影响机动车辆内部空间中光束的方法和执行该方法的机动车辆及用于这种机动车辆的镜组
阅读说明：本技术 影响机动车辆内部空间中光束的方法和执行该方法的机动车辆及用于这种机动车辆的镜组 (Method for influencing a light beam in the interior of a motor vehicle, motor vehicle for carrying out the method and mirror arrangement for such a motor vehicle ) 是由 S·弗兰克 C·克莱夫特-德比尔 K·赞德 于 2020-03-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于影响机动车辆内部空间中的光束的方法。光束在此从分配给平视显示器(200)的镜组(300、300’、300’’)的方向进入。本发明提出多种解决方案,用于提供扩展的显示可能性并同时减少由于不期望的反射引起的车辆乘员的眩目。在此,在镜组中产生光束,其中所产生的光束的一部分在镜组的区域中如此受到阻挡,使得产生特定的避开区域,反射的光束不能再进入避开区域中；或其中所产生的光束在镜组的区域中在没有反射的情况下被定向到特定的观察区域上；或其中所产生的光束在镜组的区域中受到偏振,并且从镜组射出的光束中仅还只有光束的这样经过偏振的部分射出,所述经过偏振的部分不引起或几乎不引起值得注意的反射。(The invention relates to a method for influencing a light beam in the interior of a motor vehicle. The light beam enters from the direction of a mirror group (300, 300 '') associated with the head-up display (200). The invention proposes various solutions for providing an extended display possibility and at the same time reducing the glare of the vehicle occupants due to undesired reflections. In this case, a light beam is generated in the mirror assembly, wherein a part of the generated light beam is blocked in the area of the mirror assembly in such a way that a specific escape area is generated, into which the reflected light beam can no longer enter; or wherein the generated light beam is directed onto a specific observation region in the region of the mirror group without reflection; or wherein the generated light beam is polarized in the region of the mirror group and only such polarized portions of the light beam emerge from the mirror group that cause no or hardly any noticeable reflections.)
技术领域
本发明涉及一种具有专利权利要求1前序部分特征的用于影响机动车辆内部空间中光束的方法。本发明还涉及一种用于执行该方法的机动车辆和一种用于这种机动车辆的镜组。
背景技术
从DE 10 2014 019 160 A1、DE 10 2014 019 039 A1和DE 10 2010 032 998 A1已知具有专利权利要求前序部分特征的方法。
DE 10 2014 019 160 A1因此示出了一种用于在运行机动车辆的平视显示器时减少反射的方法。具体地，所述平视显示器具有覆盖元件和用于遮蔽环境光的经过偏转的光束的遮蔽元件。控制装置确定经过偏转的光束的光路，检测所述遮蔽元件的当前位置和定向，并确定车辆乘员视点周围的经过偏转的光束应当避开的区域。如果经过偏转的光束穿过所述应当避开的区域，则所述控制装置产生控制信号以设置所述遮蔽元件的如下位置，在该位置处经过偏转的光束受到遮蔽。
DE 10 2014 019 039 A1描述了一种用于机动车辆的平视显示器，其具有透明盖片和用于将图像投影到投影面上的投影单元。所述投影面位于机动车辆的挡风玻璃上。所述盖片被设计用于，由投影单元偏转从外部落到显示设备上的外来光（例如太阳光）。此外，所述盖片被设计成使得从外部落到该盖片上的光偏转到吸收片的吸收面上。在吸收面处存在太阳能电池装置。
最后，从DE 10 2010 032 998 A1中得知一种用于机动车辆的平视显示器，通过该平视显示器同样能够将待显示的图像投影到挡风玻璃上。所述平视显示器的投影装置具有指向挡风玻璃的半透明盖，该半透明盖被构造为，将从外部入射到所述半透明盖上的外来光反射到吸收体表面上。其中所述吸收体表面由挡风玻璃内侧的涂层形成。
发明内容
本发明所基于的任务在于提供一种用于影响机动车辆内部空间中光束的方法，利用该方法一方面可以为车辆乘员实现扩展的显示可能性，然而尽管扩展了显示可能性同时还利用该方法将通过光束的反射引起的眩目保持在限度内。
本发明所基于的任务还在于提供一种用于执行该方法的机动车辆。最后，还应当利用本发明提供一种适用于安装在这种机动车辆中的镜组。
本任务通过具有专利权利要求1的特征的方法、具有权利要求6的特征的机动车辆和具有专利权利要求8的特征的镜组来解决。本发明的有利构造或扩展可以从各个从属权利要求中得出。
结合平视显示器，镜组特别是用于保护车辆乘员免受不期望的反射。例如，这种反射可以通过如下阳光辐射而产生，所述阳光辐射在所述平视显示器的覆盖件上和/或挡风玻璃上被反射并落入车辆乘员眼睛中。所述平视显示器的覆盖件在此是这样弯曲的，使得从外面落到所述覆盖件上的光束总是落到所述镜组上。镜组内侧大多被构造为黑色亚光，以吸收入射光。因此，所述镜组用作针对入射光的光阱。
本发明首先基于一种用于影响机动车辆内部空间中的光束的方法。所述光束在此从分配给平视显示器的镜组的方向而来并进入所述内部空间中。
根据本发明，该方法现在被构造为在镜组中产生所述光束，
•其中所产生的光束的一部分在所述镜组的区域中受到阻挡。这如此进行：产生特定的避开区域，在所述镜组中产生并在挡风玻璃上和/或在所述平视显示器的覆盖件上反射的光束不能再进入所述避开区域中，或
•其中所产生的光束在所述镜组的区域中被定向。所述如此进行：所述光束只能进入特定的视线范围内而不会在挡风玻璃上和/或所述平视显示器的覆盖件上反射，或
•其中所产生的光束在所述镜组的区域中被偏振。所述光束的偏振如此进行：只有光束的这样的经过偏振的部分仍从所述镜组射出，所述经过偏振的部分在反射面、例如机动车辆的挡风玻璃和/或所述平视显示器的透光覆盖件上没有被反射或几乎没有被反射而是被透过。
通过上述这些替代性方法，可以显著减少由于光束在挡风玻璃上和/或平视显示器的覆盖件上的反射而引起的车辆乘员的眩目，特别是前排车辆乘员的眩目。
上面提到的避开区域优选地作为围绕前排车辆乘员的视点的半径而形成。这种避开区域可以是例如大约20厘米。可以类似地形成上述视线范围。
在该方法的扩展中，建议光束在镜组的区域中被如此定向，使得在垂直平面中观察时，产生具有约为10度至约18度、优选地大约12度至大约16度范围的光锥。特别优选地形成大约14度的光锥。
通过这种构造可以确保不会或几乎不会出现车辆乘员的眩目。
在此适宜的是，所形成的光锥具有如下亮度分布，在该亮度分布情况下在主辐射方向的轴上的亮度最大并且亮度朝着主辐射方向的两侧连续下降。特别是建议，在主辐射方向的两侧大约6度至8度范围内的、优选地在大约7度范围内的亮度仅还在亮度最大值的九分之一至十一分之一的范围内，优选地在十分之一的范围内。
由于如此产生的特别大幅度的亮度下降可以显著减少由于在主辐射方向之外延伸的光束而出现的反射。但是，即使还是出现所述反射，由于主辐射方向之外仅还较低的亮度而使得该反射保持几乎不可见。
如开头所述，还应当使用本发明提供一种用于执行根据本发明的方法的机动车辆。这样的机动车辆具有挡风玻璃和至少一个布置在所述挡风玻璃下方并且分配给平视显示器的镜组。
根据本发明，在所述镜组中布置至少一个如下显示设备，所述显示设备在所述镜组的纵向方向上延伸。优选地，所述显示设备经所述镜组的整个长度或几乎整个长度而延伸。能够由所述显示设备朝着所述机动车辆内部空间的方向输出光束，
•其中所述镜组在其面向内部空间的前侧具有如下凹槽，所述凹槽大致在所述镜组的纵向方向上延伸。所述显示设备的光出射面被如此嵌入到所述凹槽中，使得所述光出射面相对于所述凹槽的前边界线、也就是面向车辆乘员（例如驾驶员）的边界线以一定距离而后缩，或
•其中所述显示设备具有定向光学器件。使用所述定向光学器件能够对由所述显示设备输出的光束如此定向，使得所述光束能够在没有在挡风玻璃上和/或平视显示器的覆盖件上反射的情况下到达前排车辆乘员视点周围的特定视线范围，或
•其中所述显示设备配备有偏振滤光器。由此通过所述显示设备产生的光束可以在镜组的区域中如此被偏振，使得只有光束的这样的经过偏振的部分仍从所述镜组射出，所述经过偏振的部分在反射面、例如挡风玻璃和/或所述平视显示器的透光覆盖件上没有被反射或几乎没有被反射而是被透过。
如果根据扩展方案的镜组在机动车辆中占据挡风玻璃宽度的至少大部分，则针对如下方面创建了前提条件：能够给车辆乘员提供独特的显示设备。
最后，还应当利用本发明保护一种镜组，所述镜组能够安装在这种机动车辆中并且能够于执行根据本发明的方法。
这种镜组的特征在于在所述镜组的纵向方向上延伸的显示设备，
•其中所述显示设备的光出射面被嵌入到凹槽中，使得所述光出射面相对于凹槽的前边界线以一定距离而后缩，其中所述前边界线因此面对车辆乘员、诸如驾驶员或副驾驶员，或
•其中所述显示设备具有定向光学器件，利用所述定向光学器件而使得能够由显示设备输出的光束能够在特定光锥中射出，或
•其中所述显示设备配备有偏振滤光器。
优选地，所述显示设备经所述镜组的整个长度或几乎整个长度而延伸。
根据本发明构思的另一构造方案，所述凹槽构造成间隙状。一方面，这有助于在激活显示设备时的原始光效果，另一方面，这有助于更容易阻挡不期望的光束。
在镜组的适宜扩展中，所述凹槽的横截面构造为U形。所述凹槽具有第一壁、第二壁和底部，其中所述底部由所述显示设备的光出射面形成。
因此由于这种设计方案而形成如下凹槽，所述凹槽的横截面被清楚地限定，即所述凹槽具有明确限定的角或边。由此使得明显更容易设置期望的光路。
本发明的优选实施例在附图中示出并且在下面的描述中基于附图得到更详细的解释。由此也使本发明还有的其他优点变得清楚。即使在不同的图中，相同的附图标记也涉及相同的、类似的或功能相同的部件。在此，即使不进行重复描述或参考，也可以实现对应或类似的特性和优点。这些图并非或至少并非总是完全符合比例的。在一些图中，比例或距离可以被夸大地示出，以便能够更清楚地强调实施例的特征。
附图说明
分别示意性地：
图1从上方示出了在挡风玻璃区域中根据本发明设计的机动车辆的一部分，
图2示出了根据图1中的截面分布II的截面图，其中包括了替代性构造的镜组，
图3示出了根据图2a的细节III的细节图，以及
图4示出了在图2b中产生的光锥的可能亮度分布。
具体实施方式
首先参考图1和图2a。
可以在挡风玻璃400的区域中看到机动车辆K。机动车辆K配备有所谓的平视显示器（HUD）200，该平视显示器在本实施例中经机动车辆K或挡风玻璃400的宽度B的大部分而延伸。
平视显示器200用于朝着挡风玻璃400的方向或在挡风玻璃400上投影信息。为此，平视显示器200具有安置在壳体203中的投影装置204，该投影装置向上被透光的、优选透明的覆盖件201覆盖。此外还存在用于相对于车辆乘员覆盖平视显示器200的遮罩202。平视显示器200嵌入到仪表板100中。
平视显示器200被分配有镜组300，所述镜组布置在平视显示器200的前面并且与挡风玻璃400直接相邻。
覆盖件201构造得弯曲，并且除了保护平视显示器200的内部之外还用于将落到覆盖件201上的外来光（例如阳光）朝着镜组300的方向引导。镜组300几乎完全吸收该光，因此镜组300被构造为镜阱。镜组300本身以纵向方向LR经挡风玻璃400的整个或几乎整个宽度B而延伸。
对前排车辆乘员（例如车辆驾驶员）仅示出了一个视点500。还可以看出，在镜组300的面向车辆乘员的前侧301中安置有间隙形式的凹槽303。
间隙形式的凹槽303又在镜组300的纵向方向LR上经镜组300的整个或几乎整个长度而延伸。凹槽303布置在被嵌入到镜组300中的显示设备305的区域中，或者也是显示设备305的组成部分。
通过多个水平并排布置的发光装置302可以将信息例如以动画的形式传达给车辆乘员，这些发光装置优选构造为发光二极管。没有更详细地示出用于对发光装置302进行相应操控的装置。可以根据机动车辆K的特定行驶和运行状态进行所述操控。
示例性地示出了由显示设备305或其发光装置302产生或能够产生的光束L1、L2和L3。这些光束从显示设备305出发，特别是从间隙形式的凹槽303出发朝着机动车辆K的内部空间I的方向行进。
因此，光束L3表示直接落到视点500上的光束，这因此对于车辆乘员而言意味着：到显示设备305上的直接视线。而这是所期望的。
光束L1表示在挡风玻璃400上被反照一次然后作为反射光束L1'朝着车辆乘员的方向继续行进的光束。光束L2表示首先在覆盖件201上朝着挡风玻璃400的方向被反射、然后在挡风玻璃400上再次被反射并且最后继续朝着车辆乘员的方向作为经多次反照或反射的光束L2'而延伸的光束。并不期望有这样的经单次或多次反射的光束进入到车辆乘员的视点中。
因此，间隙状凹槽303被构造成使得这种不期望的光路不能进入到车辆乘员的视点500周围的避开区域501中并使车辆乘员眩目。光束L1'和L2'的光路在此正好表示了其他光束不能进入避开区域501的边界。
因此，本技术方案并非特别用于完全避免不期望的单次和多次反射。而是利用该解决方案应当仅限制在显示设备305中产生的光束的在没有间隙状凹槽303情况下会落入到避开区域501中的那些反射。
基于图3以横截面更详细地示出了间隙状凹槽303周围的镜组300的区域。凹槽303从前侧301水平地朝着镜组300的方向延伸。特别地，间隙状凹槽303的横截面被构造为矩形或U形，其具有上壁308、下壁309和凹槽303的底部310。
在本解决方案中，凹槽303的底部310由仅示意性表示的显示设备305的光出射面311形成。因此，光出射面311相对于凹槽303的前侧301或前边界线312、313以距离a1而后缩并且因此嵌入镜组300中。间隙状凹槽303的高度，即壁308和309之间的距离a2，应当被分配为使得光出射面311对于车辆乘员仍然足够可见。例如，距离a2可以是几毫米。在此，距离a1被设置或优化为使得具有所述单次和多次反射的落入内部空间I的光路不能落入所述避开区域501中。
此外，壁308、309以及凹槽303的底部310以及镜组300本身由深色的、无光泽的材料制成或对应地涂层，以将反射限制到最小。
现在起，基于图2b描述替代解决方案，其中机动车辆K与之前的解决方案不同地配备有镜组300'。与镜组300不同，镜组300'没有配备间隙，而是显示设备305配备有在发光装置302下游连接的定向光学器件304。
通过定向光学器件304而使从显示设备305发出的光束L朝着视线范围502的方向被定向。特别地，通过优选地由多个透镜和/或准直器组成的多级定向光学器件产生光锥600，光锥600对于主辐射方向601的所有侧分别具有优选大约7度的辐射角α。在此，主辐射方向601大致对准车辆乘员的具有平均尺寸的视点500。通过光锥600的大约14度的整个角度范围，可以对所述视线范围502很好地成像。
如基于图4所示，光锥600具有大幅度的亮度下降。因此，绘制在辐射角α上的亮度LD。光锥600具有亮度分布LDV，该亮度分布在0度的辐射角α的情况下，即在主辐射方向601上具有其最大值。
在与主辐射方向601 偏离了5度的辐射角α的情况下，亮度LD就已经下降到明显低于亮度LD的最大值，并且在与主辐射方向601偏离了大约7度的辐射角α的情况下，亮度LD就已经下降到小于最大亮度LD的十分之一。由于这样大幅度的亮度下降，在光锥600的外部虽然也发生光束的反射，但是由于极低的亮度，这些反射对于车辆乘员来说几乎是不能察觉的。
最后还应当基于图2c描述其他的解决方案。在该解决方案中，机动车辆K具有镜组300''。与首先提出的解决方案的镜组300不同，镜组300''不具有间隙状凹槽，而是配备有显示设备305，该显示设备具有带有偏振滤光器307的光出射面306。
应注意的是，镜组300'的显示设备305以及镜组300''的显示设备305均具有光出射面，该光出射面与镜组300的光出射面311一样被构造为线状或条状并在镜组的纵向方向LR上水平延伸。
在镜组300''的情况下，光出射面306附加地覆盖有偏振滤光器307。偏振滤光器307可以被构造为例如薄膜状并且粘接到光出射面306上。
偏振滤光器307现在导致：由发光装置302产生的光束如此被过滤，使得所述光束仅还具有偏振部分。并且确切地说，通过偏振滤光器307而透过所产生的光束中的仅仅如下偏振部分，该偏振部分在反射面处不被反射或几乎不被反射而是被透过。
因此在该图中示例性地示出了由偏振滤光器307过滤的两个光束L4和L5。光束L4和L5被如此过滤，使得当入射到挡风玻璃400上时（光束L4）或入射到覆盖件201上时（光束L5）这些光束基本上没有反射地穿过反射面。光束的剩余反射部分（参见L4'和L5'）是这样小的，以使得所述剩余反射部分在入射到车辆乘员的视点500上时不再被觉得是干扰性的。
附图标记列表
100 仪表盘
200 平视显示器（HUD）
201 覆盖件
202 遮罩
203 壳体
204 投影装置
300、300'、300'' 镜组
301 前侧
302 发光装置
303 间隙状凹槽
304 定向光学器件
305 显示设备
306 光出射面
307 偏振滤光器
308 壁
309 壁
310 底部
311 光出射面
312 分界线
313 分界线
400 挡风玻璃
500 视点
501 避开区域
502 视线范围
600 光锥
601 主辐射方向
a1、a2 距离
B 宽度
I 内部空间
K 机动车辆
L 光束
L1-L3 光束
L1'、L2' 反射光束
L4、L5 经过过滤的光束
L4'、L5' 经过过滤的光束的反射部分
LD 亮度
LDV 亮度分布
LR 纵向方向
α 辐射角。