Erweiterung einer HUD-Anzeiqe in einem Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Head-Up-Display (HUD) für ein Kraftfahrzeug oder ein anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug. Das HUD umfasst eine bildgebende Displayfläche, die in einer Oberseite einer Instrumententafel des Fahrzeugs angeordnet ist und sich in Querrichtung des Fahrzeugs entlang einer Frontscheibe erstreckt, damit ein Fahrzeuginsasse, wie ein Fahrer oder Beifahrer, beim Blick auf einen unteren Frontscheibenabschnitt die sich darin spiegelnde Displayfläche (virtuelles Displaybild) sieht. Die Erfindung richtet sich auch auf ein damit ausgestattetes Fahrzeug.

Mit einem HUD dieser Art möchte man einem Fahrer oder Beifahrer des Fahrzeugs ein durchgehendes virtuelles Bild mit Entertainment- oder fahrzeugrelevanten Bildinhalten darstellen, das sich insbesondere wie ein Panoramabild möglichst über die gesamte Breite der Frontscheibe in Querrichtung des Fahrzeugs erstrecken kann. Hierzu müsste sich die bildgebende Displayfläche entsprechend entlang der Frontscheibe erstrecken.

Dadurch, dass HUD-Anzeigen dieser Art in der Regel auf einem flachen rechteckigen Ausgangsdisplay beruhen, hat auch die gespiegelte virtuelle Displayfläche eine ähnlich flache und rechteckige Form und füllt daher nicht das volle horizontale Sichtfeld des unteren Frontscheibenabschnitts aus, der links und rechts durch die A-Säulen des Fahrzeugs begrenzt ist und deshalb eher einem auf dem Kopf stehenden Trapez entspricht. Aufgrund baulicher Gegebenheiten im Fahrzeuginnenraum und bestehender Anforderungen an das äußere Erscheinungsbild des Cockpitbereichs ist es praktisch unmöglich, die bildgebende Displayfläche so zu gestalten, dass das in der Frontscheibe gespiegelte virtuelle Displaybild einen Bogen bis hin zu den A-Säulen des Fahrzeugs zieht. In den Ecken zu den A-Säulen verbleibt daher in der Frontscheibe meist eine dreieckige Restfläche, die nicht mit Displayinhalten bespielt werden kann, weil das bildgebende Display nicht in den entsprechenden Bereich der Oberseite der Instrumententafel erweitert werden kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative und/oder verbesserte HUD-Anordnung für ein Fahrzeug anzugeben, die es ermöglicht, ein durchgehendes virtuelles Bild in der Frontscheibe darzustellen, das in Fahrzeugquerrichtung bis zu den A-Säulen reicht.

Diese Aufgabe wird durch eine erweiterte HUD-Anordnung gemäß Anspruch 1 für ein Fahrzeug sowie durch ein damit ausgestattetes Fahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Alle in den Ansprüchen und der nachfolgen Beschreibung für die HUD-Anordnung genannten weiterführenden Merkmale und Wirkungen gelten auch in Bezug auf das Fahrzeug, wie auch umgekehrt.

Gemäß einem ersten Aspekt ist eine erweiterte HUD-Anordnung für ein Fahrzeug vorgesehen. Beim Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, aber auch um ein beliebiges anderes Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug handeln. Das Fahrzeug besitzt eine Frontscheibe, eine darunter angeordnete Instrumententafel und einen von der Frontscheibe in Längsrichtung des Fahrzeugs nach vom begrenzten Insassenraum. Die Frontscheibe ist nach unten durch ihre Frontscheibenwurzel und nach links und rechts von einer jeweiligen A-Säule des Fahrzeugs begrenzt. Alle hierin verwendeten räumlichen Orientierungsbegriffe wie „horizontal“, „vertikal“, „oberhalb“, „unterhalb“, „darunter“, „links“, „rechts“, „nach vom“, „vor“ etc. beziehen sich dabei auf das übliche fahrzeugfeste kartesische Koordinatensystem mit zueinander senkrechten Längs-, Quer- und Höhenrichtungen des Fahrzeugs. Die HUD-Anordnung weist zum einen ein Head-Up-Display auf. Das Head-Up- Display umfasst eine bildgebende Displayfläche, die in einer Oberseite einer Instrumententafel des Fahrzeugs anzuordnen oder angeordnet ist, und eine Frontscheibe des Fahrzeugs, deren unterer Abschnitt zum Reflektieren oder Spiegeln des von der Displayfläche ausgehenden Displaylichts zu den Augen eines Fahrzeuginsassen ausgebildet ist, sodass er die in der Frontscheibe reflektierte oder gespiegelte Displayfläche beim Blick auf den unteren Frontscheibenabschnitt als ein virtuelles Displaybild sehen kann. Der Fahrzeuginsasse kann insbesondere ein Fahrer oder Beifahrer des Fahrzeugs sein, der beim Betrachten der HUD-Anzeige auf einem der vorderen Fahrzeugsitze sitzt.

Für das bildgebende Display ist grundsätzlich jede zum Einsatz in einem Fahrzeug geeignete Displaytechnologie verwendbar, wie beispielsweise ein LCD (Liquid Crystal Display) oder ein Waveguide-Display. Die bildgebende Displayfläche kann insbesondere eben und/oder rechteckig ausgebildet sein. Sie kann sich beispielsweise mit ihrer langen Seite über die gesamte Länge einer Frontscheibenwurzel oder zumindest einen Großteil davon erstrecken.

Zudem umfasst die HUD-Anordnung eine displayerweiternde Oberflächenbeleuchtung, die dazu ausgebildet ist, einen vorbestimmten Oberseitenabschnitt der Instrumententafel, der an die Displayfläche anschließt oder grenzt, mit sichtbarem Licht so auszuleuchten oder leuchten zu lassen, dass dieses Licht über Reflexion an der Frontscheibe zu den Augen des Fahrzeuginsassen gelangt und eine möglichst lückenlose leuchtende Erweiterung des virtuellen Displaybilds entlang der Frontscheibenfläche ergibt. Mit anderen Worten werden durch die displayerweiternde Oberflächenbeleuchtung bestimmte Flächen neben dem Ausgangsdisplay, das für die HUD-Anzeigen dient, mit sichtbarem Licht beleuchtet, so dass sich auch diese in der Frontscheibe spiegeln. Das Licht der displayerweiternde Oberflächenbeleuchtung muss im Unterschied zu dem Displaylicht des HUDs keine Informationsinhalte transportieren, es kann daher auch als „ambient light“ oder „Umgebungslicht“ bezeichnet werden. Der Effekt, der dadurch erzielbar ist, ist dass die virtuelle Bildfläche in der Frontscheibenfläche über die HUD- Anzeige hinaus erweitert werden kann, um beispielsweise auch seitlich des virtuellen Displaybilds in einem Bogen, der sich in Richtung der jeweiligen A- Säule erstreckt, zu leuchten.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der genannte Oberseitenabschnitt von einer in Querrichtung des Fahrzeugs linken und/oder rechten Seite der Displayfläche aus zur jeweiligen A-Säule hin über eine vorbestimmte Fläche. Diese Fläche ist so gewählt, dass die daraus resultierende leuchtende Erweiterung des virtuellen Displaybilds nahezu lückenlos einen gesamten Frontscheibenabschnitt ausfüllt, der zwischen der linken Seite des virtuellen Displaybilds und der linken A-Säule und/oder zwischen der rechten Seite des virtuellen Displaybilds und der rechten A-Säule liegt. Zusammen mit dem bildgebenden Display des HUDs lässt sich dadurch eine lückenlose virtuelle Fläche von A-Säule zu A-Säule ausleuchten. Die genannte Fläche ist also die eingangs erwähnte Restfläche der Verkleidung der Instrumententafel, die in den Ecken zwischen der bildgebenden Displayfläche und den A-Säulen verbleibt und nicht mit Displayinhalten bespielt werden kann, weil das bildgebende Display nicht in diesen Bereich hineinreicht. Diese Restfläche ist in der Regel weder rechteckig noch eben, was eine bildgebende Displayerweiterung in diesen Bereich besonders schwierig macht.

Gemäß einer Ausführungsform ist die displayerweiternde Oberflächenbeleuchtung so ausgebildet, dass der genannte Oberseitenabschnitt mit einer möglichst gleichmäßigen Lichtintensität ausgeleuchtet wird oder leuchtet und/oder die aus der Reflexion des genannten Lichts an der Frontscheibe resultierende leuchtende Erweiterung des virtuellen Displaybilds eine möglichst gleichmäßige Lichtintensität aufweist. Beispielsweise können hierzu Lichtquellen der displayerweiternden Oberflächenbeleuchtung möglichst uniform auf die Fläche des genannten Oberseitenabschnitts auftreffen, um einen weichen visuellen Übergang zwischen dem virtuellen Displaybild und den A-Säulen zu erzeugen. Dabei sollen die genannten Lichtquellen aber auch nicht zu weit streuen, um unerwünschte Beleuchtungen im Fahrzeug zu vermeiden und beispielsweise auch keine steil zur Frontscheibe ausgerichteten Oberseitenkanten der Instrumententafel durch Spiegelung in der Frontscheibe visuell hervorzuheben. Dies kann beispielsweise durch geeignete Blenden, Abstrahleigenschaften etc. bei den verwendeten Lichtquellen gewährleistet sein.

Alternativ hierzu kann für die leuchtende Erweiterung des virtuellen Displaybilds auch ein vorbestimmter gleichmäßiger Intensitätsabfall vorgesehen sein, beispielsweise indem die Lichtintensität mit zunehmender Entfernung von dem virtuellen Displaybild und/oder in einem an die A-Säulen des Fahrzeugs angrenzenden Randbereichen der leuchtenden Erweiterung in vorbestimmter Weise graduell abfällt. Auch dadurch kann visuell ein weicher Übergang zwischen dem virtuellen Displaybild und den A-Säulen erzielt werden.

Die displayerweiternde Oberflächenbeleuchtung kann beispielsweise eine oder mehrere von folgenden Beleuchtungseinrichtungen umfassen: eine oder mehrere hinterleuchtete Flächen, die den genannten Oberseitenabschnitt zumindest bereichsweise ausbilden. Eine hinterleuchtete Fläche dieser Art kann beispielsweise durch eine diffus lichttransmittierende Verkleidung mit darunter liegenden Lichtquellen wie Leuchtdioden (LEDs) etc. gebildet sein; eine oder mehrere Lichtquellen, die den genannten Oberseitenabschnitt zumindest bereichsweise ausleuchten, beispielsweise in Form von Leuchtdioden (LEDs); einen Projektor, der den genannten Oberseitenabschnitt zumindest bereichsweise durch Aufprojektion ausleuchtet; ein oder mehrere Displays, die den genannten Oberseitenabschnitt zumindest bereichsweise ausbilden. Da die leuchtende Erweiterung des virtuellen Displaybilds keine Informationsinhalte darstellen muss, können und sollten hierfür wesentlich einfachere und günstigere Displaytechnologien und Displaycharakteristiken verwendet werden, als beim bildgebenden Display des HUDs. Insbesondere können dabei die eine oder die mehreren Lichtquellen, die den genannten Oberseitenabschnitt zumindest bereichsweise ausleuchten, in einem vom Insassenraum abgewandten Bereich des Fahrzeuginnenraums, beispielsweise im Bereich einer Blende zum Fahrzeuginnenraum, anzuordnen oder angeordnet sein. Ähnlich kann der Projektor, der den genannten Oberseitenabschnitt zumindest bereichsweise ausleuchtet, in einem vom Insassenraum abgewandten Bereich des Fahrzeuginnenraums, beispielsweise in einem Innenspiegelbereich, anzuordnen oder angeordnet sein. Der eine oder die mehreren Displays, die den genannten Oberseitenabschnitt zumindest bereichsweise ausbilden, kann insbesondere auch mit einer unebenen/gebogenen Displayfläche und/oder schräg bezüglich der Horizontalen und/oder mit ungeraden/gebogenen Seiten ausgebildet und angeordnet sein.

Gemäß einer Ausführungsform weist die HUD-Anordnung ferner eine Farbsteuerung für die displayerweiternde Oberflächenbeleuchtung auf, um den genannten Oberseitenabschnitt mit sichtbarem Licht variierbarer Farbe auszuleuchten oder leuchten zu lassen. Dadurch kann in der leuchtenden Erweiterung des virtuellen Displaybilds beispielsweise (möglichst einfache) Farbinformation enthalten sein, die sich auf Farbpixel in einem Randbereich der bildgebenden Displayfläche bezieht.

So kann die Farbsteuerung beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Farbe dieses Lichts an eine Farbe des Displaylichts anzupassen, das jeweils aktuell von der Displayfläche oder von einem am nächsten an den betreffenden Teil des Oberseitenabschnitts liegenden Randbereich der Displayfläche ausgeht. Insbesondere kann die Farbsteuerung auch als eine ortsabhängige Farbsteuerung ausgebildet sein, die eine Erzeugung von Farbverläufen oder Teilbereichen verschiedener Farbe in der leuchtenden Erweiterung des virtuellen Displaybilds ermöglicht. In den Eckbereichen der Frontscheibe, die nicht vom virtuellen Displaybild des HllDs abgedeckt sind, würden sich ohne die vorgeschlagene displayerweiternde Oberflächenbeleuchtung die Oberflächen der Verkleidung der Instrumententafel spiegeln, insbesondere die Seitenflächen eines Grabens (das heißt einer länglichen Vertiefung oder Mulde), in dem das bildgebende Display liegt, und/oder die obere Fläche, die diesen Bereich mit der A-Säule verbindet.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst daher der ausgeleuchtete bzw. leuchtende Oberseitenabschnitt der Instrumententafel eine in Fahrzeugquerrichtung links und/oder rechts an die Displayfläche angrenzende Seitenfläche des Grabens, in dem die Displayfläche verbaut ist; und/oder eine Verbindungsfläche, die die jeweilige Seitenfläche des Grabens mit der jeweiligen A-Säule verbindet.

Dabei sind die genannten Seitenflächen des Grabens deutlich stärker bezüglich der Horizontalen geneigt als die genannten Verbindungsflächen. Der Oberseitenabschnitt kann daher beispielsweise mit einer zu der jeweiligen Neigung umgekehrt proportionalen flächenbezogenen Lichtintensität leuchten oder ausgeleuchtet sein/werden.

Insbesondere kann der hierin genannte Oberseitenabschnitt der Instrumententafel, der von der displayerweiternden Oberflächenbeleuchtung zumindest bereichsweise ausgeleuchtet wird, in seinen auszuleuchtenden Bereichen für das hierfür verwendete Licht diffus reflektierend ausgebildet sein. Dies kann insbesondere zu der oben erwähnten gleichmäßigen Ausleuchtung dieser Oberflächenbereiche beitragen.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Fahrzeug mit zueinander senkrechten Längs-, Quer- und Höhenachsen eines fahrzeugeigenen kartesischen Koordinatensystems vorgesehen. Wie weiter oben bereits erwähnt, umfasst das Fahrzeug eine Frontscheibe, die nach links und nach rechts von einer jeweiligen A-Säule des Fahrzeugs begrenzt ist, und eine darunter angeordnete Instrumententafel. Ferner umfasst das Fahrzeug eine darin integrierte oder nachträglich montierte erweiterte HUD-Anordnung wie hierin vorgestellt.

Die obigen Aspekte der Erfindung und deren Ausführungsformen und spezifische Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind schematisch. Sie können, müssen jedoch nicht als maßstabsgetreu zu verstehen sein. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 eine weitere perspektivische Ansicht eines Ausschnitts des

Fahrzeugs der Fig. 1 , die eine darin integriert erweiterte HUD- Anordnung aus einer anderen Perspektive zeigt; und

Figur 3 eine schematische Ansicht einer Frontscheibe des Fahrzeugs der Fig. 1 aus Fahrersicht mit einem darin erzeugten virtuellen Displaybild und dessen leuchtender Erweiterung in Eckbereichen an den A-Säulen durch eine displayerweiternde Oberflächenbeleuchtung.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs 1 mit einer erweiterten HUD-Anordnung 2 hierin vorgeschlagener Art. Es handelt sich in diesem Beispiel um ein Kraftfahrzeug mit einer Frontscheibe 3, die nach links und nach rechts in Fahrzeugquerrichtung von A- Säulen 4 begrenzt ist. Zwischen der Frontscheibe 3 und einem Lenkrad 5 erstreckt sich eine Oberseite 6 einer Instrumententafel des Fahrzeugs 1 .

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Fahrzeugs 1 der Fig. 1 aus einer etwas anderen Perspektive, die einen anderen Blick auf die darin integrierte erweiterte HUD-Anordnung 2 bietet. In der Oberseite 6 der Instrumententafel erstreckt sich gegenüber einem unteren Frontscheibenabschnitt 7 ein Graben 8, in dem eine bildgebende Displayfläche 9 eines Head-Up-Displays liegt. Die bildgebende Displayfläche 9 des Head-Up-Displays spiegelt sich im unteren Frontscheibenabschnitt 7, sodass einem Fahrer (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 1 beim Blick auf den unteren Frontscheibenabschnitt 7 ein virtuelles Displaybild 10 (nur in Fig. 3 gezeigt) der bildgebenden Displayfläche 9 erscheint.

Fig. 3 zeigt eine schematische Frontalansicht der Frontscheibe 3 des Fahrzeugs 1 der Fig. 1 aus Fahrersicht mit dem darin erzeugten virtuellen Displaybild 10. Da die bildgebende Displayfläche 9 rechteckig ist und der Graben 8 aus baulichen Gründen nicht bis zu den A-Säulen 4 reicht, hat auch das virtuelle Displaybild 10 einen rechteckigen Umriss. Links und rechts davon verbleiben in der Frontscheibe 3 Eckbereiche 11 , die nicht von der bildgebenden Displayfläche 9 ausgeleuchtet werden. In diesen Eckbereichen 11 spiegeln sich bei herkömmlichen HUD-Anordnungen die Oberflächen der Verkleidung der Instrumententafel, die zwischen dem Graben 8 und den A- Säulen 4 liegen. Dies sind insbesondere stark geneigte Seitenflächen 12 am linken und rechten Rand des Grabens 8 sowie die oberen Verbindungsflächen 13, die diesen Bereich mit der jeweiligen A-Säule 4 verbindet. Daher erscheinen die Eckbereiche 11 bei herkömmlichen Anordnungen deutlich dunkler als das virtuelle Displaybild 10.

Um das virtuelle Displaybild 10 in der Frontscheibenfläche bis zu den A-Säulen 4 zu erweitern, umfasst die erweiterte HUD-Anordnung 2 umfasst eine displayerweiternde Oberflächenbeleuchtung 14, die in diesem Beispiel mehrere LED-Lichtquellen 15 aufweist, von denen in Fig. 1 nur eine LED-Lichtquelle 15 beispielhaft dargestellt ist. Die displayerweiternde Oberflächenbeleuchtung 14 ist so ausgebildet und angeordnet, dass in diesem Beispiel derjenige Oberseitenabschnitt der Instrumententafel, der sich zwischen der bildgebenden Displayfläche 9 und der jeweiligen A-Säule 4 erstreckt (das heißt die Seitenflächen 12 am linken und rechten Rand des Grabens 8 sowie die oberen Verbindungsflächen 13, die diesen Bereich mit der jeweiligen A-Säule 4 verbinden) mit sichtbarem Licht der LEDs 15 gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Dabei wird die Farbe dieses Lichts an die Farbe des aktuell in der bildgebenden Displayfläche 9 erzeugten Displaylichts angepasst, um eine stimmige und gleichmäßige leuchtende Erweiterung der virtuellen Displayfläche 10 in den Eckbereichen 11 zu erzielen. Dabei sind die Lichtquellen (15) in einem vom Insassenraum abgewandten Bereich des Fahrzeuginnenraums, in Fig. 1-3 im Bereich einer Blende zum Fahrzeuginsassenraum, angeordnet.

Bezugszeichenliste

Fahrzeug erweiterte HUD-Anordnung

Frontscheibe

A-Säule

Lenkrad

Oberseite einer Instrumententafel unterer Frontscheibenabschnitt

Graben bildgebende Displayfläche eines Head-Up-Displays virtuelles Displaybild

Eckbereich

Seitenfläche des Grabens

Verbindungsfläche displayerweiternde Oberflächenbeleuchtung

Lichtquelle, insbesondere LED