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Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung
für den
Einsatz in einem Fahrzeug und insbesondere eine Anzeigevorrichtung
für den
Einsatz in einem Fahrzeug, durch die ein Überlagerungsbild, das auf einer
Anzeigequelle angezeigt ist, auf eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs
projiziert wird, so dass ein Fahrer den Vordergrund von dem Fahrzeug, der
durch die Windschutzscheibe sichtbar ist, zusammen mit einem virtuellen
Bild des Überlagerungsbildes,
welches dem Vordergrund überlagert
ist, sehen kann.
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Mit der Zunahme und Diversifikation
von Information, die von einem Fahrer während einer Fahrt benötigt wird,
ist in jüngster
Zeit eine Projektionsanzeigeeinheit herangezogen worden, welche
als Head-Up-Display bezeichnet wird, so dass Informationen, die
wegen Platzmangels nicht in einem Messinstrument angezeigt werden
können,
auf einer Windschutzscheibe als ein virtuelles Bild angezeigt werden,
wobei der Fahrer den Vordergrund des Fahrzeugs durch die Windschutzscheibe
zusammen mit dem virtuellen Bild, welches dem Vordergrund überlagert
ist, sehen kann.
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Weil eine Windschutzscheibe, auf
die ein Bild von einer Bildquelle projiziert ist, keine plane Oberfläche hat
und die Wölbung
und der Neigungswinkel relativ zur horizontalen Ebene (oder vertikalen Ebene)
in Abhängigkeit
von der Position auf der Windschutzscheibe unterschiedlich sind,
ist daher in einer solchen Projektionsanzeigeeinheit das auf die Windschutzscheibe
projizierte virtuelle Bild verzerrt, wodurch die Sichtbarkeit des
virtuellen Bildes beeinflusst wird.
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Um das oben beschriebene Problem
zu lösen,
ist die Korrektur der Verzerrung des auf eine Windschutzscheibe
projizierten virtuellen Bildes vorgeschlagen worden, indem ein optisches
Element verwendet wird oder die Anzeige gesteuert wird, wie zum
Beispiel in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung
H3-113413 und H4-283790 offenbart.
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In
DE 44 09 398 C2 ist ein Head-Up-Display-System
offenbart für
die Verwendung in einem Motorfahrzeug mit einer gekrümmten Frontscheibe, einer
in der gekrümmten
Frontscheibe gebildeten reflektierenden Fläche, einer Bildinformation,
einem Projektor zum Projizieren der Bildinformation, wobei die vom
Projektor projizierte Bildinformation von der reflektierenden Fläche in eine
Richtung reflektiert wird, in der das Augenpaar einer in dem Motorfahrzeug
fahrenden Person vorhanden ist, um die Bildinformation vor der Frontscheibe
darzustellen, und einen am Projektor befestigten Mittelspiegel,
der die Bildinformation zur reflektierenden Fläche reflektiert, wobei der
Mittelspiegel einen Bereich der parabolischen, reflektierenden Fläche im Abstand
von einer Hauptachse eines parabolischen Spiegels enthält.
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In
EP 321 149 A2 ist ein Head-Up-Display für eine gekrümmte Windschutzscheibe
offenbart, aufweisend: Mittel zum Produzieren eines Lichtstrahls, welcher
von einer Anzeige gebildet wird, wobei der Lichtstrahl angeordnet
ist, um durch Reflektion in der Windschutzscheibe gesehen zu werden,
und transmissions-holographische Mittel im Pfad des Lichtstrahls
vor der Reflektion an der Windschutzscheibe, um eine Verzerrung
zu korrigieren, welche bei der Reflektion produziert wird.
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Diese Vorschläge berücksichtigen jedoch nicht die
folgende Situation: Eine Sitzposition und ein Körperbau eines Fahrers ändern sich
in Abhängigkeit vom
Fahrer, was dazu führt,
dass eine Position auf der Windschutzscheibe, die vom Augenpunkt aus
gesehen werden soll, nicht als eine spezifische Position bestimmt
werden kann, und der Gehalt oder Grad der Verzerrung eines virtuellen
Bildes, das auf der Windschutzscheibe gesehen werden soll, ändert sich
in Abhängigkeit
von der Form der Windschutzscheibe, die sich in Abhängigkeit
vom Fahrzeugtyp ändern kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Anzeigevorrichtung zu schaffen, mit welcher in einfacher Weise,
mit geringer Fehleranfälligkeit
und großer
Variabilität
ein anzuzeigendes Bild auf die Windschutzscheibe eines Fahrzeugs
so projizierbar ist, dass der Fahrer das anzuzeigende Bild als virtuelles
Bild verzerrungsfrei durch die Windschutzscheibe zusammen mit dem
durch die Windschutzscheibe sichtbaren Vordergrund sehen kann.
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Die Anzeigevorrichtung ist auch vorteilhaft, wenn
Sitzposition und Körperbau
des Fahrers sich in Abhängigkeit
vom Fahrer ändern,
was dazu führt, dass
eine Position auf der Windschutzscheibe, die vom Augenpunkt aus
gesehen werden soll, bei einer spezifischen Position nicht bestimmt
werden kann, und wenn der Gehalt oder Grad der Verzerrung eines auf
der Windschutzscheibe zu sehenden virtuellen Bildes sich in Abhängigkeit
von der Form der Windschutzscheibe ändert, welche sich in Abhängigkeit vom
Fahrzeugtyp ändert.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch
die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 1 gelöst. Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird in dem abhängigen Anspruch
beschrieben.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand
von Ausführungsbeispielen
mit Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht, die eine prinzipielle Anordnung einer Anzeigevorrichtung
für den
Gebrauch in einem Fahrzeug nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung darstellt,
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2 eine
Ansicht, die eine Windschutzscheibe, auf welche ein Bildlicht von
einer Anzeigeeinheit in 1 eingestrahlt
wird, und die Umgebung der Windschutzscheibe darstellt,
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3 ein
Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau der Steuereinheit in 1 darstellt,
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4 ein
Flussdiagramm, das einen Programmablauf darstellt, den die CPU die
Digitaldatensteuerung in der Hochgeschwindigkeits-Digitaldaten-Konversionseinheit
in 3 in Übereinstimmung mit
einem Verarbeitungsprogramm, das im ROM gespeichert ist, ausführen lässt.
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5 ein
Bild der Information eines Instrumentes, in dem das Bildsignal erzeugt
wird, um auf die in 1 dargestellte
Windschutzscheibe projiziert zu werden.
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6 ein
virtuelles Bild eines inversen Überlagerungsbildes,
welches auf der Windschutzscheibe gesehen werden soll, wenn das
in 5 gezeigte visuelle
Bild auf der Anzeigeeinheit in 1 angezeigt ist,
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7 ein
inverses Überlagerungsbild,
das auf der Anzeigeeinheit in 1 angezeigt
ist, so dass ein Bild ohne Verzerrung wie ein in 5 gezeigtes Bild auf der Windschutzscheibe
als ein virtuelles Bild gesehen werden kann,
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8 ein
Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau der Steuereinheit in
der Anzeigevorrichtung für
den Einsatz in einem Fahrzeug nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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9 ein
Flussdiagramm, das einen Programmablauf darstellt, den die CPU die
Digitaldatensteuerung in der Hochgeschwindigkeits-Digitaldaten-Konversionseinheit
in 8 in Übereinstimmung mit
einem Verarbeitungsprogramm, das im ROM gespeichert ist, ausführen lässt.
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10 ein
Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau der Steuereinheit in
der Anzeigevorrichtung für
den Einsatz in einem Fahrzeug nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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11 ein
Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau der Steuereinheit in
der Anzeigevorrichtung für
den Einsatz in einem Fahrzeug nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht, die eine prinzipielle Anordnung einer
Anzeigevorrichtung für
den Gebrauch in einem Fahrzeug nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung darstellt. Die Anzeigevorrichtung weist eine Anzeigeeinheit 5,
die in einem Armaturenbrett 1 aufgenommen ist, und eine
Steuereinheit 7 zur Steuerung des Inhaltes des auf der
Anzeigeeinheit 5 angezeigten Bildes auf.
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Die Anzeigeeinheit 5 ist
zum Beispiel eine Eigenlichtvorrichtung (wie eine Feldemissionsanzeige, Fluoreszenzanzeigeröhre und
Elektrolumineszenzanzeige) und Flüssigkristallanzeige mit Hintergrundlicht.
Die Anzeigeeinheit 5 zeigt leuchtend ein inverses Überlagerungsbild
(nicht in der Figur gezeigt) von zusätzlichen Informationen, die
für die
Fahrt benötigt werden,
wie die Information für
die Fahrtrichtung durch ein Navigationssystem und die Fahrgeschwindigkeit,
auf einer Anzeigeoberfläche 5a an,
welche nach oben gerichtet angeordnet ist, wobei die Oberseite des Überlagerungsbildes
zur Fahrzeugrückseite
und die Unterseite des Überlagerungsbildes
zur Fahrzeugvorderseite hin angeordnet ist.
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Wie in 2 gezeigt,
wird ein Licht des auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigten
inversen Überlagerungsbildes
auf eine nichtplane Windschutzscheibe 3 projiziert, welche
oberhalb des Armaturenbrettes 1 angeordnet ist, wobei das
Licht durch eine Öffnung 1b dringt,
die auf einer oberen Oberfläche 1a des
Armaturenbrettes 1 ausgebildet ist, wodurch der durch die
Windschutzscheibe 3 sichtbare Vordergrund und ein virtuelles
Bild S des auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigten inversen Überlagerungsbildes
zusammen vom Augenpunkt I eines Fahrzeugfahrers aus gesehen werden.
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Wie in 3 gezeigt,
weist die Steuereinheit 7 auf:
- – ein Signaleingabegerät 9,
in welches ein Signal eingegeben wird von einem von einem Fahrer
benötigten
Bild, das von einer Instrumenteninformation gesehen werden soll
(d.h. eine Information, die von einem Instrument angezeigt wird)
wie zum Beispiel Fahrgeschwindigkeit, Motordrehzahl, Restkraftstoffmenge
und Kühlwassertemperatur, wobei
diese Informationen in einer Instrumenteninformations-Erzeugungseinheit
(nicht in der Figur dargestellt) erzeugt werden auf der Basis von mittels
unterschiedlicher Sensoren (nicht in der Figur gezeigt) im Fahrzeug
detektierten Ergebnissen;
- – ein
Synchronisationssignal-Trennschaltkreis 10 zum Trennen
eines Synchronisationssignals von den Bildsignalen, welche dem Signaleingabegerät 9 zugeführt werden;
- – ein
Analog/Digital(A/D)-Wandler 11, um jeden Pixelwert des dem Signaleingabegerät 9 zugeführten Bildsignaleingangs
vom analogen in den digitalen Wert zu wandeln, wobei mit dem Wert begonnen
wird, der einen niedrigen Koordinatenwert aufweist; und
- – eine
Hochgeschwindigkeits-Digitaldaten-Konversionseinheit (nachfolgend Konversionseinheit) 13 für die Verarbeitung
eines digitalen Bildsignals, in das jeder Pixelwert im A/D-Wandler
11 A/D-konvertiert ist.
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Die Steuereinheit 7 weist
ferner auf:
- – ein externes (d.h. nicht
auf der Platine angeordnetes) ROM 15 (entspricht dem Haltemittel),
welches eine Koordinaten-Konversionstabelle
vorsieht, die für
die Verarbeitung des digitalen Bildsignals durch die Konversionseinheit 13 benötigt wird;
- – ein
externes (nicht auf der Platine angeordnetes) RAM 17 als
ein Videorahmenspeicher, um vorläufig
jeden Pixelwert des digitalen Bildsignals zu speichern, das durch
die Konversionseinheit 13 verarbeitet wird;
- – einen
D/A-Wandler 19, um jeden Pixelwert des verarbeiteten digitalen Bildsignals,
welches vom externen RAM 17 durch die Konversionseinheit 13 ausgelesen
wird, vom digitalen in den analogen Wert zu wandeln, wobei mit dem
Wert begonnen wird, der einen niedrigen Koordinatenwert aufweist;
und
- – ein
Signalausgabegerät 21,
um das verarbeitete analoge Bildsignal, in welches jeder Pixelwert vom
D/A-Wandler 19 D/A-konvertiert
wird, zur Anzeigeeinheit 5 als das Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes
auszugeben.
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Im externen ROM 15 ist die
Koordinaten-Konversionstabelle hinterlegt, in welche der Koordinatenwert
jedes Pixels des Bildsignals von dem zu sehenden Bild, welcher in
das Signaleisgabegerät eingegeben
wird, in Beziehung steht mit dem korrespondierenden Koordinatenwert
des Bildsignals des inversen Überlagerungsbildes,
welches vom Signalausgabegerät
ausgegeben wird.
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Wenn der Fahrer die Windschutzscheibe 3 vom
Augenpunkt I als eine Standardposition aus sieht, verzerrt die Koordinaten-Konversionstabelle
im voraus das inverse Überlagerungsbild,
welches auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigt ist, mit einem
Verzerrmuster, welches berücksichtigt:
eine Positionsbeziehung zwischen der Augenposition I und der Windschutzscheibe 3,
Wölbungen
der Windschutzscheibe 3 in ihrer horizontalen und vertikalen
Richtung, und einen Neigungswinkel der Windschutzscheibe 3 relativ
zur horizontalen Ebene (oder vertikalen Ebene), so dass das virtuelle
Bild des Überlagerungsbildes, welches
auf der Windschutzscheibe 3 gesehen werden soll, als ein
virtuelles Bild ohne Verzerrung gesehen werden kann.
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Wird beispielsweise angenommen, dass
das Bild, das gesehen werden soll und vom Bildsignal, welches in
das Signaleingabegerät 9 eingegeben wird,
indiziert ist, ein Gitter ist, in dem eine Mehrzahl von longitudinalen
und lateralen geraden Linien sich miteinander schneiden, werden
im externen ROM 15 Koordinatenwerte der Pixel, korrespondierend
zu den vier Ecken des Gitters, und Schnittpunkte jeder longitudinalen
oder lateralen geraden Linie im folgenden Fall (A) und Fall (B)
gespeichert, welche untereinander eine Beziehung aufweisen: Im Fall
(A) ist das Gitter, so wie es ist, auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigt;
und im Fall (B) ist ein Gitter, das in die umgekehrte Richtung zu
der Richtung verzerrt ist, in der das Gitter durch Projektion auf
die Windschutzscheibe 3 verzerrt ist, auf der Anzeigeoberfläche 5a der Anzeigeeinheit 5 angezeigt,
so dass das Bild des Gitters, das auf der Windschutzscheibe 3 von
der Augenposition aus gesehen werden soll, nicht verzerrt ist.
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Die Konversionseinheit 13 weist
auf:
- – eine
Digitaldatensteuerung (nachfolgend DDC) 13a für schnelle
Koordinaten-Konversionsverarbeitung, die von einem anwenderspezifischen
integrierten Schaltkreis (ASIC) gebildet wird;
- – ein
RAM 13b, um einen Arbeitsbereich zu schaffen, der für schnelle
Koordinaten-Konversionsverarbeitung durch den DDC 13a erforderlich
ist;
- – ein
ROM 13c, in dem ein Verarbeitungsprogramm installiert ist,
welches ausgeführt
wird, um den DDC 13a zu veranlassen, die schnelle Koordinaten-Konversionsverarbeitung
auszuführen; und
- – eine
CPU 13d, um eine Zugangssteuerung des DDC 13a auszuführen bezüglich des
Synchronisationssignal-Trennschaltkreises 10,
der an dem DDC angeschlossen werden soll, des A/D-Wandlers 11,
des externen ROM 15, des externen RAM 17 und des
D/A-Wandlers 19.
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4 ist
ein Flussdiagramm der Verarbeitung, die vom DDC 13a nach
einem im ROM 13c installierten Verarbeitungsprogramm ausgeführt wird.
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Durch Verwendung eines Synchronisationssignals
des in das Signaleingabegerät 9 eingegebenen
Bildsignals von dem zu sehenden Bild, welches Synchronisationssignal
vom Synchronisationssignal-Trennschaltkreis 10 eingegeben
wird, als ein Abtast-Takt, wird ein korrespondierender Koordinatenwert
im Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes, welcher
in der Koordinaten-Konversionstabelle,
die im externen ROM 15 installiert ist, in Bezug steht
mit einem Koordinatenwert jedes Pixels im Bildsignal des zu sehenden
Bildes, einer nach dem anderen ausgelesen, wobei mit einem begonnen
wird, der mit einem niedrigen Koordinatenwert im Bildsignal des zu
sehenden Bildes in Bezug steht (Schritt S1).
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Dann werden Daten bei einer Videorahmenposition
des Koordinatenwertes im Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes,
welcher vom externen ROM 15 im Schritt S1 ausgelesen ist,
aus dem externen RAM 17 in Daten des Pixels des digitalen
Bildsignals, das vom A/D-Wandler 11 in dieser Zeit eingebracht ist, überschrieben
(Schritt S3). Dann wird bezüglich
der Pixeldaten einer Bildebene des digitalen Bildsignals, das vom
A/D-Wandler 11 eingebracht ist, abgefragt, ob ein Überschreiben
der Videorahmendaten im externen RAM 17 abgeschlossen ist
oder nicht (Schritt S5).
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Wenn es nicht abgeschlossen ist (N
bei Schritt S5), beginnt die Verarbeitung wieder bei Schritt S1,
andererseits, wenn es abgeschlossen ist (Y bei Schritt S5), werden
die im Videorahmen des externen RAM 17 gespeicherten Pixeldaten
für den Inhalt
einer Bildebene ausgelesen, wobei mit dem korrespondierenden Pixel
begonnen wird, welcher einen niedrigen Koordinatenwert im Bildsignal
des inversen Überlagerungsbildes
aufweist, und zum D/A-Wandler 19 ausgegeben (Schritt S7), und anschließend kehrt
die Verarbeitung zu Schritt S1 zurück.
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In der ersten bevorzugten Ausführungsform korrespondiert
eine Reihe von Signalverarbeitungen, die von der Konversionseinheit 13 nach
dem Flussdiagramm in 4 ausgeführt werden,
mit der Verarbeitung, die vom Signalerzeugungsmittel ausgeführt werden,
die im Anspruch beschrieben sind. Die Konversionseinheit 13 und
das externe ROM 15 bilden das Bildverzerrungs-Erzeugungsmittel,
das im Anspruch beschrieben ist.
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Nachfolgend ist der Betrieb der Anzeigevorrichtung
für den
Einsatz in einem Fahrzeug nach der ersten Ausführungsform der Erfindung erklärt.
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Wenn in der Anzeigevorrichtung für den Einsatz
in einem Fahrzeug nach der ersten Ausführungsform ein Bild einer zu
sehenden Instrumenteninformation auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigt
ist, dringt ihr Licht durch eine Öffnung 1b, die in
der oberen Oberfläche 1a des
Armaturenbrettes 1 gebildet ist, und strahlt auf eine Windschutzscheibe 3,
die oberhalb des Armaturenbrettes angeordnet ist, wodurch ein virtuelles
Bild des Überlagerungsbildes
auf der Windschutzscheibe 3 vor einem Augenpunkt I gesehen
wird.
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Weil die Windschutzscheibe 3 uneben
gestaltet ist, wobei sie jede Wölbung
bezüglich
der horizontalen oder vertikalen Richtung aufweist, ist der Reflexionswinkel
des Überlagerungsbildlichtes
von der Anzeigeeinheit 5, welches auf die Windschutzscheibe 3 eingestrahlt
ist, in Abhängigkeit
von einer Position auf der Windschutzscheibe 3 unterschiedlich.
Daher ist eine optische Weglänge
des Überlagerungsbildlichtes,
welches den Augenpunkt I von der Anzeigeeinheit 5 durch
die Windschutzscheibe 3 erreicht, in Abhängigkeit
von einer Koordinaten-Position auf der Anzeigeoberfläche 5a der
Anzeigeeinheit 5 unterschiedlich.
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Wird angenommen, dass ein Informationsbild
eines Instrumentes, in dem das Bildsignal in einer Informations-Erzeugungseinheit
(nicht in der Figur gezeigt) erzeugt wird, ein gitterähnliches
Bild ist, das longitudinale und laterale Linien, wie in 5 gezeigt, aufweist, wenn
man die Windschutzscheibe 3 vor dem Augenpunkt I aus sieht,
ist ein inverses, virtuelles Bild, von dem angenommen wird, dass
es auf der Windschutzscheibe 3 gesehen wird, verzerrt,
als ob das Bild in die untere rechte Richtung, wie in 6 gezeigt, gezogen ist.
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Folglich ist die Anzeigevorrichtung
für den Einsatz
in einem Fahrzeug nach der ersten bevorzugten Ausführungsform
so gestaltet, um den folgenden Betrieb auszuführen, so dass das virtuelle
Bild des inversen Überlagerungsbildes,
das auf der Windschutzscheibe 3 gesehen werden soll, nicht
verzerrt ist, wenn der Fahrer die Windschutzscheibe 3 vom Augenpunkt
I aus sieht.
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Wenn ein Bildsignal des Bildes, das
von der Instrumenteninformation gesehen werden soll, in eine Instrumenten-Informationserzeugungseinheit (nicht
in der Figur gezeigt) zum Signaleingabegerät 9 eingegeben ist,
wird jeder Pixel des Bildsignals des zu sehenden Bildes durch einen
A/D-Wandler von
einem analogen in einen digitalen Wert konvertiert, wobei mit einem
Pixel begonnen wird, der einen niedrigen Koordinatenwert aufweist,
und dann wird der digitale Wert jedes Pixel des A/D-konvertierten
Bildsignals zu einer Konversionseinheit 13 eingegeben,
wobei mit einem Pixel begonnen wird, der einen niedrigen Koordinatenwert
aufweist.
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Gleichzeitig, wenn das Bildsignal
des zu sehenden Bildes zum Signaleingabegerät 9 eingegeben ist,
wird ein Synchronisationssignal vom Bildsignal im Synchronisationssignal-Trennschaltkreis 10 getrennt,
und dann wird das Synchronisationssignal zur Konversionseinheit 13 als
ein Taktsignal durch das Signaleingabegerät 9 eingegeben.
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Dann wird als Antwort auf das Synchronisationssignal,
das als das Taktsignal eingegeben wird, in der Konversionseinheit 13 jeder
digitale Pixelwert des digitalen Bildsignals des zu sehenden Bildes,
das vom A/D-Wandler 11 eingegeben ist, auf eine Videorahmen-Position
des externen RAM 17 geschrieben, entsprechend der Koordinatenwert-Position
auf der Anzeigeoberfläche 5a der
Anzeigeeinheit 5, welche durch eine Koordinaten-Konversionstabelle
zugewiesen ist, die im externen ROM 15 installiert ist, wobei
mit einem Pixelwert begonnen wird, der einen niedrigen Koordinatenwert
aufweist.
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Wenn jeder digitale Pixelwert des
digitalen Bildsignals des zu sehenden Bildes, welcher vom A/D-Wandler
11 eingegeben ist, in den Videorahmen des externen RAM 17 für eine gesamte
Bildebene des zu sehenden Bildes geschrieben ist, werden anschließend alle
digitalen Pixelwerte für
einen Rahmen, welche in den Videorahmen geschrieben sind, vom externen
RAM 17 ausgelesen, wobei mit jenem Pixelwert begonnen wird,
der niedrige Koordinatenwerte aufweist, dann vom D/A-Wandler 19
vom digitalen in den analogen Wert konvertiert und dann als ein
analoges Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes von einem
Signalausgabegerät 21 zur
Anzeigeeinheit 5 ausgegeben.
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Als Ergebnis davon wird ein inverses Überlagerungsbild,
das in einer Form wie in 7 dargestellt
verzerrt ist, in welchem das imaginäre, virtuelle Bild des in 6 dargestellten inversen Überlagerungsbildes
um die horizontale Achse gedreht ist und die unterschiedliche Bildvergrößerung aufgrund
der unterschiedlichen Wölbung
für jede
horizontale oder vertikale Richtung der Windschutzscheibe 3 berücksichtigt
ist, auf der Anzeigeoberfläche 5a der
Anzeigeeinheit 5 angezeigt.
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Wenn ein Licht des inversen Überlagerungsbildes
wie oben beschrieben auf die oberhalb des Armaturenbrettes 1 angeordnete
Windschutzscheibe 3 gestrahlt wird, nachdem es durch die
auf der oberen Oberfläche 1a des
Armaturenbrettes 1 gebildete Öffnung 1b hindurchgetreten
ist, das heißt,
das inverse Überlagerungsbild
ist so wie das imaginäre
Inversbild des in 6 gezeigten Überlagerungsbildes
verzerrt, ist eine schon bestehende Verzerrung in dem auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigten
inversen Überlagerungsbild
durch eine Verzerrung beseitigt, welche neu entstanden ist, während das
Licht die Windschutzscheibe 3 von der Anzeigeeinheit 5 aus
erreicht. Wenn der Fahrer die Windschutzscheibe 3 vom Augenpunkt
I aus sieht, wird als Ergebnis ein virtuelles Bild des auf der Windschutzscheibe 3,
auf der das Licht des inversen Überlagerungsbildes
reflektiert wird, zu sehenden inversen Überlagerungsbildes ein Gitterbild,
welches ursprünglich
longitudinale und laterale gerade Linien ohne Verzerrung, wie in 5 gezeigt, aufweist.
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Mit der Konstruktion der Anzeigevorrichtung für den Einsatz
in einem Fahrzeug nach der ersten bevorzugten Ausführungsform kann
folglich, wenn der Fahrer die Windschutzscheibe 3 vom Augenpunkt
I aus sieht, das virtuelle Bild des zu sehenden inversen Überlagerungsbildes
auf der Windschutzscheibe 3, auf welcher das Licht des
inversen Überlagerungsbildes
reflektiert ist, als ein Bild ohne Verzerrung sowohl in horizontaler
als auch in vertikaler Richtung gleich dem in 5 gezeigten gitterähnlichen Bild gesehen werden,
sogar, wenn die Windschutzscheibe 3 eine ungleichmäßige Wölbung in der
horizontalen und vertikalen Richtung und ungleichförmigen Neigungswinkel
relativ zur horizontalen oder vertikalen Ebene in Abhängigkeit
von der Position der Windschutzscheibe 3 aufweist.
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Wenn die Position auf der Windschutzscheibe 3,
die vom Augenpunkt I aus gesehen werden soll, nicht durch einen
konstanten Punkt aufgrund der unterschiedlichen Sitzposition und
dem Körperbau
des Fahrers spezifiziert ist oder wenn sich der Grad und Inhalt
der Verzerrung des virtuellen Bildes des auf der Windschutzscheibe 3 zu
sehenden Überlagerungsbildes
wegen der Formänderung
der Windschutzscheibe 3 in Abhängigkeit vom Fahrzeugtyp ändert, kann
ein externes ROM durch ein anderes externes ROM einfach ersetzt
werden, welches einen unterschiedlichen Inhalt aufweist.
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Das heißt, um in der Anzeigevorrichtung
für den
Einsatz in einem Fahrzeug nach der ersten bevorzugten Ausführungsform
die entstandene Verzerrung zu beseitigen, wenn das Licht des inversen Überlagerungsbildes
auf die Windschutzscheibe 3 reflektiert ist, ist das auf
der Anzeigeeinheit 5 angezeigte inverse Überlagerungsbild
im voraus verzerrt in Übereinstimmung
mit dem installierten Inhalt in einem externen ROM 15,
welches durch ein anders externes ROM 15 mit unterschiedlichem
Inhalt austauschbar ist.
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Weil das gitterähnliche Bild, das longitudinale
und laterale gerade Linien, wie in 5 gezeigt, aufweist,
in der Anzeigevorrichtung für
den Einsatz in einem Fahrzeug nach der ersten bevorzugten Ausführungsform
auf der Anzeigeeinheit 5 in einer verzerrten Form, wie
in 7 gezeigt, angezeigt
ist, sind die das Gitter bildenden longitudinalen und lateralen geraden
Linien auf der Anzeigeeinheit 5 geneigt dargestellt. Um
ein derart verzerrtes Bild mit derselben Auflösung wie ein nicht verzerrtes
Bild auf der Anzeigeeinheit 5 darzustellen, wird ein Abstand
zwischen den nebeneinanderliegenden Pixeln in die zugehörige Richtung,
wenn um 45° geneigt,
benötigt,
um zwischen den nebeneinanderliegenden Pixeln, welche in der longitudinalen
und lateralen Richtung aneinander angrenzen, den gleichen Abstand
darzustellen.
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Das heißt, wird angenommen, dass ein
Abstand zwischen den nebeneinanderliegenden Pixeln in longitudinalen
und lateraler Richtung gleich 1 ist, so ist ein Abstand zwischen
den nebeneinanderliegenden Pixeln in der mit 45° geneigten Richtung gleich 21/2. Wenn daher die Anzahl der Pixel auf
der Anzeigeeinheit 5 nicht 21/2 fach
größer ist,
als wenn das nicht-verzerrte
Bild darauf angezeigt wird, kann das verzerrte Bild auf der Anzeigeeinheit 5 nicht
mit der gleichen Auflösung
wie bei einem nicht-verzerrten Bild angezeigt werden, was zum Beispiel
dazu führt,
dass eine schräge
Linie als stufenförmige
longitudinale und laterale Linie angezeigt werden könnte.
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Wenn die eine hohe Auflösung aufweisende Anzeigeeinheit 5 verwendet
wird, wobei der obige Punkt berücksichtigt
ist, übersteigt
die Anzahl der Pixel auf der Anzeigeeinheit 5 die Pixelzahl
des Bildsignals des zu sehenden Bildes, was dazu führt, dass die
Pixelzahl des Bildsignals des auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigten
inversen Überlagerungsbildes
bis zur gleichen Pixelzahl der Anzeigeeinheit 5 zunimmt. In
einem solchen Fall, wenn, wie bei der Anzeigevorrichtung für den Einsatz
in einem Fahrzeug nach der ersten bevorzugten Ausführungsform,
die Daten jedes Pixels des zu sehenden Bildes, die zum Signaleingabegerät eingegeben
werden, zu den Daten jedes Pixels des inversen Überlagerungsbildes zugeordnet
werden, welche vom Signalausgabegerät 21 ausgegeben werden,
indem die im externen ROM 15 installierte Koordinaten-Konversionstabelle
verwendet wird, entstehen Pixel, die keine Daten aufweisen, im Bildsignal
des inversen Überlagerungsbildes.
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Daher, als eine logische Folge, wird
die Dateninterpolation bezüglich
jedes Pixels des inversen Überlagerungsbildes
erforderlich, in dem kein korrespondierender Pixel im Bildsignal
des zu sehenden Bildes existiert.
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Eine Anzeigevorrichtung für den Einsatz
in einem Fahrzeug nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die einer wie oben beschriebenen Situation gerecht
wird, wird mit Bezug auf die 8 und 9 erklärt.
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8 ist
ein Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau der Steuereinheit
in der Anzeigevorrichtung für
den Einsatz in einem Fahrzeug nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung darstellt, in welcher der Inhalt, der im austauschbaren externen
ROM 15A (entspricht dem Haltemittel) der Steuereinheit 7A installiert
ist, und der Inhalt des Verarbeitungsprogramms, das im ROM 13Ac in
der Konversionseinheit 13A installiert ist, verschieden
sind von den Inhalten im externen ROM 15 bzw. der Konversionseinheit 13.
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Die Anzeigevorrichtung für den Einsatz
in einem Fahrzeug nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform
unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung der ersten bevorzugten
Ausführungsform darin,
dass jeder Pixelwert des digitalen Bildsignals, bevor er durch die
Konversionseinheit 13 verarbeitet ist, vorläufig im
externen RAM 17A der Steuereinheit 7A gespeichert
ist.
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Im externen ROM 15A der
Anzeigevorrichtung für
den Einsatz in einem Fahrzeug nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform
sind ein Koordinatenwert eines Pixels des zu sehenden Bildes und ein
Koordinatenwert des korrespondierenden Pixels des inversen Überlagerungsbildes
gespeichert, wobei sie eine Beziehung miteinander bezüglich der
Pixel aufweisen, von denen jeder einen korrespondierenden Pixel
im Bildsignal des zu sehenden Bildes aufweist, welches zum Signaleingabegerät 9 eingegeben
wird, außerhalb
jedes Pixels des inversen Überlagerungsbildes,
das vom Signalausgabegerät 21 ausgegeben
ist.
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9 ist
ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitung darstellt, die von
einem DDC 13A ausgeführt
wird in Übereinstimmung
mit einem Verarbeitungsprogramm, das im ROM 13Ac gespeichert
ist.
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Zuerst werden die Daten jeder Videorahmenposition
des externen ROM 13Ac auf Daten eines Pixels des gleichen
Koordinatenwertes wie dem des digitalen Bildsignals überschrieben,
das vom A/D-Wandler 11 eingebracht
ist (Schritt SA1), dann abgefragt, ob das Überschreiben der Videorahmendaten
des externen RAM 17A abgeschlossen ist bezüglich der
Pixeldaten für
eine Bildebene des digitalen Bildsignals, das vom A/D-Wandler 11
eingebracht ist (Schritt SA3).
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Wenn nicht abgeschlossen (N bei Schritt SA3),
kehrt die Verarbeitung zum Schritt SA1 zurück, wenn andererseits abgeschlossen
(Y bei Schritt SA3), wird der Koordinatenwert des Bildsignals des zu
sehenden Bildes, korrespondierend zum Koordinatenwert des Bildsignals
des inversen Überlagerungsbildes,
auf der im externen ROM 15A installierten Koordinaten-Konversionstabelle
gesucht, wobei mit dem Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes begonnen
wird, welches einen niedrigen Koordinatenwert aufweist, wodurch
Pixel extrahiert werden, in welchen der korrespondierende Koordinatenwert
des zu sehenden Bildes auf der Koordinaten-Konversionstabelle nicht existiert (Schritt
SA5).
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Dann werden alle die korrespondierenden Koordinatenwerte
im Bildsignal des zu sehenden Bildes in der Koordinaten-Konversionstabelle
gesucht, in welcher der korrespondierende Koordinatenwert des Bildsignals
des zu sehenden Bildes in der Koordinaten-Konversionstabelle nicht
existiert und welcher zum Wert der peripheren Koordinate korrespondiert,
welche an die Koordinate im Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes
angrenzt (Schritt SA7), und dann werden Pixelwerte der korrespondierenden,
so gesuchten Koordinatenwerte im Bildsignal des zu sehenden Bildes
von der korrespondierenden Videorahmenposition des externen RAM 17A (Schritt SA9)
ausgelesen, und dann wird ein Mittelwert der Pixeldaten berechnet
(Schritt SA11).
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Anschließend werden die zum Koordinatenwert
im Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes korrespondierenden
Pixeldaten, dessen korrespondierender Koordinatenwert im Bildsignal
des zu sehenden Bildes in der Koordinaten-Konversionstabelle des
externen ROM 15A existiert, von der korrespondierenden
Videorahmenposition des externen RAM 17A ausgelesen, ausgenommen
jener, die im Schritt SA5 extrahiert sind, indem das Synchronisationssignal
des Bildsignals des zu sehenden Bildes verwendet wird, welches zum
Signaleingabegerät
als ein Abstast-Takt eingegeben ist (Schritt SA13).
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Gleichzeitig werden die zum Koordinatenwert
im Bildsignal des Überlagerungsinversbildes korrespondierenden
Pixeldaten, dessen korrespondierender Koordinatenwert im Bildsignal
des zu sehenden Bildes in der Koordinaten-Konversionstabelle des
externen ROM 15A nicht existiert, mit dem Mittelwert der
in Schritt SA11 berechneten Pixeldaten interpoliert (Schritt SA15).
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Dann werden die Pixeldaten des inversen Überlagerungsbildes
für ein
planes Bild nach der Interpolation zum D/A-Wandler 19 ausgegeben,
wobei mit den Daten begonnen wird, welche einen niedrigen Koordinatenwert
im Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes
(Schritt SA17) aufweisen, und dann kehrt die Datenverarbeitung erneut
zum Schritt SA1 zurück.
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In der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist
eine Verarbeitungsreihe, die durch die Konversionseinheit 13A nach
dem in 9 gezeigten Flussdiagramm
ausgeführt
wird, eine Verarbeitung korrespondierend zu dem im Anspruch beschriebenen
Signalerzeugungsmittel. Die Konversionseinheit 13A und
das externe ROM 15A stellen das im Anspruch beschriebene
Bildverzerrungs-Erzeugungsmittel dar.
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In der Anzeigevorrichtung für den Einsatz
in einem Fahrzeug nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird das Bildsignal des zu sehenden Bildes einschließlich der
Instrumenteninformation, welche in der Instrumenteninformations-Erzeugungseinheit
(nicht in der Figur gezeigt) erzeugt und zum Signaleingabegerät 9 eingegeben
ist, durch den A/D-Wandler 11 vom analogen in den digitalen Wert konvertiert,
und dann wird der digitale Wert jedes Pixels des A/D-konvertierten
Bildsignals in eine Videorahmenposition des korrespondierenden externen RAM 17 geschrieben,
wobei mit dem Wert begonnen wird, der einen niedrigen Koordinatenwert
aufweist.
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Anschließend werden die Pixeldaten
des Koordinatenwertes im Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes,
dessen korrespondierender Koordinatenwert im Bildsignal des zu sehenden
Bildes in der im externen ROM 15A installierten Koordinaten-Konversionstabelle
existiert, von der korrespondierenden Videorahmenposition des externen
RAM 17A durch die Konversionseinheit 13A ausgelesen, indem
das Synchronisationssignal, welches im Synchronisationssignal-Trennschaltkreis 10 aus
den Bildsignalen des zu sehenden Bildes separiert ist, verwendet
wird zum Eingeben in das Signaleingabegerät 9 als Abtast-Takt.
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Gleichzeitig werden die Pixeldaten
des anderen Koordinatenwertes im Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes
berechnet, indem die Pixeldaten der peripheren Koordinatenwerte
Bemittelt werden, und in die Pixeldaten interpoliert, die von der korrespondierenden
Videorahmenposition des externen RAM 17A ausgelesen werden.
Der digitale Pixelwert für
ein einziges, nach der Interpolation geglättetes Bild wird ausgelesen,
wobei mit dem Wert begonnen wird, der einen niedrigen Koordinatenwert
im Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes
aufweist, dann durch einen D/A-Wandler 19 vom digitalen in den analogen
Wert gewandelt und dann vom Signalausgabegerät 21 zur Anzeigeeinheit 5 als
ein analoges Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes ausgegeben.
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Mit der Anzeigevorrichtung für den Einsatz
in einem Fahrzeug nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform
kann die Verzerrung des virtuellen Bildes des inversen Überlagerungsbildes
auf der Windschutzscheibe 3 zweckmäßig beseitigt werden, indem
der externe ROM 15A durch ein anderes ROM mit unterschiedlichem
Inhalt ausgetauscht wird.
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Um das inverse Überlagerungsbild auf der Anzeigeeinheit 5 mit
der gleichen Auflösung
wie das zu sehende Bild anzuzeigen, wenn das zu sehende Bild einschließlich der
Instrumenteninformation bewusst verzerrt ist, um das inverse Überlagerungsbild zu
sein, ist die Pixelanzahl auf der Anzeigeeinheit 5 erhöht, was
dazu führt,
dass Pixel im Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes auftreten,
für die
kein korrespondierender Pixel im Bildsignal des zu sehenden Bildes
existiert. Mit der Konstruktion der Anzeigevorrichtung für den Einsatz
in einem Fahrzeug nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform
werden jedoch die Daten der Pixel des Bildsignals des inversen Überlagerungsbildes,
dessen korrespondierender Pixel nicht im Bildsignal des zu sehenden
Bildes existiert, interpoliert, wodurch das inverse Überlagerungsbild
auf der Anzeigeeinheit 5 in einem exzellenten Zustand angezeigt
wird.
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In der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird das Problem der Verzerrung des virtuellen Bildes des Überlagerungsinversbildes, das
wegen der unterschiedlichen Sitzposition und des Körperbaus,
welche vom Fahrer abhängen,
oder der unterschiedlichen Form der Windschutzscheibe 3,
welche vom Fahrzeugtyp abhängt,
auftritt, gelöst, indem
das externe ROM 15 oder 15A durch ein anderes
ROM mit unterschiedlichem Inhalt ausgetauscht wird.
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Hinsichtlich der Anzeigevorrichtung
für den Einsatz
in einem Fahrzeug nach der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform
dient daher das austauschbare externe ROM 15 oder 15A als das
im Anspruch beschriebene Verzerrmuster-Einstellmittel.
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10 zeigt
ein Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau der Steuereinheit 7B in
der Anzeigevorrichtung für
den Einsatz in einem Fahrzeug nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, in dem ein nicht austauschbarer, aber überschreibbarer
nichtlöschender
Speicher (nachfolgend NVM; entspricht dem Haltemittel) 15B anstatt
des austauschbaren externen ROM 15 verwendet wird. Die
Konstruktion der Anzeigevorrichtung für den Einsatz in einem Fahrzeug
nach der dritten bevorzugten Ausführungsform korrespondiert zur Konstruktion
der Anzeigevorrichtung für
den Einsatz in einem Fahrzeug nach der ersten bevorzugten Ausführungsform.
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11 zeigt
ein Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau der Steuereinheit 7C in
der Anzeigevorrichtung für
den Einsatz in einem Fahrzeug nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, in der ein nicht austauschbarer, aber überschreibbarer
NVM 15C (entspricht dem Haltemittel) anstatt des austauschbaren
externen ROM 15A verwendet wird. Die Konstruktion der Anzeigevorrichtung
für den
Einsatz in einem Fahrzeug nach der vierten bevorzugten Ausführungsform
korrespondiert zur Konstruktion der Anzeigevorrichtung für den Einsatz
in einem Fahrzeug nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform.
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In der dritten und der vierten bevorzugten Ausführungsform
ist das Problem der Verzerrung des virtuellen Bildes des Überlagerungsbildes,
das von der unterschiedlichen Sitzposition und vom Körperbau,
welche vom Fahrer abhängen,
oder der unterschiedlichen Form der Windschutzscheibe 3,
welche vom Fahrzeugtyp abhängt,
auftritt, gelöst,
indem die Koordinaten-Konversionstabelle, welche im NVM 15B oder
im NVM 15C installiert ist, direkt oder mittels der Konversionseinheit 13 oder 13A,
durch eine andere überschrieben
wird, welche unterschiedlichen Inhalt aufweist, indem ein Gerät 23 für das Überschreiben
verwendet wird (entspricht dem Verzerrmuster-Einstellmittel), das
außerhalb
der Steuereinheit 7 oder 7A angeschlossen ist.
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Während
das Gerät 23 für das Überschreiben
mit dem NVM 15B oder dem NVM 15C verbunden ist,
ist das in 7 dargestellte
inverse Überlagerungsbild
(entspricht dem verzerrten Einstellgitterbild) auf der Anzeigeoberfläche 5a der
Anzeigeeinheit 5 angezeigt, und das virtuelle Bild des
auf der Windschutzscheibe 3 zu sehenden inversen Überlagerungsbildes
ist am Überschreibegerät 23 durch Cursorbetätigung o.ä. eingestellt,
so dass das virtuelle Bild das gitterähnliche Bild ist, das longitudinale und
laterale gerade Linien, wie in 5 gezeigt,
aufweist.
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Wenn das virtuelle Bild des auf der
Windschutzscheibe 3 zu sehenden inversen Überlagerungsbildes
das gitterähnliche
Bild ist, welches longitudinale und laterale gerade Linien wie in 5 aufweist, kann der Inhalt
der Koordinaten-Konversionstabelle,
durch die das Bildsignal des inversen Überlagerungsbildes erzeugt
ist, welches auf der Anzeigeoberfläche 5a der Anzeigeeinheit 5 angezeigt
ist, vom Bildsignal des zu sehenden Bildes einschließlich der Instrumenteninformation,
welche in der Instrumenteninformations-Erzeugungseinheit (in der
Figur nicht gezeigt) erzeugt ist, entweder durch die Konversionseinheit 13, 13A oder
das Überschreibegerät 23 gesucht
werden. Dann kann der im NVM 15B oder im NVM 15C installierte
Inhalt durch den durch die Suche erlangten Inhalt der Koordinaten-Konversionstabelle
ausgetauscht werden.
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Das heißt, in der dritten und der
vierten Ausführungsform
bilden die Konversionseinheit 13 und der NVM 15B,
oder die Konversionseinheit 13A und der NVM 15C,
das im Anspruch beschriebene Bildverzerrungs-Erzeugungsmittel.
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In jeder oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform
wird das auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigte Bildlicht
nach einer Reflektion an der Windschutzscheibe 3 zum Augenpunkt
I gelenkt, daher wird ein Inversbild auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigt.
Wenn das Bildlicht in ungerader Zahl reflektiert wird, wird das
Inversbild auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigt.
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Wenn im Gegensatz dazu das Bildlicht
mit gerader Anzahl an Reflektionsstellen reflektiert wird, wird
ein aufrecht stehendes Bild auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigt.
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In jeder oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform
ist die Anzeigeeinheit 5 im Innern des Armaturenbrettes 1 untergebracht.
Statt dessen kann die Anzeigeeinheit 5 außerhalb
des Armaturenbrettes 1 angeordnet sein.