本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的用于車輛的抬頭顯示器。

背景技術(shù)：

抬頭顯示器是可以用于通過車輛(例如客車，多用途車輛以及同樣地用于軌道車輛)中的車窗將信息投影到視野中的顯示裝置。抬頭顯示器特別地產(chǎn)生要呈現(xiàn)看起來位于車窗(例如擋風(fēng)玻璃)前面的信息的虛像。這提供了尤其對于車輛操作者的優(yōu)勢，即當(dāng)在傳統(tǒng)儀表板上顯示的情況下必須查看顯示的信息時，車輛操作者幾乎不必將目光從車輛前方的可見交通情況移開。此外，由于顯示的信息的虛像看起來位于車窗的前面，所以顯示的信息是可感知的而不用重新集中眼睛注意力。

一般來說，已知兩種主要不同類型的用于機(jī)動車輛的抬頭顯示器。一種是將由圖像生成和成像裝置產(chǎn)生的圖像投影到擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)上的抬頭顯示器，該擋風(fēng)玻璃用作反射面并將投影的圖像反射給觀看者。觀看者可以將由圖像生成和成像裝置生成的圖像感知為位于擋風(fēng)玻璃后面的如他所看到的虛構(gòu)圖像。這種抬頭顯示器例如在us5486840中描述。

另一類型的抬頭顯示器不使用擋風(fēng)玻璃作為反射面，而是使用設(shè)置在觀看者和機(jī)動車輛的擋風(fēng)玻璃之間單獨(dú)的疊像鏡屏幕，其中疊像鏡屏幕用作反射面并反射通過圖像生成和成像裝置所產(chǎn)生的圖像給觀看者，觀看者將因此所生成的圖像感知為位于疊像鏡屏幕之后——如他所觀察的——通常也位于設(shè)置在疊像鏡屏幕后面的擋風(fēng)玻璃后面的虛構(gòu)圖像。這種疊像鏡抬頭顯示器例如從jp4940850b2、jph10138794a和us5867287中是已知的。

將疊像鏡元件與擋風(fēng)玻璃通過擋風(fēng)玻璃在其內(nèi)側(cè)上具有反射式分束器涂層的事實進(jìn)行組合的抬頭顯示器在us5053755中公開。

相對于首先提到的抬頭顯示器，疊像鏡抬頭顯示器的一個總體缺點(diǎn)是：由于疊像鏡屏幕的透光性質(zhì)，觀看抬頭顯示器的人還可以通過上述疊像鏡屏幕感知到車輛的擋風(fēng)玻璃上的不期望的反射，該不期望的反射可能在例如從車輛外部入射的環(huán)境光(例如太陽光)通過諸如例如通風(fēng)槽或儀表板的邊緣的這樣的元件朝向擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)反射的情況下發(fā)生。在擋風(fēng)玻璃上的這種反射可以顯著地負(fù)面影響通過疊像鏡屏幕的觀看者感知到的視覺印象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在這種背景下，本發(fā)明基于提供一種用于車輛的抬頭顯示器的目的，該抬頭顯示器允許觀看者更好地觀察和感知由抬頭顯示器顯示的信息。

該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的抬頭顯示器來實現(xiàn)。此外，本發(fā)明的特別有利的實施例由從屬權(quán)利要求公開。

應(yīng)當(dāng)注意，在權(quán)利要求中單獨(dú)列出的特征可以以任何期望的技術(shù)上有意義的方式組合并且給出本發(fā)明另外的實施例。附圖說明還特別地結(jié)合附圖描述和說明本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明，用于車輛的抬頭顯示器具有設(shè)置在觀看者和車輛的車窗玻璃(例如擋風(fēng)玻璃)之間的疊像鏡屏幕(combinerscheibe)，該疊像鏡屏幕例如可以是玻璃或塑料屏幕。疊像鏡屏幕在疊像鏡屏幕的在觀看者的方向上面向觀看者的前側(cè)反射表面處反射由圖像生成和成像裝置生成的圖像。觀看者可以將因此生成的圖像感知為位于疊像鏡屏幕后面的虛構(gòu)圖像，如他所觀察到的。例如，觀看者可以將虛構(gòu)圖像感知為在車輛外部在疊像鏡屏幕后方幾米，優(yōu)選地大約1至10米的距離處。根據(jù)本發(fā)明，偏振濾波器附接到疊像鏡屏幕的反射表面的遠(yuǎn)離觀看者的后側(cè)。換句話說，偏振濾波器設(shè)置在觀看者觀察的反射表面的后面。

本發(fā)明基于這樣的思想，即非偏振光(例如陽光)最初從車輛外部通過車窗玻璃進(jìn)入車輛的內(nèi)部。非偏振入射光的一部分直接到達(dá)疊像鏡屏幕的后側(cè)，疊像鏡屏幕在其面向觀看者的前側(cè)(反射表面)上是反射的，但是也是透光的。由于入射光沿著從車輛外部到疊像鏡屏幕的后側(cè)上的直接路徑行進(jìn)時是非偏振的，所以該光的至少一部分可以穿過偏振濾波器——該偏振濾波器附接在遠(yuǎn)離觀看者的疊像鏡屏幕反射表面的后側(cè)——因此也通過疊像鏡屏幕，并且最終到達(dá)觀看者的眼睛。換句話說，觀看者可以根據(jù)需要感知位于疊像鏡屏幕后面車輛外部的情況，如他所看到的。此外，根據(jù)需要，駕駛員還可以利用商用偏振太陽鏡來感知位于疊像鏡屏幕后面車輛外部的情況。

然而，落入車輛內(nèi)部的非偏振光的不同部分在車輛的內(nèi)部部件處被反射，仍然是非偏振的，內(nèi)部部件是例如通常設(shè)置在疊像鏡屏幕和車窗玻璃之間在車窗玻璃的方向上的儀表板部件，在那里非偏振光相應(yīng)地又通過儀表板部件內(nèi)側(cè)和通過儀表板部件外側(cè)朝向觀看者反射。以這種方式，產(chǎn)生儀表板不同部件例如通風(fēng)槽、邊緣等的反射圖案，這被認(rèn)為是干擾的并且當(dāng)觀看者通過車窗玻璃觀察時可被觀看者感知。由于疊像鏡屏幕是透光的，因此這些反射圖案原則上可以以干擾的方式覆蓋由抬頭顯示器產(chǎn)生的圖像。干擾反射圖案在這里可以被感知為位于車窗玻璃后面(即，在車輛外部)，如觀看者所觀察到的，但是在距離觀看者比例如由抬頭顯示器產(chǎn)生的虛像明顯更近的距離處。

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在車窗玻璃的內(nèi)側(cè)和外側(cè)處反射并且以干擾方式影響疊像鏡圖像的非偏振光的主要部分在反射之后被偏振，其中在車窗玻璃處反射之后的光的p分量(平行于入射平面振蕩的光的分量)明顯更弱或完全消除。換句話說，在車窗玻璃處反射的光基本上僅具有在s方向(垂直于入射平面的方向)上振蕩的分量。附接到疊像鏡屏幕的偏振濾波器(并且由車窗玻璃反射的偏振光入射到偏振濾波器上)現(xiàn)在防止所有這種由車窗反射光穿過疊像鏡屏幕。因此，在車窗玻璃處反射的光在通過疊像鏡屏幕看時不再能被觀看者感知到，作為結(jié)果覆蓋由抬頭顯示器產(chǎn)生的虛像的干擾反射圖案顯著地較弱或甚至完全消除。

另一方面，附接到疊像鏡屏幕的偏振濾波器不影響由抬頭顯示器產(chǎn)生的圖像的可感知性，因為由圖像生成和成像裝置產(chǎn)生的圖像的沿著從圖像生成裝置到觀看者的路徑的光不需要穿過偏振濾波器，因為后者(偏振濾波器)被附接在觀看者觀看的疊像鏡屏幕的反射表面的后面。

總之，根據(jù)本發(fā)明的抬頭顯示器因此顯著地改善了由抬頭顯示器顯示的信息的可見性和可感知性。

根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施例，偏振濾波器是在p方向(平行于入射平面的方向)上偏振的濾波器。因此，入射到偏振濾波器上的光的s分量(垂直于入射平面的分量)被偏振濾波器過濾或吸收。由于在車輛的車窗玻璃處反射并到達(dá)疊像鏡屏幕的光基本上僅包括s分量，所以p偏振濾波器以期望的方式吸收由車窗玻璃反射的光。

為了實現(xiàn)由用于觀看者的抬頭顯示器產(chǎn)生的圖像的最佳可能的可感知性，根據(jù)另一有利實施例的偏振濾波器覆蓋疊像鏡屏幕的反射表面的整個后側(cè)。

本發(fā)明的另一有利實施例提供了附接在疊像鏡屏幕的后側(cè)上的偏振濾波器。該實施例的特征在于簡單且成本效益的制造。

或者，根據(jù)本發(fā)明的另一有利實施例的偏振濾波器可以附接在疊像鏡屏幕內(nèi)部。以這種方式，偏振濾波器被良好地保護(hù)免受外部影響，例如機(jī)械磨損。另外，與層壓安全玻璃的情況類似，在本實施例中的例如被配置為偏振膜的偏振濾波器可以防止疊像鏡屏幕的碎裂。

本發(fā)明的另一有利實施例規(guī)定，疊像鏡屏幕包含兩個部分屏幕，兩個部分屏幕前后設(shè)置，并且在兩個部分屏幕之間設(shè)置有偏振濾波器。換句話說，疊像鏡屏幕由通過偏振濾波器彼此連接的兩個物理上分離的部分屏幕組成。以這種方式，偏振濾波器同樣被很好地保護(hù)免受外部影響，例如機(jī)械磨損，因為它位于兩個部分屏幕之間。另外，如上所述，被配置為偏振膜的偏振濾波器同樣可以防止疊像鏡屏幕的碎裂。除了第二(附加的)部分屏幕之外，疊像鏡屏幕的制造成本也基本上相對便宜，如在先前描述的實施例變型中，其中偏振濾波器附接在疊像鏡屏幕的后側(cè)上。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，偏振濾波器被配置為楔形的形狀，例如楔形膜。這里的結(jié)果——特別是與前述實施例結(jié)合，在前述實施例中疊像鏡屏幕包括兩個部分屏幕，在兩個部分屏幕之間設(shè)置有偏振濾波器——是整個疊像鏡屏幕的楔形配置。這可以有利地用于防止由抬頭顯示器產(chǎn)生的圖像中的雙重圖像。

附圖說明

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)由下面對本發(fā)明的示例性實施例的描述得出，本發(fā)明的示例性實施例不應(yīng)被理解為是限制性的，并且下面將參照附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。在附圖中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的抬頭顯示器的示例性實施例的側(cè)視圖，該抬頭顯示器設(shè)置在車輛中；

圖2示意性地示出了來自圖1的抬頭顯示器的平面圖；以及

圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的抬頭顯示器的第二示例性實施例的平面圖。

具體實施方式

在功能方面等效的部件在各個附圖中具有相同的附圖標(biāo)記，因此它們通常也僅被描述一次。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的抬頭顯示器1的示例性實施例的側(cè)視圖，抬頭顯示器1設(shè)置在車輛中，特別是機(jī)動車輛中。圖1中的車輛僅僅通過車窗玻璃2(在這種情況下是擋風(fēng)玻璃)的圖示來表示。此外，圖1示出了設(shè)置在車窗玻璃2和觀看者3之間的抬頭顯示器1的疊像鏡屏幕4。疊像鏡屏幕4用于將由抬頭顯示器1的圖像生成和成像裝置5產(chǎn)生的圖像朝向觀看者3反射，如圖1中通過箭頭6所示，箭頭6表示由圖像生成和成像裝置5發(fā)射并在疊像鏡屏幕4處反射的光的光束路徑。觀看者3可以將由圖像生成和成像裝置5以這種方式生成的圖像感知為位于疊像鏡屏幕4后面，特別是還在車窗玻璃2后面，優(yōu)選地在大約1至10米之間的距離處的虛構(gòu)圖像。

此外，在圖1中通過箭頭7表示從外部落入車輛內(nèi)部的非偏振環(huán)境光，例如太陽光。由從外部落入車輛中并且相應(yīng)地在位于車輛內(nèi)部的部件處反射的環(huán)境光7引起的在車窗玻璃2處的反射在圖1中通過箭頭8標(biāo)記。

圖2示出了圖1的抬頭顯示器1的平面圖。圖2示出了在所示的示例性實施例中，偏振濾波器9(例如偏振膜)附接到疊像鏡屏幕4的后側(cè)10。圖2還示出了由圖像產(chǎn)生和成像裝置5(圖1所示)產(chǎn)生的圖像的光6在面向觀看者3的疊像鏡屏幕4的前側(cè)反射表面11處被朝向觀看者3反射。相應(yīng)地，偏振濾波器9附接在遠(yuǎn)離觀看者3的疊像鏡屏幕4反射表面11的后側(cè)。特別地，在圖2所示的抬頭顯示器1的示例性實施例中，偏振濾波器9覆蓋疊像鏡屏幕4的整個后側(cè)10，并且因此也覆蓋疊像鏡屏幕4反射表面11的整個后側(cè)。

觀看者3將由抬頭顯示器1的圖像生成和成像裝置5(參見圖1)生成并在反射表面11處反射的圖像6感知為圖2中所示的虛像平面12中的虛構(gòu)圖像。上述圖像平面12位于觀看者3前面大約幾米，優(yōu)選在大約1-10米之間，因此，如觀看者3所觀察到的，在車窗玻璃或擋風(fēng)玻璃2的后面并且在車輛外部。車窗玻璃反射8在第二虛像平面13中被觀看者3感知。

圖2示出了最初入射到偏振濾波器9上的非偏振環(huán)境光7隨后作為偏振環(huán)境光14在車輛內(nèi)部穿過光透射疊像鏡屏幕4，并且最終到達(dá)觀看者3以被他感知。因此，觀看者3可以根據(jù)需要如他觀察到地感知位于疊像鏡屏幕4后面并且還在車窗玻璃或擋風(fēng)玻璃2后面的情況。

然而，如上所述，車窗玻璃反射8在車窗玻璃或擋風(fēng)玻璃2處反射之后被偏振，特別是s偏振，結(jié)果車窗玻璃反射8被偏振濾波器9吸收，偏振濾波器9優(yōu)選地為p偏振濾波器。因此，車窗玻璃反射8如所期望的不穿過透光的疊像鏡屏幕4到達(dá)觀看者3。

以這種方式，對于觀看者3而言，由抬頭顯示器1呈現(xiàn)的信息的可見性和可感知性整體上得到顯著地改善。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的抬頭顯示器15的第二示例性實施例的平面圖。圖3示出了在該示例性實施例中，偏振濾波器9(特別是偏振膜)設(shè)置在疊像鏡屏幕16中。換句話說，偏振濾波器9設(shè)置在如由觀看者3看到的位于前部的疊像鏡屏幕16的部分屏幕17以及如由觀看者3看到的位于后面的疊像鏡屏幕16的部分屏幕18之間。如圖3所示的示例性實施例的疊像鏡屏幕16因此包含兩個部分屏幕17和18，兩個部分屏幕17和18前后設(shè)置，并且偏振濾波器9附接在部分屏幕17和18之間。圖3所示的抬頭顯示器15在其它方面與圖2所示的抬頭顯示器1沒有顯著不同。

在另一實施例(未示出)中，偏振濾波器9也可以完全附接在疊像鏡屏幕內(nèi)，換句話說，完全包含在疊像鏡屏幕中并由疊像鏡屏幕封閉。

已經(jīng)參照附圖中所示的示例性實施例更詳細(xì)地解釋了根據(jù)本發(fā)明的抬頭顯示器。然而，抬頭顯示器不限于這里描述的實施例，而是包括具有相同效果的其它實施例。

在優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的抬頭顯示器用于機(jī)動車輛中。

附圖標(biāo)記列表

1抬頭顯示器

2擋風(fēng)玻璃

3觀看者

4疊像鏡屏幕

5圖像生成和成像裝置

6通過4從5到3的光束路徑

7車輛外部的非偏振環(huán)境光

8車窗玻璃反射

9偏振濾波器

104的后面

114的正面或反射面

12虛像平面

13第二虛像平面

14在車內(nèi)的偏振環(huán)境光

15抬頭顯示器

16疊像鏡屏幕

17前部分屏幕

18后部分屏幕