerichtet ist, wobei die Bildanzeigevorrichtung (6) mittels einer Verstelleinheit (8) mechanisch entlang einer Rotationsachse (R) rotiert werden kann, und ein Steuerelement (7), welches geeignet ist, mittels der Verstelleinheit (8) selektiv verschiedene Rotationspositionen (6a, 6b, 6c) der Bildanzeigevorrichtung (6) zur Darstellung des virtuellen Bildes (9a, 9b, 9c) für verschiedene Positionen der Eyebox (10a, 10b, 10c) einzustellen.

Description

PROJEKTIONSANORDNUNG
Die Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung für ein Fahrzeug, ein Kraftfahrzeug mit einer Projektionsanordnung und ein Verfahren zum Betrieb einer Projektionsanordnung.
Moderne Automobile werden in zunehmendem Maße mit sogenannten Head-Up-Displays (HUDs) ausgestattet. Mit einem Projektor, typischerweise im Bereich des Armaturenbretts, werden Bilder auf die Windschutzscheibe projiziert, dort reflektiert und vom Fahrer als virtuelles Bild (von ihm aus gesehen) hinter der Windschutzscheibe wahrgenommen. So können wichtige Informationen in das Blickfeld des Fahrers projiziert werden, beispielsweise die aktuelle Fahrtgeschwindigkeit, Navigations- oder Warnhinweise, die der Fahrer wahrnehmen kann, ohne seinen Blick von der Fahrbahn wenden zu müssen. Head-Up- Displays können so wesentlich zur Steigerung der Verkehrssicherheit beitragen.
Head-Up-Displays weisen jedoch häufig das Problem auf, dass der Bereich der Windschutzscheibe, der zur Reflexion des vom Projektor projizierten Lichtes vorgesehen ist, eine hohe Transparenz von in der Regel mindestens 70 % aufweisen muss. Das reflektierte Licht des Projektors wird also von Licht aus der äußeren Umgebung überlagert, was je nach Lichtverhältnissen zu einer Kontrastverringerung des virtuellen Bildes und damit zu einer schlechteren visuellen Wahrnehmbarkeit für den Fahrer führen kann. Eine ausreichende visuelle Wahrnehmbarkeit von insbesondere sicherheitsrelevanten Informationen wie beispielsweise Fahrspur-Hilfen, Geschwindigkeitsanzeige oder Drehzahl des Motors sollte bei allen Wetter- und Lichtverhältnissen gewährleistet sein. Um eine Projektionsanordnung, die auf der Head-Up-Display-Technologie basiert und bei der keine unerwünschten Nebenbilder auftreten und gute Erkennbarkeit mit ausreichender Helligkeit und Kontrast der angezeigten Bildinformationen relativ einfach zu bewerkstelligen ist, zu erreichen, kann der Kontrast im Reflexionsbereich der Windschutzscheibe erhöht werden. Die Kontrasterhöhung kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass der Hintergrund des Reflexionsbereichs größtenteils oder vollständig opak ist.
WO 2022/161894 A1 offenbart eine Fahrzeugscheibe für ein Head-Up-Display, umfassend mindestens eine transparente Scheibe, mindestens einen ersten Maskierungsstreifen in einem Randbereich der Scheibe und mindestens eine lichtlenkende Vorrichtung zum Lenken von Licht in den Fahrzeuginnenraum oder mindestens eine Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung von Bildinformationen, welche im Bereich des Maskierungsstreifens, fahrzeuginnenraumseitig des Maskierungsstreifens, angeordnet ist. Das virtuelle Bild wird üblicherweise in einer sogenannten Eyebox erzeugt. Die Eyebox beschreibt einen Bereich im Innenraum des Fahrzeugs, in dem sich die Augen des Betrachters befinden müssen, um das virtuelle Bild sehen zu können. Als Eyebox wird somit ein Bereich bezeichnet, dessen Höhe und Breite einem theoretischen Sichtfenster entspricht. Ein Betrachter, dessen Augenposition sich innerhalb der Eyebox befindet, kann das virtuelle Bild wahrnehmen, für den Betrachter sind alle Elemente des virtuellen Bildes sichtbar. Bei einer Bewegung der Augen aus der Eyebox hinaus, kann der Betrachter das virtuelle Bild nur noch teilweise oder gar nicht mehr wahrnehmen. Die Eckpunkte der Eyebox und des virtuellen Bildes spannen den Sichtkegel auf. Derjenige Strahlengang, der die Eyeboxmitte mit der Displaymitte verbindet, wird als Mittenstrahl bezeichnet.
Die Strahlrichtung des Projektors kann bei Head-Up-Displays typischerweise durch Spiegel variiert werden, insbesondere vertikal, um die Projektion an die Körpergröße des Betrachters und somit die vertikale Augenposition anzupassen. Der Bereich, in dem sich die Augen des Betrachters bei gegebener Spiegelstellung befinden müssen, um das virtuelle Bild wahrzunehmen, wird wie oben beschrieben als Eyebox bezeichnet. Diese Eyebox kann durch Verstellung der Spiegel vertikal verschoben werden.
DE 10 2015 104 834 A1 offenbart ein Verfahren zur Einstellung einer relativen Position zwischen einer Kopfobenanzeigeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs und einer Augenposition eines Nutzers des Kraftfahrzeugs, bei welchem mit einer Bildgebeeinheit der Kopfobenanzeigeeinrichtung eine optische Information erzeugt wird, die mit einem an einem Gehäuse der Kopfobenanzeigeeinrichtung bewegbar angeordneten Kombinierspiegel der Kopfobenanzeigeeinrichtung innerhalb einer Betrachtungszone in Richtung des Nutzers reflektiert wird, wobei abhängig von der Augenposition des Nutzers das Gehäuse mit dem Kombinierspiegel als Gesamteinheit positionell derart verstellt wird, dass die Betrachtungszone auf die Augenposition gerichtet wird.
DE 10 2015 109 027 A1 offenbart eine Head-Up Displayeinheit für ein Fahrzeug zur Erzeugung eines virtuellen Bildes im Sichtfeld des Fahrers auf die Fahrzeugumgebung wobei die Displayeinheit eine Emissionseinheit zur Erzeugung und Abstrahlung eines Bildsignals, das auf einem mehrfach gefalteten Projektionspfad in den Sichtbereich des Fahrers projiziert wird, umfasst und die Displayeinheit mindestens einen beweglichen Reflektor umfasst, der einen Teil des Projektionspfads beeinflusst, und wobei die Darstellung des virtuellen Bilds durch eine gesteuerte Änderung der Orientierung des beweglichen Reflektors beeinflusst wird sowie zusätzlich durch eine Modifizierung des abgestrahlten Bildsignals gegenüber einem Bildsignal im Rohzustand, unter anderem zur Kompensation von Verzerrungen infolge der Krümmung des Windschutzscheibe und einer Verlagerung der Augen-Position sowie einer Fahrzeug-Bewegung.
In DE 10 2017 130 376 A1 ist eine Anzeigevorrichtung als Head-up-Display für ein Fahrzeug mit einer Beleuchtungseinheit offenbart, die ausgeführt ist, Licht zur Darstellung eines virtuellen Bildes abzustrahlen, und einer Optikeinrichtung mit einer Mehrzahl optischer Elemente, die das von der Beleuchtungseinheit abgestrahlte Licht auf ein Anzeigeelement projiziert zur Darstellung des virtuellen Bildes in einer Eyebox, wobei die Beleuchtungseinheit zur festen Montage an dem Fahrzeug ausgeführt ist, die Anzeigevorrichtung eine Montagevorrichtung zur festen Montage an dem Fahrzeug aufweist, und die Optikeinrichtung mit einer Verstelleinrichtung verstellbar an der Montagevorrichtung gehalten ist, um in einem montierten Zustand die Darstellung des Bildes bzw. der Anzeige auf dem Anzeigeelement durch das von der Beleuchtungseinheit abgestrahlte Licht anzupassen und die Optikeinrichtung bei der Verstellung relativ zu der Beleuchtungseinheit zu verstellen.
DE 102021 119272 A1 offenbart eine Projektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend eine bildgebende Einheit zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels mit einem Anzeigeinhalt, einen im Strahlengang des Lichtstrahlenbündels angeordneten Spiegel mit einer ersten Verstelleinrichtung, die zu seiner Verkippung zur Anpassung an unterschiedliche Eyebox-Positionen verschiedener Benutzer ausgebildet ist und eine zweite Verstelleinrichtung, die zu einer bildausrichtungserhaltenden Verkippung der bildgebenden Einheit oder einer weiteren optischen Komponente ausgebildet ist, wobei die Projektionseinheit zum Erzeugen eines virtuellen Anzeigebilds in einer virtuellen Bildebene im Blickfeld des Benutzers ausgebildet ist, indem sie das Lichtstrahlenbündel in Richtung einer Reflexionsscheibe ausgibt, von der es zu seiner Eyebox reflektiert wird und die bildausrichtungserhaltende Verkippung so ausgelegt ist, dass die virtuelle Bildebene bei den unterschiedlichen Eyebox-Positionen eine vorbestimmte gleiche Ausrichtung aufweist.
In DE 10 2014 226 354 A1 ist ein Verfahren zum Verändern eines Bildabstands zwischen einem virtuellen Bild auf einem Head-up-Display und einem Betrachter des virtuellen Bilds offenbart. Das Head-up-Display umfasst zumindest eine Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines das virtuelle Bild repräsentierenden Lichtstrahls, einen in einem Strahlengang des Lichtstrahls in zumindest eine Richtung bewegbar angeordneten Spiegel zum Umlenken des Lichtstrahls sowie eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Spiegels. In dem Verfahren wird ein Verstellsignal an die Bewegungseinrichtung ausgegeben, um durch ein Bewegen des Spiegels einen den Bildabstand repräsentierenden Abstand zwischen der Bilderzeugungseinrichtung und dem Spiegel zu verstellen.
DE 10 2013 208 971 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Projizieren einer Bildinformation in ein Blickfeld eines Fahrzeuginsassen eines Fahrzeugs mit einem optischen System mit zumindest einem optischen Element zum Projizieren der Bildinformation zu einer Combiner- Fläche sowie einer Einrichtung zum Bewegen des optischen Systems, um das Projizieren der Bildinformation an eine Augenposition des Fahrzeuginsassen dergestalt anzupassen, dass die vertikale Bildposition bzw. der Look-Down Winkel im Wesentlichen konstant bleibt.
DE 10 2016 214 438 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einem Head-up-Display, das einen Projektor zur Erzeugung von einzeln ansteuerbaren Pixeln zur Darstellung eines Bildes und eine mechanisch verstellbare Optik zur Projektion des Bildes auf eine Scheibe des Kraftfahrzeuges umfasst, wobei das Kraftfahrzeug ein Modul zur Bestimmung der Blickrichtung oder der Augenposition eines Fahrers des Kraftfahrzeuges und/oder eines Insassen des Kraftfahrzeuges aufweist, und wobei das Kraftfahrzeug eine Steuerung zur Verschiebung der Pixel mittels des Projektors in Abhängigkeit einer erkannten Änderung der Blickrichtung und zur gleichzeitigen mechanischen Verstellung der Optik in Abhängigkeit der erkannten Änderung der Blickrichtung oder Augenposition umfasst, wobei die mechanisch verstellbare Optik zumindest einen mechanisch verstellbaren Spiegel umfasst.
DE 10 2010 040 694 A1 offenbart Head-up-Displays für Fahrzeuge, die zur Anzeige von Informationen mittels einer Bildgebungseinheit eine durchsichtige Fläche im Fahrzeug in Blickrichtung eines Betrachters als Anzeigebereich verwenden, wobei zwischen der Bildgebungseinheit und dem Anzeigebereich eine Abbildungsoptik angeordnet ist, mit Anpassungsmitteln, mit denen eine Anzeige von Informationen an verschiedene Augenpositionen des Betrachters angepasst werden kann, mit einer Kamera zur Aufnahme des Kopfes des Betrachters und mit einer Bildverarbeitungseinheit zur Auswertung von Aufnahmen der Kamera. Dabei sind Projektionsmittel dazu vorgesehen, eine optisch erfassbare Marke in Richtung des Kopfes des Betrachters abzubilden, und die Bildverarbeitungseinheit ist dazu ausgebildet, auf der Grundlage einer Aufnahme der Kamera die Marke auszuwerten. Die Anpassung an verschiedene Augenpositionen des Betrachters erfolgt mittels eines drehbaren Spiegels. DE 10 2018 213 363 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen von Einstellparametern für eine einstellbare Komponente eines Kraftfahrzeugs, wobei für drei oder mehr Kopfpositionen einer Testperson im Kraftfahrzeug die Kopfposition sowie zugehörige eingestellte Einstellparameter der einstellbaren Komponente erfasst werden und eine Abbildungsfunktion zwischen den Kopfpositionen und den Einstellparametern der einstellbaren Komponente bestimmt wird.
In DE 10 2017 100 676 A1 ist ein Verfahren zum Kalibrieren einer Kopf-oben-Anzeige eines Kraftfahrzeugs offenbart sowie eine entsprechende Kopf-oben-Anzeige für ein Kraftfahrzeug mit einer hinter einem Kaltlichtspiegel der Kopf-oben-Anzeige angeordneten Infrarotkamera zum Erfassen einer Infrarotstrahlung und mit einer Recheneinrichtung.
DE 199 33 769 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur individuellen und selbstständigen Funktionseinstellung von Baugruppen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere von der Sicherheit des Fahrzeugführers dienenden Baugruppen auf der Basis von fahrerspezifischen Kenndaten.
WO 2019/238896 A2 offenbart ein Gerät zum Generieren eines virtuellen Bildes mit Verzerrelement und DE 102016224 166 B3 offenbart ein Head-Up-Display mit Bildverzerrung für ein Fahrzeug.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Projektionsanordnung bereitzustellen, bei der die Projektion an die vertikale Augenposition des Betrachters angepasst werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Projektionsanordnung gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die erfindungsgemäße Projektionsanordnung ist zur Darstellung eines virtuellen Bildes für einen Betrachter, dessen Augenposition sich in einer Eyebox befindet, geeignet und umfasst eine Verbundscheibe, eine Bildanzeigevorrichtung und ein Steuerelement. Wie bei HUDs üblich bestrahlt die Bildanzeigevorrichtung einen Bereich der Verbundscheibe, wo die Strahlung in Richtung des Betrachters reflektiert wird, wodurch ein virtuelles Bild erzeugt wird, welches der Betrachter von ihm aus gesehen hinter der Verbundscheibe wahrnimmt. Die Verbundscheibe weist einen Hauptdurchsichtsbereich und einen Projektionsbereich auf. Der durch die Bildanzeigevorrichtung bestrahlbare Bereich der Verbundscheibe wird im Rahmen dieser Anmeldung als Projektionsbereich bezeichnet. Der Bereich, durch den ein Fahrzeugführer oder Betrachter hauptsächlich durch die Verbundscheibe sieht, wird im Rahmen dieser Anmeldung als Hauptdurchsichtsbereich bezeichnet.
Erfindungsgemäß ist der Projektionsbereich außerhalb des Hauptdurchsichtsbereichs angeordnet und überlappt somit nicht mit diesem.
Die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung eines Fahrzeugs den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Scheibe der Verbundscheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet.
Die Verbundscheibe weist eine Oberkante und eine Unterkante auf sowie zwei dazwischen verlaufende Seitenkanten auf. Mit Oberkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach oben zu weisen. Mit Unterkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach unten zu weisen. Im Falle einer Windschutzscheibe wird die Oberkante häufig auch als Dachkante und die Unterkante als Motorkante bezeichnet. Die Unterkante kann auch als Scheibenwurzel bezeichnet werden.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkante. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe sind einander zugewandt und durch die thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden.
Die außenseitige Oberfläche der Außenscheibe wird als Seite I bezeichnet. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe wird als Seite II bezeichnet. Die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe wird als Seite III bezeichnet. Die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe wird als Seite IV bezeichnet.
Die Verbundscheibe weist zudem eine opake Maskierungsschicht auf. Die opake Maskierungsschicht ist außerhalb des Hauptdurchsichtsbereichs zumindest im Projektionsbereich angeordnet.
Die Bildanzeigevorrichtung ist innenraumseitig, das heißt in Einbaulage im Fahrzeuginnenraum, angeordnet und auf den Projektionsbereich gerichtet. Die Bildanzeigevorrichtung bestrahlt somit die Verbundscheibe über die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe. Die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe ist folglich die der Bildanzeigevorrichtung nächstliegende Oberfläche der Innenscheibe.
Es versteht sich, dass die Bildanzeigevorrichtung die Verbundscheibe direkt bestrahlt. Es sind somit im Strahlengang zwischen der Bildanzeigevorrichtung und der Verbundscheibe keine Spiegel angeordnet.
Erfindungsgemäß kann die Bildanzeigevorrichtung mittels einer Verstelleinheit mechanisch entlang einer Rotationsachse rotiert werden.
Das Steuerelement ist geeignet, mittels der Verstelleinheit selektiv verschiedene Rotationspositionen der Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung des virtuellen Bildes für verschiedene Positionen der Eyebox einzustellen.
Das Steuerelement ist insbesondere geeignet, mittels der Verstelleinheit zumindest für eine obere Position der Eyebox eine erste Rotationsposition, für eine mittlere Position der Eyebox eine zweite Rotationsposition und für eine untere Position der Eyebox eine dritte Rotationsposition der Bildanzeigevorrichtung einzustellen. Somit befindet zur Darstellung eines virtuellen Bildes in einer Eyebox, welche sich in einer oberen Position befindet, die Bildanzeigevorrichtung in einer anderen Rotationsposition als zur Darstellung eines virtuellen Bildes in einer Eyebox, welche sich in einer mittleren Position oder in einer unteren Position befindet. Ebenso befindet sich zur Darstellung eines virtuellen Bildes in einer Eyebox, welche sich in einer mittleren Position befindet, die Bildanzeigevorrichtung in einer anderen Rotationsposition als zur Darstellung eines virtuellen Bildes in einer Eyebox, welche sich in einer oberen Position oder in einer unteren Position befindet. Ebenso befindet sich zur Darstellung eines virtuellen Bildes in einer Eyebox, welche sich in einer unteren Position befindet, die Bildanzeigevorrichtung in einer anderen Rotationsposition als zur Darstellung eines virtuellen Bildes in einer Eyebox, welche sich in einer mittleren Position oder in einer oberen Position befindet.
Es versteht sich, dass das Steuerelement auch geeignet sein kann, mittels der Verstelleinheit selektiv mehr als drei verschiedene Rotationspositionen zur Darstellung des virtuellen Bildes für mehr als drei verschiedene Positionen der Eyebox einzustellen.
Der maximale Winkel zwischen den verschiedenen Rotationspositionen der Bildanzeigevorrichtung beträgt bevorzugt 20°, besonders bevorzugt maximal 10°.
In einer Ausführungsform ist die Verstelleinheit derartig an der Bildanzeigevorrichtung angeordnet, dass die Rotationsachse der Bildanzeigevorrichtung benachbart zu einer der Verbundscheibe nächstliegenden ersten Kante der Bildanzeigevorrichtung angeordnet ist.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Verstelleinheit derartig an der Bildanzeigevorrichtung angeordnet, dass die Rotationsachse der Bildanzeigevorrichtung benachbart zu einer zweiten Kante, welche einer der Verbundscheibe nächstliegenden ersten Kante der Bildanzeigevorrichtung gegenüberliegt, angeordnet ist.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Verstelleinheit derartig an der Bildanzeigevorrichtung angeordnet, dass die Rotationsachse der Bildanzeigevorrichtung zwischen einer der Verbundscheibe nächstliegenden ersten Kante und einer der ersten Kante gegenüberliegenden zweiten Kante der Bildanzeigevorrichtung angeordnet ist. Bevorzugt ist die Rotationsachse der Bildanzeigevorrichtung mittig zwischen der ersten Kante und der zweiten Kante angeordnet.
Die Ausführungsform, in der die Rotationsachse der Bildanzeigevorrichtung benachbart zu einer der Verbundscheibe nächstliegenden ersten Kante der Bildanzeigevorrichtung angeordnet ist, weist den Vorteil auf, dass der Abstand der ersten Kante zur Scheibe konstant bleibt und somit Bauraumprobleme vermieden werden.
Die Ausführungsform, in der die Rotationsachse der Bildanzeigevorrichtung mittig zwischen der ersten Kante und der zweiten Kante angeordnet ist, weist den Vorteil auf, dass eine Mittelung stattfindet und somit der maximale Abstand der gedrehten Bildanzeigevorrichtung zur nicht gedrehten Bildanzeigevorrichtung minimal ist. Die Rotationsachse verläuft bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Unterkante der Verbundscheibe. Die Rotationsachse verläuft somit bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung.
Die Bildanzeigevorrichtung ist bevorzugt ein Display, besonders bevorzugt ein LCD-Display, LED-Display, mini-LED-Display, OLED-Display oder elektrolumineszentes Display, insbesondere ein LCD-Display oder miniLED Display mit Local Dimming.
Bei dem Betrachter handelt es sich bevorzugt um den Fahrer eines Kraftfahrzeugs. Alternativ kann es sich bei dem Betrachter beispielsweise auch um den Beifahrer oder einen anderen Fahrzeuginsassen handeln.
Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen der Projektionsbereich benachbart zur Unterkante der Verbundscheibe angeordnet ist. Dabei kann der Projektionsbereich entweder unmittelbar benachbart oder mittelbar benachbart zur Unterkante angeordnet sein. Unter mittelbar benachbart ist zu verstehen, dass der Projektionsbereich nicht direkt an die Unterkante grenzt, sondern um beispielsweise einige Zentimeter, insbesondere um 5 cm bis 10 cm, von dieser beabstandet angeordnet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die opake Maskierungsschicht in einem umlaufenden Randbereich angeordnet und weist insbesondere in einem Abschnitt, der in Überdeckung zum Projektionsbereich ist, eine größere Breite auf als in hiervon verschiedenen Abschnitten. Eine in einem umlaufenden Randbereich angeordnete opake Maskierungsschicht dient zusätzlich als UV-Schutz für den Montagekleber der Verbundscheibe.
Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Projektionsanordnung zusätzlich eine Anpassungseinheit, welche aus vom Betrachter eingegeben Angaben zu seiner Augenposition die der Augenposition zugehörige Position der Eyebox ermittelt und anschließend ein elektrisches Signal an das Steuerelement zur selektiven Einstellung der zu der ermittelten Position der Eyebox zugehörigen Rotationsposition der Bildanzeigevorrichtung mittels der Verstelleinheit abgibt.
Der Betrachter kann bevorzugt zu Beginn einer Fahrt beispielsweise angeben, ob er groß, mittelgroß oder klein ist, wodurch Rückschlüsse auf seine Augenposition gezogen werden können und somit durch die Anpassungseinheit die der Augenposition zugehörige Position der Eyebox ermittelt und anschließend ein elektrisches Signal an das Steuerelement zur selektiven Einstellung der zu der ermittelten Position der Eyebox zugehörigen Rotationsposition der Bildanzeigevorrichtung mittels der Verstelleinheit abgegeben werden.
Alternativ können durch die Einstellung des Sitzes und/oder des Rückspiegels und der Außenspiegel Rückschlüsse auf die Augenposition des Betrachters gezogen werden und somit durch die Anpassungseinheit die der Augenposition zugehörige Position der Eyebox ermittelt und anschließend ein elektrisches Signal an das Steuerelement zur selektiven Einstellung der zu der ermittelten Position der Eyebox zugehörigen Rotationsposition der Bildanzeigevorrichtung mittels der Verstelleinheit abgegeben werden.
Alternativ kann der Betrachter bevorzugt zu Beginn einer Fahrt zur Angabe seiner Augenposition ein Testprogramm der Projektionsvorrichtung durchführen und auswählen, wann er das virtuelle Bild eines von der Bildanzeigevorrichtung auf die Verbundscheibe projizierten Bildes am besten sieht, und auf diese Weise seine Augenposition an die Anpassungseinheit übermitteln, wodurch die Anpassungseinheit die der Augenposition zugehörige Position der Eyebox ermittelt und anschließend ein elektrisches Signal an das Steuerelement zur selektiven Einstellung der zu der ermittelten Position der Eyebox zugehörigen Rotationsposition der Bildanzeigevorrichtung mittels der Verstelleinheit abgeben kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Projektionsanordnung zusätzlich eine Detektionsvorrichtung zur Detektion der Augenposition des Betrachters und eine elektrische Kontrolleinrichtung. Die elektronische Kontrolleinrichtung ist dazu eingerichtet, auf Basis der mittels der Detektionsvorrichtung ermittelten Augenposition die der Augenposition zugehörige Position der Eyebox zu ermitteln und ein elektrisches Signal an das Steuerelement zur selektiven Einstellung der zu der ermittelten Position der Eyebox zugehörigen Rotationsposition der Bildanzeigevorrichtung mittels der Verstelleinheit abzugeben.
Dem Fachmann sind geeignete Detektionsvorrichtungen bekannt. Beispielsweise kann die Detektionsvorrichtung eine Wärmebildkamera sein. Die Detektionsvorrichtung kann beispielsweise auch auf Infrarotstrahlung basierend die Augenposition detektieren, d.h. eine Infrarotdetektion durchführen, und eine Strahlungsquelle zum Aussenden von Infrarotstrahlung und einen Strahlungsempfänger zum Empfang von Infrarotstrahlung aufweisen.
In Ausführungsformen, in denen die Detektionsvorrichtung eine Infrarotdetektion durchführt und eine Strahlungsquelle zum Aussenden von Infrarotstrahlung und einen Strahlungsempfänger zum Empfangen von Infrarotstrahlung aufweist, können die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger so ausgerichtet sein, dass die von der Strahlungsquelle ausgesendete Infrarotstrahlung direkt auf das Gesicht des Betrachters trifft und die vom Gesicht des Betrachters reflektierte Infrarotstrahlung direkt auf den Strahlungsempfänger trifft.
Alternativ weist in Ausführungsformen, in denen die Detektionsvorrichtung eine Infrarotdetektion durchführt und eine Strahlungsquelle zum Aussenden von Infrarotstrahlung und einen Strahlungsempfänger zum Empfangen von Infrarotstrahlung aufweist, die Verbundscheibe zusätzlich eine Infrarotstrahlung reflektierende Funktionsschicht auf und die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger sind so angeordnet, dass von der Strahlungsquelle ausgesendete Infrarotstrahlung von der Funktionsschicht als erste Reflexionsstrahlung auf das Gesicht des Betrachters reflektiert werden kann, die erste Reflexionsstrahlung vom Gesicht des Betrachters als zweite Reflexionsstrahlung auf die Funktionsschicht reflektiert werden kann, und die von der Funktionsschicht als dritte Reflexionsstrahlung reflektierte zweite Reflexionsstrahlung zum Strahlungsempfänger reflektiert und vom Strahlungsempfänger empfangen werden kann.
Die Verbundscheibe ist bevorzugt in einer oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen, wie es für Kraftfahrzeugscheiben üblich ist, wobei typische Krümmungsradien im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 40 m liegen. Die Verbundscheibe kann aber auch plan sein, beispielsweise wenn sie als Scheibe für Busse, Züge oder Traktoren vorgesehen ist.
In Ausführungsformen, in denen die Verbundscheibe gebogen ist, umfasst die Projektionsanordnung bevorzugt zusätzlich ein Verzerrelement. Die vom Verzerrelement bewirkte Verzerrung des von der Bildanzeigevorrichtung anzuzeigenden Bildes berücksichtigt die Krümmung der Verbundscheibe, so dass das virtuelle Bild vom Betrachter unverzerrt wahrgenommen werden kann. Die Bildverzerrung mittels eines Verzerrelements zur Anpassung an eine gekrümmte Verbundscheibe als Projektionsfläche wird auch als sogenanntes Warping bezeichnet. Hierfür werden insbesondere Warping-Matrizen oder Warping-Parametersätze verwendet. Dem Fachmann sind geeignete Verzerrelemente bekannt.
Wie oben beschrieben, weist die Verbundscheibe außerhalb des Hauptdurchsichtsbereichs zumindest im Projektionsbereich eine opake Maskierungsschicht auf, wodurch eine gute Bilddarstellung mit hohem Kontrast zu einem durch die opake Maskierungsschicht ausgebildeten opaken Hintergrund ermöglicht ist, so dass die Bilddarstellung hell erscheint und damit auch ausgezeichnet erkennbar ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Reduktion der Leistung der Bildanzeigevorrichtung und somit einen verminderten Energieverbrauch. Dies ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung.
Bevorzugt ist die opake Maskierungsschicht als eine Beschichtung der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe oder der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe, als ein zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnetes opakes Einlegeelement oder als ein opak gefärbter Bereich der thermoplastischen Zwischenschicht ausgebildet.
Die opake Maskierungsschicht ist bevorzugt eine Beschichtung aus einer oder mehreren Schichten. Alternativ kann sie aber auch wie oben beschrieben ein in die Verbundscheibe eingelegtes, opakes Element sein, beispielsweise eine Folie. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Verbundscheibe besteht die opake Maskierungsschicht aus einer Einzelschicht. Dies hat den Vorteil einer besonders einfachen und kostengünstigen Fertigung der Verbundscheibe, da nur eine einzige Schicht für die opake Maskierungsschicht ausgebildet werden muss.
Bei der opaken Maskierungsschicht handelt es sich insbesondere um einen opaken Abdeckdruck aus einer dunklen, bevorzugt schwarzen, Emaille. Eine als opaker Abdeckdruck ausgebildete opake Maskierungsschicht kann vollflächig ausgebildet sein. Der Abdeckdruck kann zumindest abschnittsweise auch semitransparent, beispielsweise als Punktraster, Streifenraster oder kariertes Raster ausgebildet sein. Alternativ kann der Abdeckdruck auch einen Gradienten aufweisen, beispielsweise von einer opaken Bedeckung zu einer semitransparenten Bedeckung.
Eine als ein opak gefärbter Bereich der thermoplastischen Zwischenschicht ausgebildete opake Maskierungsschicht kann auch realisiert werden, in dem eine aus einer opaken thermoplastischen Folie und einer transparenten thermoplastischen Folie zusammengesetzte thermoplastische Zwischenschicht eingesetzt wird. Die opake thermoplastische Folie und transparente thermoplastische Folie werden vorzugsweise versetzt voneinander angeordnet, sodass sich beide Folien in Durchsicht durch die Verbundscheibe nicht überdecken. Die transparente und die opake Folie bestehen aus dem gleichen Kunststoff oder enthalten vorzugsweise den gleichen Kunststoff. Die Materialien auf, dessen Basis die opake Folie und die transparente Folie ausgebildet sein können, sind jene, die auch für die thermoplastische Zwischenschicht beschrieben sind. Die opake Folie ist vorzugsweise eine gefärbte Folie, die verschiedene Farben, insbesondere schwarz, aufweisen kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verbundscheibe zusätzlich ein Reflexionselement zur Reflexion von sichtbarem Licht. In dieser Ausführungsform ist im Projektionsbereich zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe oder auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe ein Reflexionselement zur Reflexion von sichtbarem Licht angeordnet, wobei das Reflexionselement in Durchsicht durch die Verbundscheibe räumlich vor der opaken Maskierungsschicht angeordnet ist.
Der Ausdruck „in Durchsicht durch die Verbundscheibe“ bedeutet, dass durch die Verbundscheibe geblickt wird, ausgehend von der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet „räumlich vor“, dass das Reflexionselement räumlich weiter entfernt von der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe angeordnet ist als die opake Maskierungsschicht.
Erfindungsgemäß ist somit auch eine Projektionsanordnung zur Darstellung eines virtuellen Bildes für einen Betrachter, dessen Augenposition sich in einer Eyebox befindet, mindestens umfassend
- eine Verbundscheibe mit einem Projektionsbereich, einem Hauptdurchsichtsbereich, einer Oberkante, einer Unterkante und zwei seitlichen Scheibenkanten, wobei der Projektionsbereich außerhalb des Hauptdurchsichtbereichs angeordnet ist und die Verbundscheibe eine Außenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche und einer innenraumseitigen Oberfläche, eine Innenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche und einer innenraumseitigen Oberfläche und eine zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnete thermoplastische Zwischenschicht umfasst und außerhalb des Hauptdurchsichtsbereichs zumindest im Projektionsbereich eine opake Maskierungsschicht aufweist, und wobei im Projektionsbereich zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe oder auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe ein Reflexionselement zur Reflexion von sichtbarem Licht angeordnet ist, welches in Durchsicht durch die Verbundscheibe räumlich vor der opaken Maskierungsschicht angeordnet ist,
- eine innenraumseitig angeordnete Bildanzeigevorrichtung, welche auf den Projektionsbereich gerichtet ist, wobei die Bildanzeigevorrichtung mittels einer Verstelleinheit mechanisch entlang einer Rotationsachse rotiert werden kann, und
- ein Steuerelement, welches geeignet ist, mittels der Verstelleinheit selektiv verschiedene Rotationspositionen der Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung des virtuellen Bildes für verschiedene Positionen der Eyebox einzustellen.
Das Reflexionselement kann als eine Beschichtung der innenraumseitigen Oberfläche oder der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe oder der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe ausgebildet sein. Dabei kann die Beschichtung unmittelbar benachbart zur innenraumseitigen Oberfläche oder zur außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet sein oder unmittelbar benachbart zur innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe angeordnet sein oder alternativ noch mindestens eine andere Schicht zwischen der jeweiligen Oberfläche und der Beschichtung angeordnet sein.
Das Reflexionselement kann alternativ als eine Beschichtung auf einer Dünnglasscheibe oder Folie oder als eine reflektierende Folie ausgebildet sein, welche zwischen der thermoplastischen Zwischenschicht und der Innenscheibe oder zwischen der thermoplastischen Zwischenschicht und der Außenscheibe angeordnet ist oder auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgeklebt ist. Die Dünnglasscheibe weist bevorzugt eine Dicke von 20 pm bis 500 pm, besonders bevorzugt von 50 pm bis 300 pm, ganz besonders bevorzugt von 50 pm bis 100 pm, beispielsweise 70 pm, auf.
Das Reflexionselement reflektiert sichtbares Licht bevorzugt zu mindestens 10 %, besonders bevorzugt zu mindestens 40 %, ganz besonders bevorzugt zu mindestens 70 %. Das Reflexionselement reflektiert sichtbares Licht bevorzugt zu höchstens 90 %. Mit „reflektiert“ ist im Sinne der Erfindung gemeint, dass das Reflexionselement sichtbares Licht reflektiert, welches auf es auftrifft. Die Reflexion in einem bestimmten Prozentbereich bedeutet im Sinne der Erfindung einen gemittelten Reflexionsgrad bei einem definierten Einfallswinkel (65°). Das Reflexionselement ist dazu vorgesehen, ein von der Bildanzeigevorrichtung auf das Reflexionselement projiziertes Bild zu reflektieren. Das Reflexionselement kann transparent sein, ist aber bevorzugt opak.
Dem Fachmann sind geeignete Reflexionselemente bekannt. Das Reflexionselement kann wie oben beschrieben transparent sein, was im Sinne der Erfindung bedeutet, dass sie eine mittlere Transmission im sichtbaren Spektral be re ich von mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 80 % aufweist und dadurch die Durchsicht durch die Verbundscheibe nicht wesentlich einschränkt. Es kann in Ausführungsformen nur der Projektionsbereich der Verbundscheibe mit dem Reflexionselementversehen sein. Es können in alternativen Ausführungsformen aber auch weitere Bereiche mit dem Reflexionselement versehen sein und die Verbundscheibe kann im wesentlichen vollflächig mit dem Reflexionselement versehen sein, was herstellungsbedingt bevorzugt sein kann. In einer Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 80% der Scheibenoberfläche mit dem Reflexionselement versehen. Insbesondere ist das Reflexionselement vollflächig auf die Scheibenoberfläche aufgebracht mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs und optional lokaler Bereich, die als Kommunikations-, Sensor- oder Kamerafenster die Transmission von elektromagnetischer Strahlung durch die Windschutzscheibe gewährleisten sollen und daher nicht mit dem Reflexionselement versehen sind. Der umlaufende unbeschichtete Randbereich weist beispielsweise eine Breite von bis zu 20 cm auf. Er verhindert den direkten Kontakt des Reflexionselements zur umgebenden Atmosphäre, so dass das Reflexionselement im Innern der Verbundscheibe vor Korrosion und Beschädigung geschützt ist.
Es versteht sich, dass, wenn das Reflexionselement nicht nur im Projektionsbereich, sondern auch zumindest teilweise im Hauptdurchsichtsbereich angeordnet ist, das Reflexionselement transparent ist, so dass die Durchsicht durch die Verbundscheibe im Hauptdurchsichtsbereich gewährleistet ist.
Bevorzugt ist das Reflexionselement opak und nur außerhalb des Hauptdurchsichtsbereichs angeordnet und besonders bevorzugt ist das Reflexionselement opak und nur im Projektionsbereich angeordnet.
Bei einem opaken Reflexionselement handelt es sich insbesondere um ein Element enthaltend eine Spiegelschicht.
Die Bildanzeigevorrichtung dient zur Erzeugung von p-polarisiertem Licht und/oder s- polarisiertem Licht (Bildinformationen), das im Projektionsbereich auf die Verbundscheibe trifft und in Richtung des Betrachters reflektiert wird. In Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung, in denen die Verbundscheibe kein Reflexionselement aufweist, ist die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig s-polarisiert (im Wesentlichen rein s-polarisiert). Der s-polarisierte Strahlungsanteil beträgt dabei 100% oder weicht nur unwesentlich davon ab. In diesen Ausführungsformen wird das von der Bildanzeigevorrichtung abgestrahlte s-polarisierte Licht an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe in Richtung des Betrachters reflektiert.
In Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung, in denen die Verbundscheibe ein zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnetes Reflexionselement aufweist, ist das Reflexionselement zur Reflexion von p-polarisierter Strahlung geeignet und die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung ist bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig p-polarisiert (im Wesentlichen rein p-polarisiert). Der p-polarisierte Strahlungsanteil beträgt dabei 100% oder weicht nur unwesentlich davon ab. In diesen Ausführungsformen wird das von der Bildanzeigevorrichtung abgestrahlte p-polarisierte Licht an dem Reflexionselement in Richtung des Betrachters reflektiert.
In Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung, in denen die Verbundscheibe ein auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnetes Reflexionselement aufweist, ist das Reflexionselement zur Reflexion von p-polarisierter und/oder s-polarisierter Strahlung geeignet und die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung ist entsprechend p-polarisiert und/oder s-polarisiert. In diesen Ausführungsformen wird das von der Bildanzeigevorrichtung abgestrahlte Licht an dem Reflexionselement in Richtung des Betrachters reflektiert.
Die von der Bildanzeigevorrichtung ausgesendete Strahlung bestrahlt beim Betrieb der Projektionsanordnung einen Bereich des Projektionsbereichs zur Erzeugung der Projektion. Die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung liegt im sichtbaren Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums - typische Bildanzeigevorrichtungen arbeiten mit den Wellenlängen von ca. 470 nm, 550 nm und 630 nm (RGB). Ausführungsformen der Projektionsanordnung, in denen die Verbundscheibe ein Reflexionselement aufweist und die Bildanzeigevorrichtung p-polarisierte Strahlung aussendet, sind bevorzugt, da diese den Vorteil haben, dass das virtuelle Bild für Träger von polarisationsselektiven Sonnenbrillen erkennbar ist, welche typischerweise nur p-polarisierte Strahlung passieren lassen und s- polarisierte Strahlung blocken. Mit dem Begriff p-polarisiertes Licht ist Licht des sichtbaren Spektrums gemeint, das eine p- Polarisation aufweist. Die Betrachtung der Polarisationsrichtung erfolgt dabei bezogen auf die Einfallsebene der Strahlung auf der Verbundscheibe. Als p-polarisierte Strahlung wird eine Strahlung bezeichnet, deren elektrisches Feld in der Einfallsebene schwingt. Als s-polarisierte Strahlung wird eine Strahlung bezeichnet, deren elektrisches Feld senkrecht zur Einfallsebene schwingt. Die Einfallsebene wird durch den Einfallsvektor und die Flächennormale der Verbundscheibe im geometrischen Zentrum des bestrahlten Bereichs aufgespannt. Anders ausgedrückt die Polarisation, also insbesondere der Anteil an p- und s- polarisierter Strahlung, wird an einem Punkt des von der Lichtquelle bestrahlten Bereichs bestimmt, bevorzugt im geometrischen Zentrum des bestrahlten Bereichs. Da Verbundscheiben gekrümmt sein können (beispielweise, wenn sie als Windschutzscheibe ausgebildet sind), was Auswirkungen auf die Einfallsebene der Strahlung hat, können in den übrigen Bereichen leicht davon abweichende Polarisationsanteile auftreten, was aus physikalischen Gründen unvermeidlich ist.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe ist bevorzugt eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Personen- oder Lastkraftwagens. Projektionsanordnungen, bei denen die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung an einer Windschutzscheibe reflektiert wird, um ein für den Betrachter, insbesondere den Fahrer, wahrnehmbares Bild zu erzeugen, sind besonders gebräuchlich.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,5 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1 ,6 mm oder 2,1 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Innenscheibe eine Dicke von maximal 1 ,6, mm, besonders bevorzugt von maximal 1 ,4 mm, ganz besonders bevorzugt von maximal 1 ,1 mm auf.
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Die Gesamttransmission durch die Windschutzscheibe (samt Reflexionsbeschichtung) beträgt in einer bevorzugten Ausgestaltung im Hauptdurchsichtsbereich größer 70% (Lichtart A). Der Begriff Gesamttransmission bezieht sich auf das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben. Die Außenscheibe und die Innenscheibe können unabhängig voneinander nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein. Soll mindestens eine der Scheiben eine Vorspannung aufweisen, so kann dies eine thermische oder chemische Vorspannung sein.
Bevorzugt ist die Innenscheibe nicht gefärbt oder getönt.
Die thermoplastische Zwischenschicht enthält zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die Zwischenschicht ist typischerweise aus einer thermoplastischen Folie (Verbindefolie) ausgebildet. Die Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm. Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine einzelne Folie ausgebildet sein oder auch durch mehr als eine Folie. Es kann sich bei der thermoplastischen Zwischenschicht auch um eine Folie mit funktionellen Eigenschaften, beispielsweise eine Folie mit akustisch dämpfenden Eigenschaften handeln.
Die Verbundscheibe kann in Ausführungsformen auch mehr als eine thermoplastische Zwischenschicht aufweisen.
Die Verbundscheibe wird kann hergestellt werden durch an sich bekannte Verfahren. Die Außenscheibe und die Innenscheibe werden über die Zwischenschicht miteinander laminiert, beispielsweise durch Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von Außenscheibe und Innenscheibe erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.
Soll die Verbundscheibe gebogen sein, so werden die Außenscheibe und die Innenscheibe bevorzugt vor der Lamination und bevorzugt nach etwaigen Beschichtungsprozessen einem Biegeprozess unterzogen. Bevorzugt werden die Außenscheibe und die Innenscheibe gemeinsam (d.h. zeitgleich und durch dasselbe Werkzeug) kongruent gebogen, weil dadurch die Form der Scheiben für die später erfolgende Laminierung optimal aufeinander abgestimmt sind. Typische Temperaturen für Glasbiegeprozesse betragen beispielsweise 500°C bis 700°C.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung werden die Verbundscheibe und die Bildanzeigevorrichtung derart zueinander angeordnet, dass die Innenscheibe der Bildanzeigevorrichtung zugewandt ist und die Bildanzeigevorrichtung auf den Projektionsbereich gerichtet ist.
Erfindungsgemäß ist auch ein Kraftfahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung aufweist.
Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zum Betrieb einer Projektionsanordnung zur Darstellung eines virtuellen Bildes für einen Betrachter, dessen Augenposition sich in einer Eyebox befindet, wobei die Projektionsanordnung eine Verbundscheibe, eine Bildanzeigevorrichtung und ein Steuerelement umfasst, und wobei die Position der Eyebox ermittelt wird und das Steuerelement zur Darstellung des virtuellen Bildes mittels einer Verstelleinheit selektiv eine zu der ermittelten Position der Eyebox zugehörige Rotationsposition der Bildanzeigevorrichtung einstellt.
Die Verbundscheibe weist einen Projektionsbereich, einen Hauptdurchsichtsbereich, eine Oberkante, eine Unterkante und zwei seitliche Scheibenkanten auf, wobei der Projektionsbereich außerhalb des Hauptdurchsichtbereichs angeordnet ist, und die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche und einer innenraumseitigen Oberfläche, eine Innenscheibe mit einer außenseitigen Oberfläche und einer innenraumseitigen Oberfläche und eine zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnete thermoplastische Zwischenschicht und weist außerhalb des Hauptdurchsichtsbereichs zumindest im Projektionsbereich eine opake Maskierungsschicht auf.
Die Bildanzeigevorrichtung ist innenraumseitig angeordnet, auf den Projektionsbereich gerichtet und kann mittels der Verstelleinheit mechanisch entlang einer Rotationsachse rotiert werden.
Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Verfahren. Eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung kann verwendet werden in Fahrzeugen für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, wobei die Verbundscheibe bevorzugt eine Windschutzscheibe ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnungen schränken die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die Verbundscheibe einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die in der Fig. 1 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung,
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer Verbundscheibe,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe,
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe,
Fig. 7 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe,
Fig. 8 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe,
Fig. 9 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe,
Fig. 10 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe,
Fig. 11 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe,
Fig. 12 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe,
Fig. 13 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung und
Fig. 14 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf die Verbundscheibe 1 einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100. Die Verbundscheibe 1 weist eine Oberkante O eine Unterkante U und zwei seitliche Scheibenkanten S auf. Zudem ist in der Fig. 1 der Hauptdurchsichtsbereich H und der Projektionsbereich P der Verbundscheibe 1 eingezeichnet. In Fig. 1 ist auch zu erkennen, in welchem Bereich die Verbundscheibe 1 in der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform eine opake Maskierungsschicht 5 aufweist. In der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist der Projektionsbereich P mittelbar benachbart zur Unterkante U angeordnet, beispielsweise 5 cm von der Unterkante U entfernt angeordnet. Die opake Maskierungsschicht 5 ist unmittelbar benachbart zur Unterkante U angeordnet und erstreckt sich zwischen den Seitenkanten S.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100, wobei dies dem Querschnitt entlang der Schnittlinie X‘-X der Fig. 1 entspricht. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, umfasst die dargestellte erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100 eine Verbundscheibe 1 , eine Bildanzeigevorrichtung 6 und ein Steuerelement 7. Bei dem Querschnitt handelt es sich um einen Querschnitt in Fahrzeuglängsrichtung.
Die Verbundscheibe 1 kann beispielsweise wie in den Fig. 4 bis 12 gezeigt aufgebaut sein.
Die Bildanzeigevorrichtung 6 ist innenraumseitig angeordnet, auf den Projektionsbereich P gerichtet, weist eine der Verbundscheibe 1 nächstliegende Kante K1 und eine der ersten Kante K1 gegenüberliegende zweite Kante K2 auf und kann mittels einer Verstelleinheit 8 mechanisch entlang einer Rotationsachse R rotiert werden. Die Rotationsachse R ist in der Fig. 2 zur besseren Darstellung als schwarzer Punkt eingezeichnet. Die Bildanzeigevorrichtung 6 ist beispielsweise ein LCD-Display.
In der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist die Verstelleinheit 8 derartig an der Bildanzeigevorrichtung 6 angeordnet, dass die Rotationsachse R der Bildanzeigevorrichtung 6 mittig zwischen der der Verbundscheibe 1 nächstliegenden ersten Kante K1 und der der ersten Kante K1 gegenüberliegenden zweiten Kante K2 der Bildanzeigevorrichtung 6 angeordnet ist.
In der Fig. 2 sind drei verschieden positionierte Eyeboxen eingezeichnet, die obere Eyebox ist mit dem Bezugszeichen 10a versehen, die mittlere Eyebox mit dem Bezugszeichen 10b und die untere Eyebox mit dem Bezugszeichen 10c. Die Eyeboxen sind in der Fig. 2 durch Augen dargestellt.
In der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der Strahlengang bei drei verschiedenen Rotationspositionen der Bildanzeigevorrichtung 6 gezeigt. Bei Rotationsposition 6a der Bildanzeigevorrichtung 6 trifft das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte Licht in einem Bereich des Projektionsbereichs P auf die Verbundscheibe 1 und wird von dieser in Richtung des Betrachters in die Eyebox 10a reflektiert, so dass der Betrachter das virtuelle Bild 9a sieht, wenn sich seine Augen in der Eyebox 10a befinden. Bei Rotationsposition 6b der Bildanzeigevorrichtung 6 trifft das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte Licht in einem Bereich des Projektionsbereichs P auf die Verbundscheibe 1 und wird von dieser in die Eyebox 10b reflektiert, so dass der Betrachter das virtuelle Bild 9b sieht, wenn sich seine Augen in der Eyebox 10b befinden. Bei Rotationsposition 6c der Bildanzeigevorrichtung 6 trifft das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte Licht in einem Bereich des Projektionsbereichs P auf die Verbundscheibe 1 und wird von dieser in die Eyebox 10c reflektiert, so dass der Betrachter das virtuelle Bild 9c sieht, wenn sich seine Augen in der Eyebox 10c befinden. Es ergibt sich in je nach Auswahl der Rotationsposition der Bildanzeigevorrichtung 6 eine Verstellung der Lage der Eyebox 10a, 10b, 10c in vertikaler Richtung.
Das Steuerelement 7 ist geeignet, mittels der Verstelleinheit 8 selektiv verschiedene Rotationspositionen 6a, 6b, 6c der Bildanzeigevorrichtung 6 zur Darstellung des virtuellen Bildes 9a, 9b, 9c für verschiedene Positionen der Eyebox 10a, 10b, 10c einzustellen.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100. Die in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100 unterscheidet sich von der in der Fig. 2 dargestellten nur dahingehend, dass die Verstelleinheit 8 nicht derartig an der Bildanzeigevorrichtung 6 angeordnet ist, dass die Rotationsachse R der Bildanzeigevorrichtung 6 mittig zwischen der der Verbundscheibe 1 nächstliegenden ersten Kante K1 und der der ersten Kante K1 gegenüberliegenden zweiten Kante K2 der Bildanzeigevorrichtung 6 angeordnet ist, sondern derartig an der Bildanzeigevorrichtung 6 angeordnet ist, dass die Rotationsachse R benachbart zu der ersten Kante K1 der Bildanzeigevorrichtung 6 angeordnet ist. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, dass die Verstelleinheit 8 derartig an der Bildanzeigevorrichtung 6 angeordnet ist, dass die Rotationsachse R der Bildanzeigevorrichtung 6 benachbart zu der zweiten Kante K2 der Bildanzeigevorrichtung 6 angeordnet ist.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer Verbundscheibe 1 für eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100. Die Verbundscheibe 1 ist in der Fig. 4 plan dargestellt. Es versteht sich, dass die Verbundscheibe 1 auch gebogen sein kann, wie dies beispielsweise auch in den Fig. 2, 3, 13 und 14 dargestellt ist. In der in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsform weist Verbundscheibe 1 eine Oberkante O und eine Unterkante U auf. Zudem ist in der Fig. 4 der Hauptdurchsichtsbereich H und der Projektionsbereich P der Verbundscheibe 1 eingezeichnet. Die Verbundscheibe 1 umfasst eine Außenscheibe 2 mit einer außenseitigen Oberfläche I und einer innenraumseitigen Oberfläche II und eine Innenscheibe 3 mit einer außenseitigen Oberfläche III und einer innenraumseitigen Oberfläche IV, die über eine thermoplastische Zwischenschicht 4 miteinander verbunden sind.
Die thermoplastische Zwischenschicht 4 ist beispielsweise eine aus PVB bestehende Zwischenschicht und weist eine Dicke von 0,76 mm auf. Die thermoplastische Zwischenschicht 4 weist eine im Wesentlichen konstante Dicke auf, abgesehen von einer etwaigen fachüblichen Oberflächenrauigkeit - sie ist nicht als sogenannte Keilfolie ausgebildet. Alternativ kann die thermoplastische Zwischenschicht 4 aber auch als Keilfolie ausgebildet sein.
Die Außenscheibe 2 und die Innenscheibe 3 bestehen beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas. Die Außenscheibe 2 weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf, die Innenscheibe 3 weist beispielsweise eine Dicke von 1 ,6 mm oder von 1 ,1 mm auf.
In der in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 2 eine opake Maskierungsschicht 5 angrenzend an die Unterkante U in einem Bereich, der außerhalb des Hauptdurchsichtsbereichs H angeordnet ist und zumindest den Projektionsbereich P umfasst, angeordnet. Die opake Maskierungsschicht 5 ist beispielsweise ein Abdeckdruck aus einer dunklen, bevorzugt schwarzen, Emaille. Alternativ kann die opake Maskierungsschicht 5 auch als ein zwischen der Außenscheibe 2 und der thermoplastischen Zwischenschicht 4 angeordnetes opakes Einlegeelement, beispielsweise eine schwarze Polyethylenterephthalat (PET)-Folie, ausgebildet sein.
In einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100 mit einer Verbundscheibe 1 gemäß der in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung 6 bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig s-polarisiert und das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte s-polarisierte Licht wird an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 in Richtung des Betrachters reflektiert.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe 1 für eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100. Die in der Fig. 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 4 gezeigten nur dahingehend, dass die opake Maskierungsschicht 5 nicht auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 2 sondern auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 3 angeordnet ist. Die opake Maskierungsschicht 5 ist beispielsweise ein Abdeckdruck aus einer dunklen, bevorzugt schwarzen, Emaille. Alternativ kann die opake Maskierungsschicht 5 auch als ein zwischen der Innenscheibe 3 und der thermoplastischen Zwischenschicht 4 angeordnetes opakes Einlegeelement, beispielsweise eine schwarze PET-Folie, ausgebildet sein.
In einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100 mit einer Verbundscheibe 1 gemäß der in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung 6 bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig s-polarisiert und das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte s-polarisierte Licht wird an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 in Richtung des Betrachters reflektiert.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe 1 für eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100. Die in der Fig. 6 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 4 gezeigten nur dahingehend, dass die opake Maskierungsschicht 5 nicht auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 2 angeordnet ist, sondern als ein opak gefärbter Bereich der thermoplastischen Zwischenschicht 4 ausgebildet ist.
In einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100 mit einer Verbundscheibe 1 gemäß der in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung 6 bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig s-polarisiert und das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte s-polarisierte Licht wird an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 in Richtung des Betrachters reflektiert.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe 1 für eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100. Die in der Fig. 7 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 4 gezeigten nur dahingehend, dass im Projektionsbereich P zwischen der Innenscheibe 3 und der thermoplastischen Zwischenschicht 4 ein Reflexionselement 13 zur Reflexion von sichtbarem Licht angeordnet ist. Das Reflexionselement 13 ist beispielsweise als eine Beschichtung der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 3 ausgebildet. Alternativ kann das Reflexionselement 13 auch als eine Beschichtung auf einer Dünnglasscheibe oder Folie oder als eine reflektierende Folie ausgebildet sein, welche zwischen der thermoplastischen Zwischenschicht 4 und der Innenscheibe 3 angeordnet ist. Optional kann sich das Reflexionselement 13 auch über die gesamte Verbundscheibe 1 erstrecken. In einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100 mit einer Verbundscheibe 1 gemäß der in der Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung 6 bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig p-polarisiert und das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte p-polarisierte Licht wird an dem Reflexionselement 13 in Richtung des Betrachters reflektiert.
In der in der Fig. 7 gezeigten Ausführungsform einer Verbundscheibe 1 ist das Reflexionselement 13 zwischen der Innenscheibe 3 und der thermoplastischen Zwischenschicht 4 angeordnet. Es versteht sich, dass, wenn das Reflexionselement 13 als eine Beschichtung auf einer Dünnglasscheibe oder Folie oder als eine reflektierende Folie ausgebildet ist, dieses alternativ auch zwischen der thermoplastischen Zwischenschicht 4 und der Außenscheibe 2 angeordnet sein kann, wobei das Reflexionselement 13 in Durchsicht durch die Verbundscheibe 1 räumlich vor der opaken Maskierungsschicht 5 angeordnet ist.
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe 1 für eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100. Die in der Fig. 8 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 6 gezeigten nur dahingehend, dass im Projektionsbereich P zwischen der Innenscheibe 3 und der thermoplastischen Zwischenschicht 4 ein Reflexionselement 13 zur Reflexion von sichtbarem Licht angeordnet ist. Das Reflexionselement 13 ist beispielsweise als eine Beschichtung der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 3 ausgebildet. Alternativ kann das Reflexionselement 13 auch als eine Beschichtung auf einer Dünnglasscheibe oder Folie ausgebildet sein, welche zwischen der thermoplastischen Zwischenschicht 4 und der Innenscheibe 3 angeordnet ist. Optional kann sich das Reflexionselement 13 auch über die gesamte Verbundscheibe 1 erstrecken.
In einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100 mit einer Verbundscheibe 1 gemäß der in der Fig. 8 gezeigten Ausführungsform ist die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung 6 bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig p-polarisiert und das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte p-polarisierte Licht wird an dem Reflexionselement 13 in Richtung des Betrachters reflektiert.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe 1 für eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100. Die in der Fig. 9 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 4 gezeigten nur dahingehend, dass im Projektionsbereich P an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 ein Reflexionselement 13 zur Reflexion von sichtbarem Licht angeordnet ist. Das Reflexionselement 13 ist beispielsweise als eine Beschichtung der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 ausgebildet. Alternativ kann das Reflexionselement 13 auch als eine Beschichtung auf einer Dünnglasscheibe oder Folie oder als eine reflektierende Folie ausgebildet sein, welche auf die innenraumseitige Oberfläche IV der Innenscheibe 3 geklebt ist. Optional kann sich das Reflexionselement 13 auch über die gesamte Verbundscheibe 1 erstrecken.
In einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100 mit einer Verbundscheibe 1 gemäß der in der Fig. 9 gezeigten Ausführungsform ist die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung 6 bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig p-polarisiert und das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte p-polarisierte Licht wird an dem Reflexionselement 13 in Richtung des Betrachters reflektiert.
Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe 1 für eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100. Die in der Fig. 10 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 5 gezeigten nur dahingehend, dass im Projektionsbereich P an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 ein Reflexionselement 13 zur Reflexion von sichtbarem Licht angeordnet ist. Das Reflexionselement 13 ist beispielsweise als eine Beschichtung der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 ausgebildet. Alternativ kann das Reflexionselement 13 auch als eine Beschichtung auf einer Dünnglasscheibe oder Folie oder als eine reflektierende Folie ausgebildet sein, welche auf die innenraumseitige Oberfläche IV der Innenscheibe 3 geklebt ist. Optional kann sich das Reflexionselement 13 auch über die gesamte Verbundscheibe 1 erstrecken.
In einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100 mit einer Verbundscheibe 1 gemäß der in der Fig. 10 gezeigten Ausführungsform ist die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung 6 bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig p-polarisiert und das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte p-polarisierte Licht wird an dem Reflexionselement 13 in Richtung des Betrachters reflektiert.
Fig. 11 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe 1 für eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100. Die in der Fig. 11 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 6 gezeigten nur dahingehend, dass im Projektionsbereich P an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 ein Reflexionselement 13 zur Reflexion von sichtbarem Licht angeordnet ist. Das Reflexionselement 13 ist beispielsweise als eine Beschichtung der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 ausgebildet. Alternativ kann das Reflexionselement 13 auch als eine Beschichtung auf einer Dünnglasscheibe oder Folie oder als eine reflektierende Folie ausgebildet sein, welche auf die innenraumseitige Oberfläche IV der Innenscheibe 3 geklebt ist. Optional kann sich das Reflexionselement 13 auch über die gesamte Verbundscheibe 1 erstrecken.
In einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100 mit einer Verbundscheibe 1 gemäß der in der Fig. 11 gezeigten Ausführungsform ist die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung 6 bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig p-polarisiert und das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte p-polarisierte Licht wird an dem Reflexionselement 13 in Richtung des Betrachters reflektiert.
Fig. 12 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Verbundscheibe 1 für eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100. Die in der Fig. 12 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 4 gezeigten nur dahingehend, dass die opake Maskierungsschicht 5 in einem umlaufenden Randbereich angeordnet ist, welcher in einem Abschnitt, der in Überdeckung zum Projektionsbereich P ist, eine größere Breite aufweist als in den hiervon verschiedenen Abschnitten. Der Bereich, in dem die opake Maskierungsschicht 5 angeordnet ist, umfasst somit einen umlaufenden Randbereich und den Projektionsbereich P.
Es versteht sich, dass auch die in den Fig. 5 bis 11 gezeigten Verbundscheiben 1 dahingehend modifiziert werden können, dass die opake Maskierungsschicht 5 in einem umlaufenden Randbereich angeordnet ist, welcher in einem Abschnitt, der in Überdeckung zum Projektionsbereich P ist, eine größere Breite aufweist als in den hiervon verschiedenen Abschnitten.
In einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100 mit einer Verbundscheibe 1 gemäß der in der Fig. 12 gezeigten Ausführungsform ist die Strahlung der Bildanzeigevorrichtung 6 bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig s-polarisiert und das von der Bildanzeigevorrichtung 6 abgestrahlte s-polarisierte Licht wird an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 in Richtung des Betrachters reflektiert. Fig. 13 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100. Die in der Fig. 13 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 1 und 2 gezeigten nur dahingehend, dass die Projektionsanordnung 100 zusätzlich eine Detektionsvorrichtung 11 zur Detektion der Augenposition des Betrachters und eine elektronische Kontrolleinrichtung 12 aufweist. Die elektronische Kontrolleinrichtung 12 ist dazu eingerichtet auf Basis der mittels der Detektionsvorrichtung 11 ermittelten Augenposition die der Augenposition zugehörige Position der Eyebox 10a, 10b, 10c zu ermitteln und ein elektrisches Signal an das Steuerelement 7 abzugeben zur selektiven Einstellung der zu der ermittelten Position der Eyebox 10a, 10b, 10c zugehörigen zugehörigen Rotationsposition der Bildanzeigevorrichtung 6a, 6b, 6c mittels der Verstelleinheit 8.
Die Verbundscheibe 1 kann in der in der Fig. 13 gezeigten Ausführungsform der Projektionsanordnung beispielweise wie in einer der Fig. 4 bis 12 gezeigt ausgebildet sein.
Fig. 14 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100. Die in der Fig. 14 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 3 gezeigten nur dahingehend, dass die Projektionsanordnung 100 zusätzlich eine Detektionsvorrichtung 11 zur Detektion der Augenposition des Betrachters und eine elektronische Kontrolleinrichtung 12 aufweist. Die elektronische Kontrolleinrichtung 12 ist dazu eingerichtet auf Basis der mittels der Detektionsvorrichtung 11 ermittelten Augenposition die der Augenposition zugehörige Position der Eyebox 10a, 10b, 10c zu ermitteln und ein elektrisches Signal an das Steuerelement 7 abzugeben zur selektiven Einstellung der zu der ermittelten Position der Eyebox 10a, 10b, 10c zugehörigen zugehörigen Rotationsposition der Bildanzeigevorrichtung 6a, 6b, 6c mittels der Verstelleinheit 8.
Die Verbundscheibe 1 kann in der in der Fig. 14 gezeigten Ausführungsform der Projektionsanordnung beispielweise wie in einer der Fig. 4 bis 12 gezeigt ausgebildet sein. Bezugszeichenliste:
100 Projektionsanordnung
1 Verbundscheibe
2 Außenscheibe
3 Innenscheibe
4 thermoplastische Zwischenschicht
5 opake Maskierungsschicht
6 Bildanzeigevorrichtung
6a, 6b, 6c Rotationsposition
7 Steuerelement
8 Verstelleinheit
9a, 9b, 9c virtuelles Bild
10a, 10b, 10c Eyebox
11 Detektionsvorrichtung
12 elektronische Kontrolleinrichtung
13 Reflexionselement
O Oberkante der Verbundscheibe 1
U Unterkante der Verbundscheibe 1
S Seitenkante der Verbundscheibe 1
P Projektionsbereich der Verbundscheibe 1
H Hauptdurchsichtsbereich der Verbundscheibe 1
R Rotationsachse
K1 erste Kante
K2 zweite Kante
I außenseitige Oberfläche der Außenscheibe 2
II innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe 2
III außenseitige Oberfläche der Innenscheibe 3
IV innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe 3
X‘-X Schnittlinie

Claims

Patentansprüche
1 . Projektionsanordnung (100) zur Darstellung eines virtuellen Bildes (9a, 9b, 9c) für einen Betrachter, dessen Augenposition sich in einer Eyebox (10a, 10b, 10c) befindet, mindestens umfassend
- eine Verbundscheibe (1) mit einem Projektionsbereich (P), einem Hauptdurchsichtsbereich (H), einer Oberkante (O), einer Unterkante (U) und zwei seitlichen Scheibenkanten (S), wobei der Projektionsbereich (P) außerhalb des Hauptdurchsichtbereichs (H) angeordnet ist und die Verbundscheibe (1) eine Außenscheibe (2) mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenraumseitigen Oberfläche (II), eine Innenscheibe (3) mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer innenraumseitigen Oberfläche (IV) und eine zwischen der Außenscheibe (2) und der Innenscheibe (3) angeordnete thermoplastische Zwischenschicht (4) umfasst und außerhalb des Hauptdurchsichtsbereichs (H) zumindest im Projektionsbereich (P) eine opake Maskierungsschicht (5) aufweist,
- eine innenraumseitig angeordnete und auf den Projektionsbereich (P) gerichtete Bildanzeigevorrichtung (6), wobei die Bildanzeigevorrichtung (6) mittels einer Verstelleinheit (8) mechanisch entlang einer Rotationsachse (R) rotiert werden kann, und
- ein Steuerelement (7), welches geeignet ist, mittels der Verstelleinheit (8) selektiv verschiedene Rotationspositionen (6a, 6b, 6c) der Bildanzeigevorrichtung (6) zur Darstellung des virtuellen Bildes (9a, 9b, 9c) für verschiedene Positionen der Eyebox (10a, 10b, 10c) einzustellen.
2. Projektionsanordnung (100) nach Anspruch 1 , wobei die Bildanzeigevorrichtung ein LCD-Display, LED-Display, mini-LED-Display, OLED-Display oder elektrolumineszentes Display ist, insbesondere ein LCD-Display oder miniLED Display mit Local Dimming.
3. Projektionsanordnung (100) nach Anspruch loder 2, wobei das Steuerelement (7) geeignet ist, mittels der Verstelleinheit (8) zumindest für eine obere Position der Eyebox (10a) eine erste Rotationsposition (6a) der Bildanzeigevorrichtung (6), für eine mittlere Position der Eyebox (10b) eine zweite Rotationsposition (6b) der Bildanzeigevorrichtung (6) und für eine untere Position der Eyebox (10c) eine dritte Rotationsposition (6c) der Bildanzeigevorrichtung (6) einzustellen.
4. Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verstelleinheit (8) derartig an der Bildanzeigevorrichtung (6) angeordnet ist, dass die Rotationsachse (R) der Bildanzeigevorrichtung (6) benachbart zu einer der Verbundscheibe (1) nächstliegenden ersten Kante (K1) der Bildanzeigevorrichtung (6) angeordnet ist oder benachbart zu einer der ersten Kante (K1) gegenüberliegenden zweiten Kante (K2) der Bildanzeigevorrichtung (6) angeordnet ist.
5. Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verstelleinheit (8) derartig an der Bildanzeigevorrichtung (6) angeordnet ist, dass die Rotationsachse (R) der Bildanzeigevorrichtung (6) zwischen einer der Verbundscheibe (1) nächstliegenden ersten Kante (K1) und einer der ersten Kante (K1) gegenüberliegenden zweiten Kante (K2) der Bildanzeigevorrichtung (6) angeordnet ist, insbesondere mittig zwischen der ersten Kante (K1) und der zweiten Kante (K2).
6. Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die opake Maskierungsschicht (5) in einem umlaufenden Randbereich angeordnet ist und insbesondere in einem Abschnitt, der in Überdeckung zum Projektionsbereich (P) ist, eine größere Breite aufweist als in hiervon verschiedenen Abschnitten.
7. Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zusätzlich umfassend eine Anpassungseinheit, welche aus vom Betrachter eingegebenen Angaben zu seiner Augenposition die der Augenposition zugehörige Position der Eyebox (10a, 10b, 10c) ermittelt und ein elektrisches Signal an das Steuerelement (7) zur selektiven Einstellung der zu der ermittelten Position der Eyebox (10a, 10b, 10c) zugehörigen Rotationsposition (6a, 6b, 6c) der Bildanzeigevorrichtung (6) mittels der Verstelleinheit (8) abgibt.
8. Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zusätzlich umfassend eine Detektionsvorrichtung (11) zur Detektion der Augenposition des Betrachters und eine elektronische Kontrolleinrichtung (12), welche dazu eingerichtet ist, auf Basis der mittels der Detektionsvorrichtung (11) ermittelten Augenposition die der Augenposition zugehörige Position der Eyebox (10a, 10b, 10c) zu ermitteln und ein elektrisches Signal an das Steuerelement (7) abzugeben zur selektiven Einstellung der zu der ermittelten Position der Eyebox (10a, 10b, 10c) zugehörigen Rotationsposition (6a, 6b, 6c) der Bildanzeigevorrichtung (6) mittels der Verstelleinheit (8).
9. Projektionsanordnung (100) nach Anspruch 8, wobei die Detektionsvorrichtung (11) eine Infrarotdetektion durchführt und eine Strahlungsquelle zum Aussenden von Infrarotstrahlung und einen Strahlungsempfänger zum Empfangen von Infrarotstrahlung aufweist.
10. Projektionsanordnung (100) nach Anspruch 9, wobei die Verbundscheibe (1) zusätzlich eine Infrarotstrahlung reflektierende Funktionsschicht aufweist und die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger so angeordnet sind, dass von der Strahlungsquelle ausgesendete Infrarotstrahlung von der Funktionsschicht als erste Reflexionsstrahlung auf das Gesicht des Betrachters reflektiert werden kann, die erste Reflexionsstrahlung vom Gesicht des Betrachters als zweite Reflexionsstrahlung auf die Funktionsschicht reflektiert werden kann, und die von der Funktionsschicht als dritte Reflexionsstrahlung reflektierte zweite Reflexionsstrahlung zum Strahlungsempfänger reflektiert und vom Strahlungsempfänger empfangen werden kann.
11. Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Verbundscheibe (1) gebogen ist.
12. Projektionsanordnung (100) nach Anspruch 11 , zusätzlich umfassend ein Verzerrelement.
13. Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei im Projektionsbereich (P) zwischen der Außenscheibe (2) und der Innenscheibe (3) oder auf der innenraumseitigen Oberfläche (IV) der Innenscheibe (3) ein Reflexionselement (13) zur Reflexion von sichtbarem Licht angeordnet ist und wobei das Reflexionselement (13) in Durchsicht durch die Verbundscheibe (1) räumlich vor der opaken Maskierungsschicht (5) angeordnet ist.
14. Kraftfahrzeug mit einer Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Verfahren zum Betrieb einer Projektionsanordnung (100) zur Darstellung eines virtuellen Bildes (9a, 9b, 9c) für einen Betrachter, dessen Augenposition sich in einer Eyebox (10a, 10b, 10c) befindet, wobei die Projektionsanordnung (100) eine Verbundscheibe (1), eine Bildanzeigevorrichtung (6) und ein Steuerelement (7) umfasst, die Verbundscheibe (1) einen Projektionsbereich (P), einen Hauptdurchsichtsbereich (H), eine Oberkante (O), eine Unterkante (U) und zwei seitliche Scheibenkanten (S) aufweist, wobei der Projektionsbereich (P) außerhalb des Hauptdurchsichtbereichs (H) angeordnet ist und die Verbundscheibe (1) eine Außenscheibe (2) mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenraumseitigen Oberfläche (II), eine Innenscheibe (3) mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer innenraumseitigen Oberfläche (IV) und eine zwischen der Außenscheibe (2) und der Innenscheibe (3) angeordnete thermoplastische Zwischenschicht (4) umfasst und außerhalb des Hauptdurchsichtsbereichs (H) zumindest im Projektionsbereich (P) eine opake Maskierungsschicht (5) aufweist, wobei die Bildanzeigevorrichtung (6) innenraumseitig angeordnet ist, auf den Projektionsbereich (P) gerichtet ist und mittels einer Verstelleinheit (8) mechanisch entlang einer Rotationsachse (R) rotiert werden kann, und wobei die Position der Eyebox (10a, 10b, 10c) ermittelt wird und das Steuerelement (7), zur Darstellung des virtuellen Bildes (9a, 9b, 9c) selektiv die zu der ermittelten Position der Eyebox (10a, 10b, 10c) zugehörige Rotationsposition (6a, 6b, 6c) der Bildanzeigevorrichtung (6) mittels der Verstelleinheit (14) einstellt.
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