DE102015216794A1

DE102015216794A1 - Projektionsanzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE102015216794A1
Application number: DE102015216794.1A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Takamatsu; Masahide Nagata; Shunsuke Ono
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2035-09-03
Also published as: DE102015216794B4; US20160070102A1; US9625719B2

Abstract

Eine Projektionsanzeigeeinrichtung, die Licht aussendet, das Information überträgt, die ein beliebiges ebenes Anzeigebild enthält, das in einem vorgegebenen Anzeigegebiet angezeigt wird, und die Licht zu einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs so führt, dass das Anzeigebild, das von dem Licht übertragen wird, das von einer Oberfläche der Windschutzscheibe oder deren Umgebung reflektiert wird, projiziert und visuell als ein virtuelles Bild von einem vorgegebenen Augpunkt aus wahrgenommen wird. Eine erste bildbildende Ebene und eine zweite bildbildende Ebene sind als bildbildende Ebenen des virtuellen Bildes vorgesehen, wobei die erste bildbildende Ebene ungefähr parallel zu einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zu einer Blickrichtung steht, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet, und wobei die zweite bildbildende Ebene in Bezug auf die Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung steht, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beruht auf den japanischen Patentanmeldungen mit den Nummern 2014-180250 , die am 4. September 2014 eingereicht wurde, 2014-180386 , die am 4. September 2014 eingereicht wurde, und 2014-180387 , die am 4. September 2014 eingereicht wurde, deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist.
HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsanzeigeeinrichtung, die einen Anzeigevorgang ausführt unter Ausnutzung der Reflexion von Licht von beispielsweise der Windschutzscheibe, die vor dem Fahrer eines Fahrzeugs angeordnet ist.
2. Stand der Technik
In beispielsweise allgemeinen fahrzeuggestützten Über-Kopf-Anzeigeeinrichtungen bzw. Frontscheiben-Anzeigeeinrichtungen (HUD) wird ein optischer Pfad so gebildet, dass ein optisches Bild, dass diverse Arten von anzuzeigender Information enthält, auf die Windschutzscheibe oder eine Reflexionsplatte, die als eine Kombiniereinheit bezeichnet wird, von einer HUD-Einheit projiziert wird, und Licht, das beispielsweise von der Windschutzscheibe reflektiert wird, wandert in Richtung zum Auge des Fahrers. Daher kann der Fahrer ein HUD-Anzeigebild als ein virtuelles Bild visuell erkennen, das beispielsweise auf der Windschutzscheibe in Erscheinung tritt, während er auch eine Szene vor dem Fahrzeug durch die Windschutzscheibe visuell wahrnehmen kann. D. h., der Fahrer kann diverse Arten von Informationen durch Anzeigen auf der HUD visuell erkennen, ohne dass er oder sie die Blickrichtung verändern muss, während ein normaler Fahrtzustand beibehalten wird.
Beispielsweise offenbaren die Patentschriften 1–4 Techniken des Stands der Technik, die die Erfindung betreffen. In der in der Patentschrift 1 offenbarten Technik wird zur Ausführung einer Pseudo-3D-Anzeige auf dem Anzeigebildschirm einer Spielekonsole ein Hintergrundgebiet, das benachbart zu einem Anzeigegebiet eines Textmusters, usw., liegt, schattiert.
Patentschrift 2 offenbart eine Einrichtung, die zur Ermöglichung einer Pseudo-3D-Anzeige mit einer Anzeigeeinheit, einem Spiegel zum Reflektieren eines auf der Anzeigeeinheit angezeigten Bildes in Richtung einer Beobachtungsposition und mit einer Winkeländerungseinrichtung zum Ändern des Winkels des Spiegels versehen ist.
Patentschrift 3 offenbart eine fahrzeuggestützte Anzeigeeinrichtungen (HUD-Einrichtung), die in der Lage ist, einfach an einer geeigneten Position in der Tiefenrichtung installiert zu werden.
Patentschrift 4 betrifft eine HUD-Einrichtung und offenbart eine Technik zur Anzeige eines 3D-Bildes durch Anzeigen eines virtuellen Bildes für das rechte Auge und eines virtuellen Bildes für das linke Auge unter Anwendung einer Anzeige für das rechte Auge und eine Anzeige für das linke Auge, die unabhängig voneinander sind.
[Dokumente des Stands der Technik]
[Patentschriften]

[Patentschrift 1] JP-A-11-47374
[Patentschrift 2] JP-A-2009-145829
[Patentschrift 3] JP-A-2013-241035
[Patentschrift 4] JP-A-2014-10418

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
I allgemeinen fahrzeuggestützten HUD-Einrichtungen werden ein Anzeigebild, das zur Erzeugung eines virtuellen Bildes projiziert wird, und eine reale Szene außerhalb des Fahrzeugs in überlagerter Weise angezeigt. Da in diesem Falle ein ebenes Anzeigebild der HUD-Einrichtung und eine stereographische Szene einander überlagert werden, kann das kombinierte Bild für den Fahrer etwas unnatürlich erscheinen. Da insbesondere ein Bild mit Perspektive und ein Bild ohne Perspektive miteinander überlagert werden, ist es für den Fahrer schwierig, eine Einstellung des Fokus der Augen zur Betrachtung entweder einer äußeren Szene oder eines angezeigten Bildes zu realisieren.
Es gibt ein weiteres Problem dahingehend, dass der Fahrer aufgrund einer Differenz zwischen den wahrgenommenen Entfernungen einer äußeren Szene und einem angezeigten Bild ein gewisses Unbehagen fühlt. Wenn ferner eine Diskrepanz zwischen der Perspektive einer realen äußeren Szene und jener eines angezeigten Inhalts besteht, ist es für den Fahrer schwierig, eine aktuelle Situation intuitiv aus dem angezeigten Inhalt zu erkennen. Darüber hinaus können Einrichtungen, die eine ebene bzw. planare Anzeige ausführen, Anwendern das Gefühl von geringer Wertigkeit verleihen, was bedeutet, dass ihr Wert geschmälert wird.
Wenn eine HUD-Einrichtung ein Bild mit Perspektive anzeigen könnte, wären die zuvor genannten Probleme gelöst oder reduziert. Um jedoch eine Technik einzusetzen, wie sie in der Patentschrift 4 offenbart ist, müssen mehrere Anzeigen vorgesehen werden, was zu sehr hohen Gerätekosten führt. Die Technik der Patentschrift 3 kann keine Anzeige mit Perspektive realisieren, obwohl sie die Einstellung der Anzeigeposition in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung ermöglicht.
In der Technik der Patentschrift 2 kann die Position eines angezeigten Bildes nicht festgelegt werden, da es in hohem Maße bewegt wird, wenn sich der Spiegelwinkel ändert. Obwohl die Technik der Patentschrift 1 eine Pseudo-3D-Anzeige unter Anwendung eines Hintergrundes ermöglicht, der sich in der Dichte ändert, kann sie tatsächlich keine Perspektive bereitstellen, da der Abstand zwischen dem Auge und dem Bild konstant ist.
Um ferner eine präzise Anzeige eines Pseudo-3D-Anzeigemusters zu ermöglichen, ist es erforderlich, eine Speichereinrichtung mit großer Kapazität zum Bewahren von Daten für diverse vorbestimmte Anzeigemuster und einen Hochleistungschip-Grafikanzeigeprozessor zum Zeichnen eines 3D-Bildes auf einer zweidimensionalen Koordinatenebene bereitzustellen, wodurch unvermeidlich sehr hohe Gerätekosten hervorgerufen werden.
Wenn ein virtuelles Bild durch eine HUD-Einrichtung angezeigt wird, ist es nicht immer besser, ein Bild mit Perspektive anzuzeigen. Wenn beispielsweise ein Geschwindigkeitsmesser angezeigt wird, ist wünschenswert, dass der Fahrer einen Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit unmittelbar ablesen kann. Jedoch hat ein numerischer Wert, der mit Perspektive angezeigt wird, eine geringere Lesbarkeit, wodurch möglicherweise eine längere Zeit zum Ablesen für den Fahrer erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die zuvor genannten Umstände erdacht und eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, eine Projektionsanzeigeeinrichtung bereitzustellen, die eine Reduzierung der Lesbarkeit verhindert und eine Anzeige mit Perspektive und Tiefe ermöglicht, wobei die Zunahme der Gerätekosten vermieden wird.
Wenn eine HUD-Einrichtung ein Bild mit Perspektive anzeigen könnte, wären Probleme gelöst oder reduziert, wonach der Fahrer Schwierigkeiten hat, eine Fokussierung der Augen beim Betrachten entweder einer äußeren Szene oder eines angezeigten Bildes vorzunehmen, wonach der Fahrer sich unbehaglich fühlen kann aufgrund einer Differenz des wahrgenommenen Abstands zischen einer äußeren Szene und einem angezeigten Bild. Um jedoch eine Technik anzuwenden, die in der Patentschrift 4 offenbart ist, müssen mehrere Anzeigen bereitgestellt werden, was zu sehr hohen Gerätekosten führt. Die Technik der Patentschrift 3 kann keine Anzeige mit Perspektive realisieren, obwohl sie eine Einstellung der Anzeigeposition in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung ermöglicht.
In der Technik der Patentschrift 2 kann die Position eines angezeigten Bildes nicht fixiert werden, da es in hohem Maße bewegt wird, wenn sich der Spiegelwinkel ändert. Obwohl die Technik der Patentschrift 1 eine Pseudo-3D-Anzeige unter Anwendung eines Hintergrunds ermöglicht, der in der Dichte variiert wird, kann sie tatsächlich keine Perspektive bereitstellen, da der Abstand zwischen dem Auge und dem Bild konstant ist.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, eine Projektionsanzeigeeinrichtung bereitzustellen, die eine Perspektive bereitstellen kann, die für eine äußere Szene geeignet ist, die an einer derartigen Position erscheint, dass sie mit einem angezeigten Bild überlagert wird oder benachbart dazu angeordnet ist, während eine Zunahme der Gerätekosten vermieden wird.
Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es, eine Projektionsanzeigeeinrichtung bereitzustellen, die bei Bedarf eine Perspektive oder Tiefe bereitstellen kann, die für eine äußere Szene geeignet ist, die an einer Position in Erscheinung tritt, an der sie mit einem angezeigten Bild überlagert wird oder in der Nähe des angezeigten Bildes ist, während eine Zunahme der Gerätekosten vermieden wird.
Um die erste Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung Projektionsanzeigeeinrichtungen gemäß den folgenden Punkten (1)–(7) bereit:

(1) Eine Projektionsanzeigeeinrichtung, die aus einer Projektionseinheit Licht ausgibt, das Information überträgt, die ein beliebiges ebenes Anzeigebild enthält, das in einem vorgegebenen Anzeigegebiet angezeigt wird, und das Licht zu einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs oder deren Nähe so führt, dass das Anzeigebild, das von dem vor einer Oberfläche der Windschutzscheibe oder ihrer Umgebung reflektierten Licht, übertragen wird, projiziert und visuell als ein virtuelles Bild von einem vorgegebenen Augpunkt aus erkannt wird, dadurch gekennzeichnet: dass eine erste bildbildende Ebene und eine zweite bildbildende Ebene als bildbildende Ebenen des virtuellen Bildes bereitgestellt sind; dass die erste bildbildende Ebene ungefähr parallel zu einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zu einer Blickrichtung ist, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet; dass die zweite bildbildende Ebene in Bezug auf die Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung ist, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet.
(2) Die Projektionsanzeigeeinrichtung entsprechend Punkt (1), dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: ein erstes Anzeigepanel zur Bildung eines virtuellen Bildes in der ersten bildbildenden Ebene; und ein zweites Anzeigepanel zur Bildung eines virtuellen Bildes in der zweiten bildbildenden Ebene, wobei die Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist: dass das erste Anzeigepanel so angeordnet ist, dass es ungefähr senkrecht zu einer optischen Achse für Austrittslicht steht; dass das zweite Anzeigepanel so angeordnet ist, dass es zu einer optischen Achse für das Austrittslicht geneigt ist; und dass die Projektionseinheit Lichtstrahlen zur Bildung der virtuellen Bilder auf der Grundlage des Austrittslichts des ersten Anzeigepanels und des Austrittslichts des zweiten Anzeigepanels ausgibt.
(3) Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Punkt (2), dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Anzeigesteuereinheit für das virtuelle Bild umfasst, die die Art einer Anzeigegegenstandsinformation beurteilt, wenn diese von außen empfangen wird, und die das erste Anzeigepanel oder das zweite Anzeigepanel als ein Ausgabeziel der Anzeigegegenstandsinformation auswählt.
(4) Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Punkt (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigesteuereinheit für das virtuelle Bild das erste Anzeigepanel als Ausgabeziel der Anzeigegegenstandsinformation auswählt, wenn der empfangenen Anzeigegegenstandsinformation ein Attribut für ebene Anzeige zugeordnet ist, und das zweite Anzeigepanel als das Ausgabeziel der Anzeigegegenstandsinformation auswählt, wenn der empfangenen Anzeigegegenstandsinformation ein Attribut für 3D-Anzeige zugeordnet ist.
(5) Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Punkt (1), dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Neigungseinstellmechanismus umfasst, der den Neigungswinkel der zweiten bildbildenden Ebene einstellt.
(6) Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Punkt (1), dadurch gekennzeichnet, dass die zweite bildbildende Ebene in einer derartigen Richtung geneigt ist, dass ein Abstand von dem Augpunkt zu dem oberen Ende des virtuellen Bildes größer als ein Abstand von dem Augpunkt zu einem unteren Ende des virtuellen Bildes in dem Fall ist, dass das virtuelle Bild unter einer horizontalen Linie gebildet ist, die durch den Augpunkt verläuft.
(7) Die Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (2), dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anzeigepanel ein Transmissionsanzeigepanel ist, wobei die Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet es, dass sie des Weiteren aufweist: eine Beleuchtungsrückseitenlicht, das hinter dem zweiten Anzeigepanel angeordnet ist.

In der Projektionsanzeigeeinrichtung mit der Konfiguration gemäß Punkt (1) kann eine Anzeige in der ersten bildbildenden Ebene oder eine Anzeige in der zweiten bildbildenden Ebene selektiv verwendet werden, wie es der Situation angepasst ist. Da eine Anzeige in der ersten bildbildenden Ebene ohne Perspektive oder Tiefe vorliegt, hat sie eine bessere Lesbarkeit. Da die zweite bildbildende Ebene zu der Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung steht, ergibt sich eine Differenz zwischen dem Abstand von dem Augpunkt (Betrachtungspunkt des Fahrers) zu dem oberen Ende eines virtuellen Bildes und dem Abstand von dem Augpunkt zu dem unteren Ende des virtuellen Bildes. D. h., eine Perspektive und Tiefe können in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den vertikalen Positionen von Teilen des virtuellen Bildes erzeugt werden, ohne dass ein aufwändiges Anzeigen eines 3D-Bildes erforderlich ist. Die Perspektive des virtuellen Bildes kann an jene einer realen äußeren Szene angeglichen werden.
In der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (2) kann ein virtuelles Bild in der ersten bildbildenden Ebene mittels des ersten Anzeigepanels erzeugt werden und ein virtuelles Bild kann in der zweiten bildbildenden Ebene mittels des zweiten Anzeigepanels erzeugt werden. Da das virtuelle Bild mittels des zweiten Anzeigepanels unter Anwendung von Licht erzeugt wird, das in einer Richtung wandert, die zu der Richtung geneigt ist, die senkrecht zu seiner Oberfläche steht, kann die zweite bildbildende Ebene zu der Ebene geneigt werden, die senkrecht zu der Blickrichtung bzw. Sichtlinie ist. D. h., die entsprechende bildbildende Ebene kann geneigt werden, indem das zweite Anzeigepanel in einem geneigten Zustand angeordnet wird.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (3) kann eine Einstellung automatisch derart vorgenommen werden, dass ein virtuelles Bild in einem gewünschten Zustand in der ersten bildbildenden Ebene oder in der zweiten bildbildenden Ebene erzeugt wird, indem berücksichtigt wird, ob ein angezeigtes Bild eine hohe Lesbarkeit haben soll oder nicht und ob es eine gegebene Perspektive erhalten soll.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (4) kann ein geeignetes Ausgabeziel für Anzeigegegenstandsinformation so ausgewählt werden, dass Information, die keine 3D-Anzeige erfordert, unter Anwendung des ersten Anzeigepanels angezeigt wird, und Information, die eine 3D-Anzeige erfordert, unter Anwendung des zweiten Anzeigepanel angezeigt wird.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (5) kann die Perspektive oder Tiefe eines virtuellen 3D-Bildes in gewünschter Weise so eingestellt werden, dass es für eine Hintergrundszene geeignet ist oder den Geschmack eines Anwenders trifft.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (6) kann die Differenz zwischen wahrgenommenen Abständen von Positionen, die in der vertikalen Richtung in einem geneigten virtuellen Bild voneinander getrennt sind, an denjenigen Abstand angenähert werden, der beispielsweise Positionen auf der Straßenoberfläche einer nach vorn verlaufenden Straße entspricht, wenn sie von dem Augpunkt aus betrachtet wird. Dies ermöglicht es zu verhindern, dass der Fahrer sich unwohl fühlt, und ermöglicht eine Einstellung des Fokus der Augen auf eine Positionsdifferenz.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (7) kann ausreichend intensives Licht von dem zweiten Anzeigepanel entlang einer geneigten Achse ausgesendet werden, indem es von der Rückseite aus unter Anwendung der Rückseitenlichts beleuchtet wird.
Um die zweite Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung Projektionsanzeigeeinrichtungen gemäß den folgenden Punkten (8)–(12) bereit:

(8) Eine Projektionsanzeigeeinrichtung, die aus einer Projektionseinheit Licht aussendet, das Information überträgt, die ein beliebiges ebenes Anzeigebild, das in einem vorgegebenen Anzeigegebiet angezeigt wird, enthält, und das Licht zu einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs oder deren Nähe so führt, dass das von dem von einer Oberfläche der Windschutzscheibe oder deren Nähe reflektierte Licht übermittelte Anzeigebild projiziert und visuell als ein virtuelles Bild von einem vorgegebenen Augpunkt aus erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass: eine bildbildende Ebene des virtuellen Bildes in Bezug auf eine Ebene geneigt ist, die senkrecht zu einer Blickrichtung ist, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet.
(9) Die Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (8), dadurch gekennzeichnet, dass: ein Anzeigepanel, das das Anzeigebild anzeigt, in einem geneigten Zustand angeordnet ist, und das Licht, das von der Projektionseinheit ausgegeben wird, unter Anwendung von Licht erzeugt wird, das entlang einer geneigten Achse läuft, die zu einer Richtung geneigt ist, die senkrecht zu einer Oberfläche des Anzeigepanels ist.
(10) Die Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (9), dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigepanel ein Transmissionsanzeigepanel ist, wobei die Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aufweist: ein Beleuchtungsrückseitenlicht, das hinter dem Anzeigepanel angeordnet ist.
(11) Die Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (9) oder (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen optischen Filter aufweist, der an der Vorderseite des Anzeigepanels angeordnet ist, wobei die Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass: der optische Filter selektiv das Licht durchlässt, das entlang der geneigten Achse wandert, die zu der Richtung geneigt ist, die senkrecht zu der Oberfläche des Anzeigepanels ist.
(12) Die Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß einem der Punkte (8) bis (11), dadurch gekennzeichnet: dass das virtuelle Bild unter einer horizontalen Linie, die durch den Augpunkt verläuft, gebildet ist; und dass die bildbildende Ebene des virtuellen Bildes in einer derartigen Richtung geneigt ist, dass ein Abstand von dem Augpunkt zu einem oberen Ende des virtuellen Bildes kleiner ist als ein Abstand von dem Augpunkt zu einen unteren Ende des virtuellen Bildes.

In der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau gemäß Punkt (8) gibt es eine Differenz zwischen dem Abstand von dem Augpunkt (Betrachtungspunkt des Fahrers) zu dem oberen Ende des virtuellen Bildes und dem Abstand von dem Augpunkt zu dem unteren Ende des virtuellen Bildes, da die bildbildende Ebene eines angezeigten virtuellen Bildes zu der Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung liegt. D. h., Perspektive, d. h., Tiefe, kann in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den vertikalen Positionen von Teilen des virtuellen Bildes erzeugt werden, ohne dass ein aufwändiges Anzeigen eines 3D-Bildes erforderlich ist. Die Perspektive des virtuellen Bildes kann an jene einer realen äußeren Szene angeglichen werden.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (9) kann die das virtuelle Bild bildende Oberfläche zu der Ebene geneigt werden, die senkrecht zu der Blickrichtung ist, da ein virtuelles Bild unter Anwendung von Licht erzeugt wird, das in einer Richtung wandert, die zu der Richtung geneigt ist, die senkrecht zu der Oberfläche des Anzeigepanels steht. D. h., die das virtuelle Bild bildende Oberfläche kann geneigt werden, indem das Anzeigepanel in einem geneigten Zustand angeordnet wird.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (10) kann ausreichend starkes Licht von dem Anzeigepanel entlang der geneigten Achse ausgesendet werden, indem es von der Rückseite unter Anwendung des Beleuchtungsrückseitenlichts beleuchtet wird.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (11) kann selbst dann, wenn das Anzeigepanel geneigt ist, Licht, das zur Anzeige eines virtuellen Bildes erforderlich ist, effizient entlang der geneigten Achse ausgesendet werden, um ein Anzeigen eines virtuellen Bildes mit hoher Leuchtkraft zu ermöglichen.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (12) kann die Differenz zwischen wahrgenommenen Abständen von Positionen, die voneinander in der vertikalen Richtung eines geneigten virtuellen Bildes getrennt sind, an jene angenähert werden, die beispielsweise Positionen auf der Straßenoberfläche einer vorausliegenden Straße entsprechen, wenn diese von dem Augpunkt aus betrachtet wird. Dies macht es möglich zu verhindern, dass sich der Fahrer unbehaglich fühlt, und eine Einstellung des Fokus des Auges auf eine Positionsdifferenz zu erleichtern.
Um die dritte Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung Projektionsanzeigeeinrichtungen gemäß den folgenden Punkten (13)–(17) bereit:

(13) Eine Projektionsanzeigeeinrichtung, die aus einer Projektionseinheit Licht aussendet, das Information übermittelt, die ein beliebiges ebenes Anzeigebild, das in einem vorgegebenen Anzeigebild angezeigt wird, enthält, und die das Licht zu einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs oder deren Umgebung so führt, dass das von dem von einer Oberfläche der Windschutzscheibe oder ihrer Umgebung reflektierten Licht übermittelte angezeigte Bild projiziert und visuell als ein virtuelles Bild von einem vorgegebenen Augpunkt aus erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung umfasst: einen Neigungseinstellmechanismus, der die Richtung einer bildbildenden Ebene des virtuellen Bildes in Bezug auf eine optische Achse einstellt, wobei die Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass: die bildbildende Ebene, deren Richtung von dem Neigungseinstellmechanismus eingestellt ist, in Bezug auf eine Ebene geneigt ist, die senkrecht zu einer Blickrichtung ist, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet.
(14) Die Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (13), dadurch gekennzeichnet: dass der Neigungseinstellmechanismus mit einem Halteelement verbunden ist, das ein Anzeigepanel hält, das das Anzeigebild anzeigt; und dass in einem Zustand, in welchem die bildbildende Ebene geneigt ist, das Licht, das von der Projektionseinheit ausgegeben wird, unter Anwendung von Licht erzeugt wird, dass entlang einer geneigten Achse wandert, die zu einer Richtung geneigt ist, die senkrecht zu einer Oberfläche des Anzeigepanels ist.
(15) Die Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (13), dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Neigungssteuereinheit aufweist, die die bildbildende Ebene des virtuellen Bildes derart anordnet, dass sie unter einem vorgegebenen Winkel geneigt ist, indem der Neigungseinstellmechanismus angesteuert wird, wenn Informationen, die als das virtuelle Bild anzuzeigen ist, einer vorbestimmten Anzeigebedingung genügt.
(16) Die Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (15), dadurch gekennzeichnet: dass die Neigungssteuereinheit die Neigungsrichtung der bildbildenden Ebene des virtuellen Bildes auf eine derartige Richtung einstellt, dass ein Abstand von dem Augpunkt zu einem oberen Ende des virtuellen Bildes größer ist als ein Abstand von dem Augpunkt zu einem unteren Ende des virtuellen Bildes in einem Falle, in welchem das virtuelle Bild unter einer horizontalen Linie, die durch den Augpunkt verläuft, gebildet wird.
(17) Die Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigepanel ein Transmissionsanzeigepanel ist, wobei die Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: ein Beleuchtungsrückseitenlicht, das hinter dem Anzeigepanel angeordnet ist.

In der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (13) kann durch Ansteuern des Neigungseinstellmechanismus die bildbildende Ebene eines virtuellen Bildes zu der Ebene geneigt werden, die senkrecht zur Blickrichtung ist, die den Augpunkt uns das virtuelle Bild verbindet. Als Folge davon ergibt sich eine Differenz zwischen dem Abstand von dem Augpunkt (Betrachtungspunkt des Fahrers) zu dem oberen Ende des virtuellen Bildes und dem Abstand von dem Augpunkt zu dem unteren Ende des virtuellen Bildes. D. h., es kann Perspektive oder Tiefe in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den vertikalen Positionen von Teilen des virtuellen Bildes erzeugt werden, ohne dass ein aufwändiges Anzeigen eines 3D-Bildes erforderlich ist. Die Perspektive des virtuellen Bildes kann an eine reale äußere Szene angeglichen werden, indem der Neigungswinkel mittels des Neigungseinstellmechanismus eingestellt wird.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (14) kann die Oberfläche, die das virtuelle Bild bildet, zu der Ebene geneigt werden, die senkrecht zu der Blickrichtung ist, da ein virtuelles Bild unter Anwendung von Licht erzeugt wird, das in einer Richtung wandert, die zu der Richtung geneigt ist, die senkrecht zu der Oberfläche des Anzeigepanels ist. D. h., die das virtuelle Bild bildende Oberfläche kann geneigt werden, indem das Anzeigepanel in einem geneigten Zustand angeordnet wird.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (15) kann eine Anzeige hergestellt werden, die intuitiv erkennbar ist oder kein unbehagliches Gefühl beim Fahrer hervorruft, da die Perspektive oder Tiefe automatisch entsprechend dem Inhalt eines angezeigten virtuellen Bildes eingestellt werden können.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (16) kann die Differenz zwischen wahrgenommenen Abständen von Positionen, die voneinander in der vertikalen Richtung eines geneigten virtuellen Bildes angeordnet sind, an die Differenz von beispielsweise entsprechenden Positionen auf der Straßenoberfläche einer vorausliegenden Straße in guter Näherung angepasst werden, wenn sie von dem Augpunkt aus betrachtet wird. Dies macht es möglich zu verhindern, dass sich der Fahrer unbehaglich fühlt und erleichtert die Einstellung des Fokus des Auges auf eine Positionsdifferenz.
Gemäß der Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Aufbau nach Punkt (17) kann ausreichend starkes Licht aus dem Anzeige-Panel entlang der geneigten Achse ausgesendet werden, indem das Panel von der Rückseite unter Anwendung des Beleuchtungsrückseitenlichts beleuchtet wird.
[Vorteile der Erfindung]
Gemäß der Erfindung können die Projektionsanzeigeeinrichtung mit dem Konfigurationen der vorhergehenden Punkte (1)–(7) eine Reduzierung der Lesbarkeit verhindern und ermöglichen ein Anzeigen mit einer Perspektive und Tiefe, während eine Zunahme der Gerätekosten vermieden wird. D. h., sie ermöglichen es, ein virtuelles Bild mit Perspektive und Tiefe anzuzeigen, ohne dass eine aufwändige Erzeugung eines 3D-Bildes erforderlich ist, und sie können in einfacher Weise auf ein ebenes Anzeigen umschalten, um die Lesbarkeit zu verbessern.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung mit den Konfigurationen der vorhergehenden Punkte (8)–(12) können eine Perspektive bereitstellen, die für eine äußere Szene geeignet ist, die an einer Position auftritt, an der ein angezeigtes Bild zu überlagern ist oder benachbart zu dieser Position angeordnet ist, während eine Zunahme der Gerätekosten vermieden wird. D. h., da die das virtuelle Bild bildende Ebene geneigt ist, kann eine gewünschte Perspektive erreicht werden, ohne dass aufwändig eine 3D-Bild erzeugt werden muss.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung mit den Konfigurationen der vorhergehenden Punkte (13)–(17) kann Perspektive oder Tiefe bereitstellen, die für eine äußere Szene geeignet sind, die an einer Position erscheint, die mit einem angezeigten Bild zu überlagern ist oder benachbart zu einem angezeigten Bild ist, während eine Zunahme der Gerätekosten vermieden wird. D. h., da die das virtuelle Bild bildende Ebene geneigt ist, kann eine gewünschte Perspektive oder Tiefe erreicht werden, ohne dass aufwändig ein 3D-Bild erzeugt werden muss. Es können Einrichtungen mit geringen Kosten realisiert werden, da es nicht notwendig ist, ein 3D-Bild zu zeichnen.
Die Erfindung ist zuvor knapp beschrieben. Die Details der Erfindung werden ersichtlicher, wenn die Arten zum Ausführen der Erfindung (im Weiteren als Ausführungsformen bezeichnet), die nachfolgend beschrieben sind, mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht eines optischen Pfad ist, wobei eine Gestaltungsform einzelner Einheiten und optischer Pfade einer fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung so gezeigt ist, dass ein Fahrzeug, in welchem die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung installiert ist, von der Seite aus betrachtet wird.
2A und 2B sind entsprechend eine Vorderansicht und eine Seitenansicht, in denen gezeigt ist, wie zwei 2D-Anzeige-Panele in der fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform angeordnet sind.
3A und 3B sind eine Vorderansicht betrachtet aus Seite des Augpunktes aus und eine Seitenansicht, die zeigen, wie zwei bildbildende Ebenen in der fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet sind.
4 ist eine Ansicht, die spezielle Beispiele einer vorausliegenden Szene des Fahrzeugs und ein angezeigtes virtuelles Bild zeigt, das von dem Fahrer des Fahrzeugs visuell erkannt werden kann.
5 zeigt eine anschauliche Konfiguration (1) eines 2D-Anzeige-Panels, das in der fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung, die in 1 gezeigt ist, verwendet werden kann, und eine dazu benachbarte Einheit.
6 zeigt eine anschauliche Konfiguration (2) eines 2D-Anzeige-Panels, das in der in 1 gezeigten fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung verwendet werden kann, und ein dazu benachbartes Element.
7 ist eine Blockansicht, die den Aufbau eines anschaulichen Systems zeigt, das die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst.
8 ist ein Flussdiagramm einer wesentlichen Arbeitsweise der fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
9A und 9B zeigen spezielle anschauliche Bilder, die auf den Bildschirmen des linken 2D-Anzeige-Panels 11(1) und des rechten 2D-Anzeige-Panels 11(2) anzuzeigen sind, und 9C ist eine Ansicht aus Seite des Augpunktes aus betrachtet, die spezielle Beispiele virtuelle Bilder zeigt, die auf zwei entsprechende virtuelle bilderbildende Ebenen projiziert sind.
10 ist ein Diagramm eines optischen Pfades, der optische Pfade einer fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung derart zeigt, dass ein Fahrzeug, in welchem die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung installiert ist, von der Seite aus betrachtet wird.
11 ist eine Blockansicht, die den Aufbau eines anschaulichen Systems zeigt, das die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform aufweist.
12 ist ein Flussdiagramm einer wesentlichen Arbeitsweise der fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
13A zeigt ein anschauliches Bild, das auf dem Bildschirm eines 2D-Anzeige-Panels anzuzeigen ist, und 13D ist eine Ansicht, wenn sie aus Seite des Augpunktes aus betrachtet wird, die ein anschauliches Beispiel eines virtuellen Bildes zeigt, das auf eine geneigte ein virtuelles Bild bildende Ebene projiziert wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend sind fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtungen gemäß speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben.
<Ausführungsform 1>
<Übersicht über eine fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung>
1 gibt eine Gestaltungsform individueller Einheiten und optischer Pfade einer fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung so an, dass ein Fahrzeug, in welchen die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung installiert ist, von seiner Seite aus betrachtet wird. Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß dieser Ausführungsform bildet eine Frontscheibenanzeige-(HUD)Einrichtung.
Eine HUD-Anzeigeeinheit 10, die in 1 gezeigt ist, ist in einem Armaturenbrett eingebaut, das vor dem Fahrersitz des Fahrzeugs angeordnet ist. Ein 2D-Anzeige-Panel 11 und ein Reflexionsspiegel 15 sind in der HUD-Anzeigeeinheit 10 angeordnet. Das 2D-Anzeige-Panel 11 hat einen Bildschirm, auf welchem sichbare Information aus beliebigen diversen Mustern, etwa numerische Werte, ein Text, und eine Figur angezeigt werden können, wenn dies erforderlich ist. Als spezielles Beispiel kann das 2D-Anzeige-Panel 11 auf dem Bildschirm einen numerischen Wert und Zeichen, etwa „km/h” anzeigen, die einen aktuellen Anzeigewert eines Geschwindigkeitsmessers des Fahrzeugs angeben. Das 2D-Anzeige-Panel 11 kann Austrittslicht 13 aussenden, das Information einschließlich einer sichtbaren Informationen, die gerade auf dem Bildschirm angezeigt wird, überträgt.
Das Austrittslicht 13 des 2D-Anzeige-Panels 11 läuft zu dem Reflexionsspiegel 15 und wird dann von dessen Oberfläche reflektiert, wodurch sich ergebendes Austrittslicht 16, das schräg nach oben wandert, über eine Öffnung (nicht gezeigt) der HUD-Anzeigeeinheit 10 ausgegeben wird. Der Reflexionsspiegel 15 ist ein Teil eines vergrößernden optischen Systems. Das Austrittslicht 16, das von der HUD-Anzeigeeinheit 10 ausgegeben wird, wird von einem gewissen Gebiet 17a der Windschutzscheibe 17 des Fahrzeugs reflektiert und damit zu einem Augpunkt EP gelenkt.
Wenn daher beispielsweise der Fahrer des Fahrzeuges entlang einer Blickrichtung 18 ausgehend von den Augpunkt EP blickt, kann er oder sie ein virtuelles Bild 21 vor dem Gebiet 17a der Windschutzscheibe 17 visuell erkennen. D. h., das virtuelle Bild 21 mit dem gleichen Inhalt wie das sichtbare Bild, das auf dem Bildschirm des 2D-Anzeige-Panels 11 angezeigt ist, wird auf einer ein virtuelles Bild bildenden Ebene 22 erzeugt.
Wenn daher der Fahrer des Fahrzeugs entlang der Blickrichtung 18 ausgehend von dem Augpunkt EP nach vorne blickt, kann er oder sie das virtuelle Bild 21 des auf der HUD-Anzeigeeinheit 10 angezeigten Bildes so visuell erkennen, dass es mit einer äußeren Szene (beispielsweise einer Straßenoberfläche oder der Haube des eigenen Fahrzeuges) überlagert ist.
Eine der Eigenschaften der in 1 gezeigten Konfiguration ist, dass die Richtung der das virtuelle Bild bildenden Ebenen 22 variabel ist, d. h., die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 ist um eine Drehachse 22c drehbar. Daher kann die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 so orientiert werden, dass sie in Bezug auf die Richtung geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung 18 ist.
Um die Richtung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 variabel zu machen, wie in 1 gezeigt ist, wird das 2D-Anzeige-Panel 11 derart drehbar gehalten, dass es um eine Drehachse 11c drehbar ist, die ungefähr in der Mitte des 2D-Anzeige-Panels 11 angeordnet ist. Und ein Neigungseinstellmechanismus 55 ist mit dem 2D-Anzeige-Panel 11 verbunden. Angesteuert durch die Antriebskraft eines Elektromotors (nachfolgend beschrieben) kann der Neigungseinstellmechanismus 55 die Richtung der Oberfläche des 2D-Anzeige-Panels 11 bei Bedarf auf jede von diversen Richtungen einrichten. Der Neigungseinstellmechanismus 55 kann ein Drehmechanismus oder ein Verbindungsmechanismus, der sich linearer bewegt, sein.
Die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 kann geneigt werden, indem das 2D-Anzeige-Panel 11 in einem geneigten Zustand angebracht wird. Wenn das 2D-Anzeige-Panel 11 geneigt ist, dann ist die optische Achse für das Austrittslicht 13 zu der Richtung geneigt, die senkrecht zu der Oberfläche des 2D-Anzeige-Panels 11 steht.
<Tatsachliche Arten der Anordnung des 2D-Anzeige-Panels 11 und der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22>
In der fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß der Ausführungsform werden, um eine Anzeige von zwei unabhängigen Bildschirmen zu ermöglichen, zwei unabhängige 2D-Anzeige-Panels 11(1) und 11(2) so angeordnet, dass sie das 2D-Anzeige-Panel 11 bilden, das in 1 gezeigt ist. 2A und 2B sind entsprechend eine Vorderansicht und eine Seitenansicht, die darstellen, wie die 2D-Anzeige-Panele 11(1) und 11(2) angeordnet sind.
Aufgrund des Vorhandenseins der beiden 2D-Anzeige-Panels 11(1) und 11(2) bilden zwei unabhängige virtuelle bildbildende Ebenen 22(1) und 22(2) die das virtuelle Bild bildende Ebene 22, die in 1 gezeigt ist. 3A und 3B sind entsprechend eine Vorderansicht entsprechend einer Betrachtung von dem Augpunkt aus und eine Seitenansicht, die darstellen, wie die die virtuellen bilderbildenden Ebenen 22(1) und 22(2) angeordnet sind.
Wie in 2A gezeigt ist, sind die zwei 2D-Anzeige-Panels 11(1) und 11(2) in der horizontalen Richtung (X-Richtung) nebeneinander angeordnet. Wie in 2B gezeigt ist, ist ein 2D-Anzeige-Panel 11(1) so angeordnet, dass seine Oberfläche senkrecht zu der optischen Achsenrichtung (Z-Richtung) steht, und das andere 2D-Anzeige-Panel 11(2) ist so angeordnet, dass seine Oberfläche entsprechend einem Winkel θ zu der Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Richtung der optischen Achse steht.
Wie in 3A gezeigt ist, sind die beiden virtuelle Bilder bildenden Ebenen 22(1) und 22(2) in der horizontalen Richtung (X-Richtung) nebeneinander angeordnet. Wie in 3B gezeigt ist, ist eine das virtuelle Bild bildende Ebene 22(1) so angeordnet, dass sie senkrecht zu der Blickrichtung 18 ist, und die andere das virtuelle Bild bildende Ebene 22(2) ist so angeordnet, dass sie entsprechend einem Winkel θ zu der Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung 18 ist. Die das virtuelle Bild bildende Ebene 22(1) ist eine Ebene, in der ein optisches Bild, das einem angezeigten Inhalt des 2D-Anzeige-Panels 11(1) entspricht, erzeugt wird, und die das virtuelle Bild bildende Ebene 22(2) ist eine Ebene, in der ein optisches Bild, das einem angezeigten Inhalt des 2D-Anzeige-Panels 11(2) entspricht, erzeugt wird.
In der Ausführungsform ist die Richtung des 2D-Anzeige-Panels 11(1) fest. Da der Neigungseinstellmechanismus 55, wie in 1 gezeigt, mit dem 2D-Anzeige-Panel 11(2) verbunden ist, kann der Neigungswinkel θ des 2D-Anzeige-Panels 11(2) bei Bedarf geändert werden. Die Richtung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22(1) ist auf die Richtung festgelegt, die senkrecht zu der Blickrichtung 18 ist, und der Neigungswinkel θ der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22(2) wird so geändert, dass er dem Neigungswinkel des 2D-Anzeige-Panels 11(2) entspricht.
<Spezielles Beispiel der Art der Erkennung durch den Fahrer>
4 zeigt spezielle Beispiele einer vor dem Fahrzeug liegenden Szene und eines angezeigten virtuellen Bildes, das von dem Fahrer des Fahrzeugs visuell erkannt werden kann. D. h., der Fahrer, der auf dem Fahrersitz des Fahrzeugs sitzt, kann beispielsweise eine Szene 30, die in 4 gezeigt ist, durch die durchsichtige Windschutzscheibe 17 visuell erkennen. Da ferner die HUD-Anzeigeeinheit 10, die in 1 gezeigt ist, in dem Fahrzeug installiert ist, kann der Fahrer gleichzeitig auch beispielsweise ein virtuelles Bild 21 visuell erkennen, das in dem HUD-Anzeigegebiet 20 angezeigt ist, wie dies in 4 gezeigt ist.
<Art der Erkennung einer äußeren Szene>
Wie in 4 gezeigt ist, beinhaltet die Szene 30, die von dem Fahrer visuell erkannt wird, eine Straßenoberfläche 30a, Fahrbahnmarkierungen 30b auf der Straßenoberfläche 30a, usw. Die Szene 30 wird visuell so erkannt, dass sie an einem Punkt bei unendlich 31 zusammenläuft, wobei dieser Punkt auf der Straße voraus liegt. Beispielsweise werden in einem Bereich A1, der durch die untere Linie eines Gesamtbereichs, der von dem Fahrer visuell erkannt wird, und eine horizontale Linie, die durch den Punkt bei unendlich 31 verläuft, definiert ist und an einer vertikalen Position Yc angeordnet ist, die Breiten der Straßenoberfläche 30a und der Fahrbahnmarkierungen 30b kleiner, wenn die Position sich nach oben bewegt. Dies zeigt an, dass der Abstand des Objektes bei zunehmender Aufwärtsbewegung seiner Position zunimmt. Andererseits erkennt der Fahrer in einem Bereich A2, der durch die an der vertikalen Position Yc angeordneten horizontalen Linie und eine obere Linie des Gesamtbereichs, der von dem Fahrer wahrgenommen wird, definiert ist, dass der Abstand zu dem Objekt zunimmt, wenn seine Position nach unten wandert. In einem normalen Zustand ist der Punkt bei unendlich 31 ein entfernter Punkt, der auftritt, wenn der Fahrer von dem Augpunkt EP horizontal nach vorne blickt.
<Art der Erkennung eines virtuellen Bildes>
In einem Zustand, in welchem die das virtuelle Bild bildende Ebene 22, die in 1 gezeigt ist, zu der Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung 18 steht, wie in 4 gezeigt ist, ist das HUD-Anzeigegebiet 20, in welchem ein virtuelles Bild 21 angezeigt wird, wie ein Trapez geformt. In dem Beispiel aus 4 ist die Breite in der X-Richtung einer oberen Linie 20a des Gebiets 20 kleiner als die Breite seiner unteren Linie 20b. Daher verursacht die Form des HUD-Anzeigegebiets 20 bei dem Fahrer ein Gefühl für Abstand, das er oder sie haben würde, wenn die Szene 30 betrachtet würde, die an dem Punkt bei unendlich 31 zusammen läuft.
Tatsächlich entspricht das in 4 gezeigte HUD-Anzeigegebiet 20 der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22(2), die in 3A und 3D gezeigt ist. D. h., wenn die das virtuelle Bild bildende Ebene 22(2) geneigt ist, wie in 3A und 3D gezeigt ist, ist die obere Linie 20a des HUD-Anzeigegebiets 20 weiter von dem Augpunkt EP als ihre untere Linie 20b entfernt, und daher kann das virtuelle Bild 21, das auf dem geneigten HUD-Anzeigegebiet 20 gebildet wird, tatsächlich Perspektive und Tiefe vermitteln.
Ferner erscheint die Perspektive des virtuellen Bildes 21, das durch die Neigung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 erhalten wird, in der gleichen Richtung wie ein nahe gelegener Teil der Szene 30. D. h., sowohl das virtuelle Bild 21 als auch die Szene 30 erscheinen so, dass sie beim Fahrer das Gefühl hervorrufen, dass das Objekt sich von ihm oder ihr entfernt, wenn die Position näher an den Punkt bei unendlich 31 wandert. Folglich unterliegt der Fahrer einem geringer ausgeprägten Gefühl der Unbehaglichkeit im Hinblick auf die visuelle Erfassung und er kann in einfacher Weise eine Fokussierung mit seinem Auge vornehmen.
<Beispielhafte Konfiguration (1) des 2D-Anzeige-Panels 11>
5 zeigt eine anschauliche Konfiguration (1) eines 2D-Anzeige-Panels, das in der fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung, die in 1 gezeigt ist, verwendet werden kann, und eine dazu benachbarte Einheit.
In der in 5 gezeigten Konfiguration wird ein Flachpanel-Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A als das 2D-Anzeige-Panel 11(2) verwendet. Ein Rückseitenlicht 12 ist hinter dem Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A angeordnet.
In der Konfiguration aus 5 wird die Oberfläche des Flachpanel-Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11At durch den Neigungswinkelmechanismus 55 so positioniert, dass es zu der vertikalen Richtung (Y-Achse) entsprechend einem vorgegebenen Winkel θ geneigt ist. Das Rückseitenlicht 12 sendet Beleuchtungslicht 12a (beispielsweise weißes Licht) in der Richtung der Z-Achse aus. Beim Durchlaufen des Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11A wird das Beleuchtungslicht 12a in seiner Dichte und Farbe entsprechend dem Inhalt eines angezeigten Bildes 11a moduliert und wird zu dem Austrittslicht 13, das sich in der Z-Richtung ausbreitet.
Wenn das Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A geneigt ist, wie in 5 gezeigt, weichen die Punkte P1, P2 und P3, die an unterschiedlichen Positionen in dem angezeigten Bild 11a angeordnet sind, in der Z-Achsenrichtung voneinander ab. D. h., Koordinaten (y1, z1) des Punktes P1, Koordinaten (y2, z2) des Punktes P2 und Koordinaten (y3, z3) des Punktes P3 sind in der Richtung der optischen Achse (Z-Richtung) unterschiedlich.
Da die Positionen in der Z-Richtung der Punkte P1, P2 und P3, die als Lichtquellenpunkte dienen beim Anzeigen beispielsweise des virtuellen Bildes 21, das in 1 gezeigt ist, zueinander unterschiedlich sind, ist die das virtuelle Bild bildende Ebene 22(2) in gleicher Weise wie das Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A geneigt. D. h., durch Aordnen des Transmissionsflüssigkeitskristallanzeige-Panels 11A in einem geneigten Zustand und durch Aussenden des Austrittslichts 13 in einer Richtung (Z-Richtung), die zu der Richtung senkrecht zur Oberfläche des Transmissionsflüssigkeitskristallanzeige-Panels 11A geneigt ist, kann ein virtuelles Bild 21 in der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22(2), die geneigt ist, angezeigt werden. Die Tiefe des virtuellen Bildes 21 kann durch Einstellung des Neigungswinkels θ des Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11A geändert werden.
<Anschauliche Konfiguration (2) des 2D-Anzeige-Panels 11>
6 zeigt eine anschauliche Konfiguration (2) eines 2D-Anzeige-Panels, das in der in 1 gezeigten fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung verwendet werden kann, und ein benachbartes Element.
In der Konfiguration der 6 wird ein Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B als das 2D-Anzeige-Panel 11(2) verwendet. Insbesondere kann das Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B ein organisches EL-Anzeige-Panel sein. Wie in der Konfiguration der 5 wird die Oberfläche des Flachpanel-Anzeige-Panels mit spontaner Emission 11B so positioniert, dass es zu der vertikalen Richtung (Y-Achse) entsprechend einem vorgegebenen Winkel θ geneigt ist.
In der Konfiguration der 6 ist ein optischer Filter 14 an der vorderen Oberfläche des Anzeige-Panels mit spontaner Emission 11B angebracht. Der optische Filter 14 liefert eine Funktion, die erforderlich ist, um aus einem angezeigten Bild 11a das Austrittslicht 13 zu erzeugen, das sich in der Z-Achsenrichtung ausbreitet. In einem speziellen Beispiel wird ein optisches Element mit einer Richtungsselektivität als der optische Filter 14 verwendet, wodurch dem optische Filter 14 eine Eigenschaft derart verliehen wird, dass er Licht, das sich in der Z-Richtung ausbreitet, durchlässt und Licht blockiert, das sich in anderen Richtungen ausbreitet. Dies verhindert, dass zusätzliches Licht, das nicht das Austrittslicht 13 ist, sich in Richtung des Reflexionsspiegels 15 ausbreitet.
Wenn der Betrachtungswinkel des Anzeige-Panels mit spontaner Emission 11B relativ schmal ist, wird ein optisches Element, das Licht bricht, als der optische Filter 14 verwendet, um Licht so zu brechen, dass die Richtung der maximalen Intensität (für gewöhnlich senkrecht zu seiner Oberfläche) des Austrittslichts aus dem Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B geneigt ist und mit der Z-Richtung zusammenfällt. Folglich kann die Lichtintensität des Austrittslichts 13 vergrößert werden und die Lesbarkeit des virtuellen Bildes 21 kann verbessert werden.
Wenn das Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B so positioniert wird, dass seine Oberfläche parallel zu der Y-Achse steht, um eine Abschwächung des Austrittslichts 13 aufgrund der Wirkung des optischen Filters 14 zu verhindern, ist es erforderlich, den optischen Filter 14 von der Position, an der er dem Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B gegenüberliegt, zu verschieben oder die Orientierung des optischen Filters 14 einzustellen.
Das 2D-Anzeige-Panel 11(1) kann in der gleichen Weise wie das 2D-Anzeige-Panel 11(2) ausgebildet sein. Da es jedoch nicht erforderlich ist, das 2D-Anzeige-Panel 11(1) in Bezug auf die optische Achse für ein Austrittslicht zu neigen, kann ein 2D-Anzeige-Panel mit einem gewöhnlichen Aufbau unverändert als das 2D-Anzeige-Panel 11(1) verwendet werden.
<Konfiguration eines anschaulichen Systems>
7 zeigt den Aufbau eines anschaulichen Systems, das die in 1 gezeigte fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung aufweist. Das in 7 gezeigte System ist zusätzlich zu der HUD-Anzeigeeinheit 10 mit einer Messeinheit 100 und einem Fahrzeugnavigationsgerät 200 versehen, das in dem Fahrzeug installiert ist.
Die Messeinheit 100 enthält Messgeräte, wie sie durch einen Geschwindigkeitsmesser und diverse Anzeigeeinrichtungen typisch verkörpert sind. Wenn beispielsweise die HUD-Anzeigeeinheit 10, die in 7 gezeigt ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit in Form eines virtuellen Bildes 21 anzeigen soll, wird Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Messeinheit 100 ausgegeben wird, der HUD-Anzeigeeinheit 10 eingespeist.
Das Fahrzeugnavigationsgerät 200 erkennt eine aktuelle Position des eigenen Fahrzeugs und zeigt eine Karte einschließlich der aktuellen Position auf einem vorgegebenen Bildschirm an, und kann damit den Fahrer anleiten, so dass er oder sie das Fahrzeug entlang einer vorbestimmten Reiseroute fahren kann. Das Fahrzeugnavigationsgerät 200 besitzt eine Abbiegung-für-Abbiegung-Führungsfunktion. Wenn beispielsweise die aktuelle Position des eigenen Fahrzeugs sich einer Kreuzung oder dergleichen auf einer Reiseroute nähert, ermöglicht es die Abbiegung-für-Abbiegung-Führungsfunktion, eine geeignete Bewegungsrichtung in Form von beispielsweise Sprache und Anzeigen eines Pfeils anzukündigen. Durch die Bereitstellung einer links Abbiegen- oder rechts Abbiegen-Anweisung mittels der Abbiegung-für-Abbiegung-Führungsfunktion gibt das in 7 gezeigte Fahrzeugnavigationsgerät 200 Information über ein Anzeigen des Linksabbiegens oder Rechtsabbiegens an die HUD-Anzeigeeinheit 10 aus.
Die HUD-Anzeigeeinheit 10, die in 7 gezeigt ist, ist mit einer Anzeigesteuereinheit 51, einem nicht-flüchtigen Speicher 52, einem Motortreiber 53, einem Elektromotor 54 und dem Neigungssteuermechanismus 55 versehen.
Die Anzeigesteuereinheit 51, die ein Mikro-Computer ist, kann diverse Steuerungsfunktionen umsetzen, die für die HUD-Anzeigeeinheit 10 erforderlich sind, indem Programme abgearbeitet werden, die darin im Voraus gespeichert werden. Die Anzeigesteuereinheit 51 kann eine Datenkommunikation sowohl mit der Messeinheit 100 als auch dem Fahrzeugnavigationsgerät 200 ausführen.
Der nicht-flüchtige Speicher 52 wird im Voraus mit festgelegten Daten über diverse Anzeigemuster geladen, die auf den Bildschirmen der 2D-Anzeige-Panels 11(1) und 11(2) anzuzeigen sind, und wird auch mit Daten diverser Konstanten geladen, die zur Steuerung der Anzeigesteuereinheit 51 erforderlich sind. Wenn beispielsweise die HUD-Anzeigeeinheit 10 eine Rechtsabbiegen-Führungsanzeige auf der Grundlage einer Ausgabe des Fahrzeugnavigationsgeräts 200 erzeugen soll, liest die Anzeigesteuereinheit 51 Daten für ein Rechtsabbiegen-Führungsanzeigemuster aus dem nicht-flüchtigen Speicher 52 aus und erzeugt eine Rechtsabbiegen-Führungsanzeige (siehe 9B) auf dem Bildschirm des 2D-Anzeige-Panels 11(2).
Wenn es erforderlich ist, den Neigungswinkel der Oberfläche des 2D-Anzeige-Panels 11(2) einzustellen, steuert die Anzeigesteuereinheit 51 den Elektromotor 54 über den Motortreiber 53 an. Als Folge davon wird der Neigungssteuermechanismus 55, der mit dem Elektromotor 54 verbunden ist, angesteuert und der Neigungswinkel des 2D-Anzeige-Panels 11(2) wird geändert.
<Charakteristischer Steuerungsvorgang>
8 zeigt die Prozedur eines charakteristischen wesentlichen Steuerungsvorgangs der in 1 gezeigten fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung. D. h., der charakteristischer Steuerungsvorgang kann durch die Anzeigesteuereinheit 51 realisiert werden, indem diese den Prozess aus 8 beispielsweise regelmäßig ausführt. Die Details des Prozesses aus 8 sind nachfolgend beschrieben.
Im Schritt S11 bewertet die Anzeigesteuereinheit 51, ob ein Befehl zur Aktualisierung der HUD-Anzeige empfangen worden ist oder nicht. Wenn beispielsweise eine Anzeigeninformation mit einer höheren Anzeigepriorität als die Priorität der Information, die aktuell auf den Bildschirmen der 2D-Anzeige-Panels 11(1) und 11(2) aus der Messeinheit 100 oder dem Fahrzeugnavigationsgerät 200 eingespeist worden ist, bewertet die Anzeigesteuereinheit 51, dass ein Aktualisierungsbefehl empfangen worden ist und geht weiter zum Schritt S12.
Im Schritt S12 bewertet die Anzeigesteuereinheit 51, ob das Attribut des anzuzeigenden Musters gleich „3D-Bild” ist oder nicht.
Muster, deren Anzeige in Form von ebenen bzw. flachen Bildern gewünscht ist, etwa ein numerischer Wert, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert, erhalten ein Attribut „ebenes Bild”. Und Muster, deren Anzeige in Form von 3D-Bildern gewünschtes, etwa Pfeilmuster für Rechtsabbiegen-Anweisung und Linksabbiegen-Anweisung erhalten ein Attribut „3D-Bild”. Derartige Attributdaten werden im Voraus ermittelt und in dem nicht-flüchtigen Speicher 52 abgelegt. Alternativ senden die Messeinheit 100 oder das Fahrzeugnavigationsgerät 200 eine Anzeigeninformation, die Attributinformation enthält, zu der HUD-Anzeigeeinheit 10.
Daher kann die Anzeigesteuereinheit 51 ein Attribut erkennen, indem es auf eine entsprechende Information verweist, die in dem nicht-flüchtigen Speicher 52 gespeichert ist, oder auf eine extern eingespeiste Attributinformation. Der Prozess geht zum Schritt S13 weiter, wenn ein Muster mit dem Attribut „3D-Bild” anzuzeigen ist, und geht zum Schritt S14 weiter, wenn ein Muster mit dem Attribut „ebenes Bild” anzuzeigen ist.
Im Schritt S13 wählt die Anzeigesteuereinheit 51 das geneigte 2D-Anzeige-Panel 11(2) als ein Anzeigeziel der Anzeigegegenstandsinformation aus, die aus der Messeinheit 100 oder dem Fahrzeugnavigationsgerät 20 eingespeist worden ist, und zeichnet ein Anzeigemuster, das aus dem nicht-flüchtigen Speicher 52 ausgelesen wird, auf das Anzeige-Panel 11(2).
Im Schritt S14 wählt die Anzeigesteuereinheit 51 das vertikal orientierte 2D-Anzeige-Panel 11(1) als ein Anzeigeziel für die Anzeigegegenstandsinformation aus, die aus der Messeinheit 100 oder dem Fahrzeugnavigationsgerät 200 eingespeist worden ist, und zeichnet ein Anzeigemuster, das aus dem nicht-flüchtigen Speicher 52 ausgelesen wird, auf dem Anzeige-Panel 11(1).
<Spezielle Anzeigebeispiele>
9A und 9B zeigen spezielle anschauliche Bilder, die auf den Bildschirmen der 2D-Anzeige-Panels 11(1) und 11(2) entsprechend durch die HUD-Anzeigeeinheit 10 anzuzeigen sind. 9C zeigt, wie virtuelle Bilder 21(1) und 21(2), die in den jeweiligen die virtuellen Bilder bildenden Ebenen 22(1) und 22(2) gebildet sind, visuell erkannt werden, wenn sie aus der Seite des Augpunkts EP aus betrachtet werden.
Wenn beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation „105 km/h” des Geschwindigkeitsmessers in die Anzeigesteuereinheit 51 der HUD-Anzeigeeinheit 10 aus der Messeinheit 100 eingespeist wird, und wenn der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation das Attribut „ebenes Bild” zugeordnet ist, dann wird ein Anzeigemuster „105 km/h” auf dem Bildschirm des 2D-Anzeige-Panels 11(1) als Folge der Ausführung des Schritts S14 (siehe 8) in der Weise angezeigt, wie dies in 9A gezeigt ist.
Wenn ein Anzeigebefehl für eine Rechtsabbiegen-Anweisung der Anzeigesteuereinheit 51 der HUD-Anzeigeeinheit 10 aus dem Fahrzeugnavigationsgerät 200 eingespeist wird, und wenn dem Befehl das Attribut „3D-Bild” zugeordnet ist, wird ein Pfeilmuster für eine Rechtsabbiegen auf dem Bildschirm des 2D-Anzeige-Panels 11(2) als Folge der Ausführung des Schritts S13 (siehe 8) so angezeigt, wie dies in 9B gezeigt ist.
In der vorhergehenden Situation werden das Anzeigemuster „105 km/h”, das gerade auf dem Bildschirm des 2D-Anzeige-Panels 11(1) angezeigt wird, und das Pfeilmuster für die Rechtsabbiegen, das gerade auf dem Bildschirm des 2D-Anzeige-Panels 11(2) angezeigt wird, als virtuelle Bilder 21 in den die virtuellen Bilder bildenden Ebenen 22(1) und 22(2) entsprechend angezeigt. Daher erkennt der Fahrer am Augpunkt EP visuell die virtuellen Bilder 21 in der Weise, wie dies in 9C gezeigt ist.
D. h., da die das virtuelle Bild bildende Ebene 22(1) so orientiert ist, dass sie senkrecht zu der Blickrichtung 18 steht, wird das virtuelle Bild 21(1) in der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22(1) in Form einer ebenen Anzeige angezeigt wie das Bild, das auf dem 2D-Anzeige-Panel 11(1) angezeigt ist. Da die das virtuelle Bild bildende Ebene 22(2) zu der Richtung geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung 18 steht, wird das virtuelle Bild 21(2) in der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22(2) in anderer Form als das Bild angezeigt, das auf dem 2D-Anzeige-Panel 11(2) angezeigt, das heißt, mit Perspektive (tatsächlicher Tiefe).
Durch das Anzeigen einer Information für den numerischen Wert, etwa einer Fahrzeuggeschwindigkeit, in Form eines ebenen bzw. flachen Bildes anstelle des virtuellen Bildes 21(1), das in 9C gezeigt ist, wird die Lesbarkeit beim Ablesen des numerischen Wertes ausreichend hoch, so dass der Fahrer diesen Wert sofort ablesen kann.
Durch das Anzeigen eines Musters, etwa eines Pfeils oder einer Figur, wie das in 9C gezeigte virtuelle Bild 21(2) mit Perspektive und Tiefe, kann der Fahrer dieses Bild mit der gleichen Tiefe wie eine Hintergrundoberfläche der Straße usw. visuell erkennen. Dies macht es möglich zu verhindern, dass der Fahrer im visuellen Sinne ein Unbehagen fühlt, und veranlasst wird, dass der Fahrer ein Gefühl der hohen Wertigkeit erhält. Ferner kann das bloße Anzeigen eines ebenen Musters in der in 9B gezeigten Weise eine Anzeige mit Tiefe in dem virtuellen Bild 21(2) realisieren, das in 9C gezeigt ist.
D. h., durch die Verwendung der zwei 2D-Anzeige-Panels 11(1) und 11(2) auf unterschiedliche Weisen können ein gegebenes virtuelles Bild 21(1), für das die Lesbarkeit wichtig ist, oder ein virtuelles Bild 21(2) mit Tiefe selektiv angezeigt werden. Einzelne Anzeigeinformationen können den beiden Bildschirmen automatisch zugewiesen werden, indem der Steuerungsablauf ausgeführt wird, der in 8 gezeigt ist.
<Mögliche Modifizierungen>
Das 2D-Anzeige-Panel 11 kann ein Reflexionsanzeige-Panel anstelle eines Transmissionstyps oder eines Typs mit spontaner Emission sein.
Während in dem Beispiel aus 4 das HUD-Anzeigegebiet 20 und die Szene 30 einander überlagert sind, kann die Gestaltungsform so geändert werden, dass eine Kombiniereinheit (Reflexionsplatte) benachbart zu der Windschutzscheibe 17 beispielsweise auf dem Armaturenbrett angeordnet wird und ein virtuelles Bild 21 in einem Kombiniergebiet erscheint.
Da in dem Beispiel aus 4 das HUD-Anzeigegebiet 20 über der Position Yc angeordnet ist, die dem Punkt bei unendlich 31 entspricht, ist die Neigungsrichtung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 so festgelegt, dass die obere Linie 20a des HUD-Anzeigegebiets 20 weiter von dem Augpunkt EP entfernt ist als seine untere Linie 20b. Wenn andererseits das HUD-Anzeigegebiet 20 über der Position Yc angeordnet ist, wäre es angebracht, die Neigungsrichtung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 so bestimmen, dass seine untere Linie 20b weiter von dem Augpunkt EP als seine obere Linie 20a entfernt ist.
In dem Prozess der 8 werden die Richtungen der 2D-Anzeige-Panels 11(1) und 11(2) nicht geändert. Für gewisse Arten von Anzeigemuster oder gewisse Situationen von Szenen, die dem Anzeigegebiet für das virtuelle Bild zu überlagern sind, ist es jedoch vorstellbar, den Neigungswinkel des 2D-Anzeige-Panels 11(2) automatisch auf diverse Werte einzustellen. Eine weitere Konfiguration ist möglich, in der der Neigungswinkel des 2D-Anzeige-Panels 11(2) entsprechend dem Geschmack eines Anwenders in Reaktion auf einen manuellen Einstellbefehl fein eingestellt wird, der unter Anwendung eines Knopfs oder dergleichen, der zum Empfang einer Anwendereingabe dient, ausgegeben wird.
Während in dem Beispiel der 3A und 3D die zwei virtuelle Bilder bildenden Ebenen 22(1) und 22(2) in der horizontalen Richtung nebeneinander liegen, können die virtuelle Bilder bildenden Ebenen 22(1) und 22(2) in der vertikalen Richtung nebeneinander angeordnet sein. Ferner können die zwei virtuelle Bilder bildenden Ebenen 22(1) und 22(2) an Positionen angeordnet sein, die voneinander beabstandet sind.
Die HUD-Anzeigeeinheit 10 kann so gestaltet sein, dass nicht nur die Richtung des 2D-Anzeige-Panels 11(2) sondern auch die Richtung des 2D-Anzeige-Panels 11(1) einstellbar ist. In diesem Falle können den zwei virtuelle Bilder bildenden Ebenen 22(1) und 22(2) unterschiedliche Neigungswinkel zugewiesen werden, indem die Neigungswinkel der 2D-Anzeige-Panels 11(1) und 11(2) unabhängig voneinander gesteuert werden. Selbst im Falle, in welchem die virtuelle Bilder bildenden Ebenen 22(1) und 22(2) in dem Bereich A1 und in dem Bereich A2, die entsprechend in 4 gezeigt sind, angeordnet sind, können beispielsweise virtuelle Bilder 21 mit Tiefe in den jeweiligen Bereichen A1 und A2 angezeigt werden, so dass sie mit einer Szene 30 konform sind.
Eigenschaften der fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung können durch die folgenden Punkte (1)–(7) kurz zusammengefasst werden:

(1) Eine fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung, die aus einer Projektionseinheit Licht ausgibt, das Information, die ein beliebiges in einem vorgegebenen Anzeigegebiet angezeigtes ebenes Anzeigebild enthält, überträgt, und die das Licht zu einer Windschutzscheibe (17) eines Fahrzeugs oder deren Umgebung so führt, dass das von den Licht, das von einer Oberfläche der Windschutzscheibe oder deren Umgebung reflektiert wird, übertragene Anzeigebild projiziert und visuell als ein virtuelles Bild ausgehend von einem vorgegebenen Augpunkt (EP) wahrgenommen wird, dadurch gekennzeichnet: dass eine erste bildbildende Ebene (22(1)) und eine zweite bildbildende Ebene (22(2)) als bildbildende Ebenen des virtuellen Bildes (virtuelles Bild bildende Ebene 22) bereitgestellt sind; dass die erste bildbildende Ebene parallel zu einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zu einer Blickrichtung (18) steht, die den Augpunkt und das virtuelle Bild (21) verbindet; dass die zweite bildbildende Ebene in Bezug auf die Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung steht, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet (siehe 1 und 3).
(2) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung nach Punkt (1), dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: ein erstes 2D-Anzeige-Panel (11(1)) zur Erzeugung eines virtuellen Bildes in der ersten bildbildenden Ebene; und ein zweites 2D-Anzeige-Panel (11(2)) zur Erzeugung eines virtuellen Bildes in der zweiten bildbildenden Ebene, wobei die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist: dass das erste 2D-Anzeige-Panel so angeordnet ist, dass es ungefähr senkrecht zu einer optischen Achse für Austrittslicht steht; dass das zweite 2D-Anzeige-Panel so angeordnet ist, dass es zu einer optischen Achse für Austrittslicht geneigt ist; und dass die Projektionseinheit Lichtstrahlen für die Erzeugung der virtuellen Bilder auf der Grundlage des Austrittslichtes des ersten 2D-Anzeige-Panels und des Austrittslichtes des zweiten 2D-Anzeige-Panels ausgibt (siehe 2).
(3) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (2), dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Anzeigesteuereinheit für das virtuelle Bild (Anzeigesteuereinheit 51) aufweist, die eine Art einer Anzeigegegenstandsinformation prüft, wenn diese von außen empfangen wird, und die das erste 2D-Anzeige-Panel oder das zweite 2D-Anzeige-Panel als ein Ausgabeziel für die Anzeigegegenstandsinformation auswählt (S12–S14) (siehe 7 und 8).
(4) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigesteuereinheit für virtuelle Bilder das erste 2D-Anzeige-Panel als das Ausgabeziel für die Anzeigegegenstandsinformation auswählt, wenn der empfangenen Anzeigegegenstandsinformation ein Attribut für ebenes Anzeigen zugewiesen ist, und das zweite 2D-Anzeige-Panel als das Ausgabeziel für die Anzeigegegenstandsinformation auswählt, wenn der empfangenen Anzeigegegenstandsinformation ein 3D-Anzeige-Attribut zugewiesen ist (S12–S14).
(5) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (1), dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Neigungseinstellmechanismus (55) aufweist, der den Neigungswinkel der zweiten bildbildenden Ebene einstellt.
(6) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (1), dadurch gekennzeichnet, dass die zweite bildbildende Ebene (22(2)) derart in eine Richtung geneigt ist, dass ein Abstand von dem Augpunkt zu einem oberen Ende des virtuellen Bildes größer ist als ein Abstand von dem Augpunkt zu einem unteren Ende des virtuellen Bildes, wenn das virtuelle Bild unter einer horizontalen Linie gebildet ist, die durch den Augpunkt verläuft (siehe 3D).
(7) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (2), dadurch gekennzeichnet, dass das zweite 2D-Anzeige-Panel ein Transmissionsanzeige-Panel (Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A) ist, wobei die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass sie weiterhin aufweist: ein Beleuchtungsrückseitenlicht (12), das hinter dem zweiten 2D-Anzeige-Panel angeordnet ist (siehe 5).

<Ausführungsform 2>
<Spezielles Beispiel der Art der Erkennung durch den Fahrer>
4 zeigt spezielle Beispiele einer Szene vor dem Fahrzeug und eines angezeigten virtuellen Bildes, das von dem Fahrer des Fahrzeugs visuell erkannt werden kann. D. h., der Fahrer, der auf dem Vordersitz des Fahrzeugs sitzt, kann beispielsweise eine Szene 30, die in 4 gezeigt ist, durch die transparente Windschutzscheibe visuell erkennen. Da ferner die in 1 gezeigte HUD-Anzeigeeinheit 10 in dem Fahrzeug installiert ist, kann der Fahrer gleichzeitig auch beispielsweise ein virtuelles Bild 21 visuell erkennen, das in dem in 4 gezeigten HUD-Anzeigegebiet 20 angezeigt wird.
<Art der Erkennung einer äußeren Szene>
Wie in 4 gezeigt ist, beinhaltet die Szene 30, die von dem Fahrer visuell erkannt wird, eine Straßenoberfläche 30a, Fahrbahnmarkierungen 30b auf der Straße, usw. Die Szene 30 wird visuell so erkannt, dass sie an einen Punkt bei unendlich 31 konvergiert, der auf der vorausliegenden Straße angeordnet ist. Beispielsweise werden in einem Bereich A1, der durch die untere Linie eines Gesamtbereichs, der von dem Fahrer visuell wahrgenommen wird, und eine horizontale Linie, die durch den Punkt bei unendlich 31 verläuft und an einer vertikalen Position Yc angeordnet ist, definiert ist, die Breiten der Straßenoberfläche 30a und der Fahrbahnmarkierungen 30b kleiner, wenn die Position nach oben wandert. Dies gibt an, dass der Abstand des Objekts größer wird, wenn seine Position nach oben wandert. Andererseits erkennt in einem Bereich A2, der durch die an der vertikalen Position Yc angeordnete horizontale Linie und eine obere Linie des Gesamtbereichs, der von dem Fahrer erkannt wird, definiert ist, der Fahrer, dass der Abstand zu dem Objekt anwächst, wenn seine Position nach unten wandert. In einen normalen Zustand ist der Punkt bei unendlich 31 ein weit entfernter Punkt, der auftritt, wenn der Fahrer ausgehend von dem Augpunkt EP horizontal nach vorne blickt.
<Art der Erkennung eines virtuellen Bildes>
Wie in 4 gezeigt ist, ist das HUD-Anzeigegebiet 20, in welchem ein virtuelles Bild 21 angezeigt wird, in Trapezform ausgebildet. D. h., die Breite in der X-Richtung einer oberen Linie 20a des Gebiets 20 ist kleiner als die Breite einer unteren Linie 20b. Daher bewirkt die Form des HUD-Anzeigegebiets 20 bei dem Fahrer das gleiche Gefühl für Entfernung, das er oder sie wahrnimmt, wenn die Szene 30 betrachtet wird, die an dem Punkt bei unendlich 31 konvergiert.
Tatsächlich entspricht das in 4 gezeigte HUD-Anzeigegebiet 20 der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 in 1. D. h., die obere Linie 20a des HUD-Anzeigegebiets 20 ist von dem Augpunkt EP weiter entfernt als seine untere Linie 20b, und somit kann das virtuelle Bild 21, das auf dem geneigten HUD-Anzeigegebiet 20 erzeugt wird, tatsächlich eine Perspektive bereitstellen.
Ferner erscheint die Perspektive des virtuellen Bilds 21, die durch die Neigung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 erhalten wird, in der gleichen Richtung wie jene eines nahe gelegenen Teils der Szene 30. D. h., sowohl das virtuelle Bild 21 als auch die Szene 30 sind so ausgebildet, dass sie bei dem Fahrer das Gefühl erzeugen, dass das Objekt sich von ihm oder ihr entfernt, wenn seine Position näher an den Punkt bei unendlich 31 heranrückt. Als Folge davon unterliegt der Fahrer weniger dem Gefühl der Unbehaglichkeit hinsichtlich der visuellen Erfassung und er kann in einfacher Weise eine Einstellung des Fokus des Auges vornehmen.
<Anschauliche Konfiguration (3) des 2D-Anzeige-Panels 11>
Eine anschauliche Konfiguration (3) eines 2D-Anzeige-Panels, das in der in 1 gezeigten fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung eingesetzt werden kann, und eine dazu benachbarte Einheit sind nachfolgend mit Bezug zu 5 beschrieben.
In der in 5 gezeigten Konfiguration wird ein Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A als das 2D-Anzeige-Panel 11 verwendet. Ein Rückseitenlicht 12 ist hinter dem Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A angeordnet.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die Oberfläche des Flachpanel-Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11A festgelegt und zu der vertikalen Richtung (Y-Achse) gemäß einem vorgegebenen Winkel θ geneigt. Die Rückseitenbeleuchtung bzw. das Rückseitenlicht 12 sendet Beleuchtungslicht 12a (beispielsweise weißes Licht) in der Richtung der Z-Achse aus. Beim Durchlaufen des Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11A wird das Beleuchtungslicht 12a in der Dichte und Farbe entsprechend dem Inhalt eines angezeigten Bildes 11a moduliert und wird zu einem Austrittslicht 13, das sich in der Z-Richtung ausbreitet.
Da das Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A geneigt ist, weichen Punkte P1, P2 und P3, die an unterschiedlichen Positionen in dem angezeigten Bild 11a angeordnet sind, voneinander in der Richtung der Z-Achse ab. D. h., Koordinaten (y1, z1) des Punktes P1, Koordinaten (y2, z2) des Punktes P2 und Koordinaten (y3, z3) des Punktes P2 sind in Richtung der optischen Achse (Z-Richtung) unterschiedlich.
Da die Positionen in der Z-Richtung der Punkte P1, P2 und P2, die als Lichtquellenpunkte dienen zum Anzeigen von beispielsweise dem virtuellen Bild 21, das in 1 gezeigt ist, zueinander unterschiedlich sind, ist die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 in gleicher Weise wie das Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A geneigt. D. h., durch Anordnung des Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11A in einem geneigten Zustand und durch Aussendung des Austrittslichtes 13 in einer Richtung (Z-Richtung), die zu der Richtung geneigt ist, die senkrecht zu der Oberfläche des Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11A steht, kann ein virtuelles Bild 21 in der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22, die geneigt ist, angezeigt werden.
<Anschauliche Konfiguration (4) des 2D-Anzeige-Panels 11>
Mit Bezug zu 6 sind nachfolgend eine anschauliche Konfiguration (4) eines 2D-Anzeige-Panels, das in der in 1 gezeigten fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung eingesetzt werden kann, und ein benachbartes Element beschrieben.
In der Konfiguration der 6 ist ein Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B als das 2D-Anzeige-Panel 11 verwendet. Insbesondere kann das Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B ein organisches EL-Anzeige-Panel sein. Wie in der Konfiguration der 5 wird die Oberfläche des Flachpanel-Anzeige-Panels mit spontaner Emission 11B fixiert und ist zu der vertikalen Richtung (Y-Achse) entsprechend einem vorgegebenen Winkel θ geneigt.
In der Konfiguration der 6 ist ein optischer Filter 14 an der vorderen Oberfläche des Anzeige-Panels mit spontaner Emission 11B angebracht. Der optische Filter 14 bietet eine Funktion, die zur Erzeugung, – ausgehend von einem angezeigten Bild 11a, – von Ausgangslicht 13 erforderlich ist, das sich in der Richtung der Z-Achse ausbreitet. In einem speziellen Beispiel wird ein optisches Element mit Richtungsselektivität als der optische Filter 14 verwendet, wodurch der optische Filter 14 eine Eigenschaft erhält, so dass Licht, das sich in der Z-Richtung ausbreitet, durchgelassen wird und Licht, das sich in anderen Richtungen ausbreitet, blockiert wird. Dies verhindert, dass unnötiges Licht im Vergleich zu dem Austrittslicht 13 sich in Richtung des Reflexionsspiegels 15 ausbreitet.
Wenn der Betrachtungswinkel des Anzeige-Panels mit spontaner Emission 11B relativ schmal ist, wird ein optisches Element, das Licht bricht, als der optische Filter 14 verwendet, um Licht so zu brechen, dass die Richtung der maximalen Intensität (für gewöhnlich ist diese senkrecht zu seiner Oberfläche) von Austrittslicht aus dem Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B geneigt ist und mit der Z-Richtung zusammenfällt. Folglich kann die Leuchtstärke des Austrittslichts 13 erhöht werden und die Lesbarkeit des virtuellen Bildes 21 kann verbessert werden.
<Mögliche Modifizierungen>
In der fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird angenommen, dass die Position und der Neigungswinkel des 2D-Anzeige-Panels 11 festgelegt sind. Alternativ kann ein Einstellmechanismus bereitgestellt werden, so dass die Position und der Neigungswinkel manuell nach Bedarf eingestellt werden können. Dies ermöglicht es, die Anzeigeposition eines virtuellen Bildes 21 entsprechend einer Änderung der Position des Augpunkts EP einzustellen, oder die Perspektive (Tiefe) eines virtuellen Bildes 21 entsprechend dem Geschmack eines Anwenders (Fahrers) einzustellen.
Das 2D-Anzeige-Panel 11 kann eine Reflexionsanzeige-Panel anstelle eines Transmissionstyps oder eines Typs mit spontaner Emission sein.
Während in dem Beispiel aus 4 das HUD-Anzeigegebiet 20 und die Szene 30 einander überlagert sind, kann die Gestaltung so geändert werden, dass eine Kombiniereinheit (Reflexionsplatte) benachbart zu der Windschutzscheibe 17 beispielsweise auf dem Armaturenbrett angeordnet wird und ein virtuelles Bild 21 auf einem Gebiet der Kombiniereinheit erscheint.
In dem Beispiel der 4 ist die Neigungsrichtung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 so bestimmt, dass die obere Linie 20a des HUD-Anzeigegebiets 20 weiter von dem Augpunkt EP als eine untere Linie 20B entfernt ist, da das HUD-Anzeigegebiet 20 über der Position Yc angeordnet ist, die dem Punkt bei unendlich 31 entspricht. Wenn andererseits das HUD-Anzeigegebiet 20 über der Position Yc angeordnet ist, wäre es angebracht, die Neigungsrichtung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 222 so bestimmen, dass ihre untere Linie 20b weiter von dem Augpunkt EP als die obere Linie 20h entfernt ist.
Eigenschaften der fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind nachfolgend knapp durch die folgenden Punkte (8)–(12) zusammengefasst:

(8) Eine fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung, die aus einer Projektionseinheit (HUD-Einheit 10) Licht ausgibt, das Information überträgt, die ein beliebiges ebenes Anzeigebild, das in einem vorgegebenen Anzeigegebiet angezeigt wird, enthält, und die das Licht zu einer Windschutzscheibe (17) eines Fahrzeugs oder deren Umgebung so führt, dass das von dem Licht, das von einer Oberfläche der Windschutzscheibe oder ihrer Umgebung reflektiert wird, übertragene Anzeigebild projiziert wird und visuell als ein virtuelles Bild (21) von einem vorgegebenen Augpunkt (EP) aus visuell wahrgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass: eine bildbildende Ebene des virtuellen Bildes (die das virtuelle Bild bildende Ebene 22) in Bezug auf eine Ebene geneigt ist, die senkrecht zu einer Blickrichtung (18) steht, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet.
(9) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (8), dadurch gekennzeichnet, dass: ein Anzeige-Panel (2D-Anzeige-Panel 11), das das Anzeigebild anzeigt, in einem geneigten Zustand angeordnet ist, und dass Licht, das von der Produktionseinheit ausgegeben wird, unter Anwendung von Licht erzeugt wird, das sich entlang einer geneigten Achse (Z) ausbreitet, die zu einer Richtung geneigt ist, die senkrecht zu einer Oberfläche des Anzeige-Panels steht.
(10) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (9), dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeige-Panel ein Transmissionsanzeige-Panel ist (Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A), wobei die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aufweist: ein Beleuchtungsrückseitenlicht (12), das hinter dem Anzeige-Panel angeordnet ist.
(11) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (9) oder (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen optischen Filter (14) aufweist, der an der Vorderseite des Anzeige-Panels angeordnet ist, wobei die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass: der optische Filter selektiv das Licht durchlässt, das sich entlang der geneigten Achse ausbreitet, die zu der Richtung geneigt ist, die senkrecht zu der Oberfläche des Anzeige-Panels steht.
(12) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß einem der Punkte (8) bis (11), dadurch gekennzeichnet: dass das virtuelle Bild unter einer horizontalen Linie, die durch den Augpunkt (EP) verläuft, gebildet wird (im Bereich A1); und dass die bildbildende Ebene des virtuellen Bildes derart in einer Richtung geneigt ist, dass ein Abstand von dem Augpunkt zu einem oberen Ende (obere Linie des Gebiets 20a) des virtuellen Bildes größer ist als ein Abstand von dem Augpunkt zu einem unteren Ende (untere Linie des Gebiets 20b) des virtuellen Bildes.

<Ausführungsform 3>
<Überblick über die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung>
1 und 10 umreißen eine Gestaltungsform individueller Einheiten und optischer Pfade einer fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung in einer Weise, in der ein Fahrzeug, in welchem die Einrichtung installiert ist, von seiner Seite aus betrachtet wird. 1 zeigt einen Zustand, in welchem eine virtuelle bildbildende Ebene 22 sich in der vertikalen Richtung erstreckt, und 10 zeigt, wie die Neigung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 eingestellt wird. Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß dieser Ausführungsform bildet eine Frontscheiben-Anzeige-(HUD-)Einrichtung.
Eine in 1 und 10 gezeigte HUD-Anzeigeeinheit 10 ist in einem Armaturenbrett eingebaut, das vor dem Fahrersitz des Fahrzeugs angeordnet ist. Ein 2D-Anzeige-Panel 11 und ein Reflexionsspiegel 15 sind in der HUD-Anzeigeeinheit 10 angeordnet. Das 2D-Anzeige-Panel 11 hat einen Bildschirm, auf welchem sichtbare Information mit diversen Mustern, etwa numerischen Werten, einem Text und einer Figur, bei Bedarf angezeigt werden kann. Als spezielles Beispiel kann das 2D-Anzeige-Panel 11 auf dem Bildschirm einen numerischen Wert und Zeichen anzeigen, etwa „km/h”, wodurch ein aktueller Anzeigewert eines Geschwindigkeitsmessers des Fahrzeuges angegeben wird. Das 2D-Anzeige-Panel 11 kann Austrittslicht 13 aussenden, das Information überträgt, die sichtbare Information enthält, die auf seinem Schirm angezeigt wird.
Das Austrittslicht 13 des 2D-Anzeige-Panels 11 breitet sich zu dem Reflexionsspiegel 15 aus und wird dann durch seine Oberfläche reflektiert, wodurch resultierendes Austrittslicht 16, das schräg nach oben läuft, über eine Öffnung (nicht gezeigt) der HUD-Anzeigeeinheit 10 ausgegeben wird. Der Reflexionsspiegel 15 ist Teil eines optischen Vergrößerungssystems. Das Austrittslicht 16, das von der HUD-Anzeigeeinheit 10 ausgegeben wird, wird von einem gewissen Gebiet 17a der Windschutzscheibe 17 des Fahrzeugs reflektiert und somit zu einem Augpunkt EP gelenkt.
Wenn daher der Fahrer von beispielsweise dem Fahrzeug entlang einer Blickrichtung 18 von dem Augpunkt EP nach vorne blickt, kann er oder sie ein virtuelles Bild 21 vor dem Gebiet 17a der Windschutzscheibe 17 visuell erkennen. D. h., das virtuelle Bild 21, das den gleichen Inhalt hat wie das sichtbare Bild, das auf dem Bildschirm des 2D-Anzeige-Panels 11 angezeigt wird, wird in einer ein virtuelles Bild bildenden Ebene 22 erzeugt.
Wenn daher der Fahrer des Fahrzeugs entlang der Blickrichtung 18 ausgehend von dem Augpunkt EP nach vorne blickt, kann er oder sie das virtuelle Bild 21 des auf der HUD-Anzeigeeinheit 10 angezeigten Bildes visuell so erkennen, dass es einer äußeren Szene (beispielsweise einer Straßenoberfläche oder der Motorhaube des eigenen Fahrzeugs) überlagert ist.
Einige Eigenschaften der in 1 und 10 gezeigten Konfiguration bestehen darin, dass die Richtung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 variabel ist, d. h., die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 ist um eine Drehachse 22c drehbar. Daher kann die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 so orientiert werden, dass sie in Bezug auf die Richtung geneigt ist, die senkrecht zur Blickrichtung 18 steht.
Um die Richtung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 variabel zu machen, wie in 1 und 10 gezeigt ist, wird das 2D-Anzeige-Panel 11 so gehalten, dass es um eine Drehachse 11c drehbar ist, die ungefähr in der Mitte des 2D-Anzeige-Panels 11 angeordnet ist. Und ein Neigungssteuermechanismus 15 ist mit den 2D-Anzeige-Panel 11 verbunden. Unter Einsatz einer Antriebskraft eines Elektromotors (nachfolgend beschrieben), wie in 10 gezeigt ist, kann der Neigungssteuermechanismus 55 die Richtung der Oberfläche des 2D-Anzeige-Panels 11 bei Bedarf auf eine beliebige Richtung diverser Richtungen festlegen. Der Neigungssteuermechanismus 55 kann ein Drehmechanismus oder ein Verbindungsmechanismus, der sich linear bewegt, sein.
Die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 kann geneigt werden, indem das 2D-Anzeige-Panele 11 in einem geneigten Zustand angeordnet wird. Wenn das 2D-Anzeige-Panel 11 geneigt ist, ist die optische Achse für das Austrittslicht 13 zu der Richtung geneigt, die senkrecht zu der Oberfläche des 2D-Anzeige-Panels 11 steht.
<Spezielles Beispiel der Art der Erkennung durch den Fahrer>
4 zeigt spezielle Beispiele einer Szene vor dem Fahrzeug und eines angezeigten virtuellen Bildes, das von dem Fahrer des Fahrzeugs visuell erkannt werden kann. D. h., der Fahrer, der in dem Fahrersitz des Fahrzeugs sitzt, kann beispielsweise eine Szene 30, die in 4 gezeigt ist, durch die transparente Windschutzscheibe 17 visuell erkennen. Da ferner die HUD-Anzeigeeinheit 10, die in 1 und 10 gezeigt ist, in dem Fahrzeug installiert ist, kann der Fahrer gleichzeitig auch beispielsweise ein virtuelles Bild 21 visuell wahrnehmen, das in dem in 4 gezeigten HUD-Anzeigegebiet 20 angezeigt wird.
<Art der Erkennung einer äußeren Szene>
Wie in 4 gezeigt ist, beinhaltet die Szene 30, die von den Fahrer visuell erkannt wird, eine Straßenoberfläche 30a, Fahrbahnmarkierungen 30b auf der Straßenoberfläche 30a, usw. Die Szene 30 wird visuell so erkannt, dass sie an einem Punkt bei unendlich 31 konvergiert, der im weiteren Straßenverlauf angeordnet ist.
Beispielsweise werden in einem Bereich A1, der durch die untere Linie eines Gesamtbereichs, der von dem Fahrer visuell erkannt wird, und eine horizontale Linie definiert ist, die durch den Punkt bei unendlich 31 verläuft und an einer vertikalen Position Yc angeordnet ist, die Breiten der Straßenoberfläche 30a und der Fahrbahnmarkierungen 30b kleiner, wenn die Position nach oben wandert. Dies gibt an, dass der Abstand zum Objekt größer wird, wenn seine Position nach oben wandert. Andererseits erkennt der Fahrer in einem Bereich A2, der durch die horizontale Linie, die an der vertikalen Position Yc angeordnet ist, und eine obere Linie des Gesamtbereichs definiert ist, der von dem Fahrer erkannt wird, dass der Abstand zu dem Objekt anwächst, wenn seine Position nach unten wandert. In einem normalen Zustand ist der Punkt bei unendlich 31 ein weit entfernter Punkt, der auftritt, wenn der Fahrer ausgehend von dem Augpunkt EP horizontal nach vorne blickt.
<Art der Erkennung eines virtuellen Bildes>
In einem Zustand, in welchem die in 1 und 10 gezeigte das virtuelle Bild bildende Ebene 22 zu der Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung 18 steht ist, wie in 4 gezeigt ist, das HUD-Anzeigegebiet 20, in welchem ein virtuelles Bild 21 angezeigt wird, in Form eines Trapezes vorgesehen. In dem Beispiel aus 4 ist die Breite in der X-Richtung einer oberen Linie 20a des Gebiets 20a kleiner als die Breite seiner unteren Linie 20b. Daher verursacht die Form des HUD-Anzeigegebiets 20 beim Fahrer das gleiche Gefühl für Entfernung, das er oder sie haben würde, wenn er die Szene 30 betrachtet, die an dem Punkt bei unendlich 31 konvergiert.
Tatsächlich entspricht das in 4 gezeigte HUD-Anzeigegebiet 20 der in 1 und 10 gezeigten das virtuelle Bild bildenden Ebene 22. Wenn beispielsweise die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 wie eine das virtuelle Bild bildende Ebene 22(B), die in 10 gezeigt ist, geneigt ist, ist die obere Linie 20a des HUD-Anzeigegebiets 20 weiter von dem Augpunkt EP entfernt als seine untere Linie 20b, und damit kann das virtuelle Bild 21, das in dem geneigten HUD-Anzeigegebiet 20 erzeugt wird, tatsächlich eine Perspektive bereitstellen.
Ferner erscheint die Perspektive des virtuellen Bildes 21, das durch die Neigung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 erhalten wird, in der gleichen Richtung wie die Perspektive eines in der Nähe liegenden Teils der Szene 30. D. h., sowohl das virtuelle Bild 21 als auch die Szene 30 sind so gestaltet, dass sie bei dem Fahrer das Gefühl hervorrufen, dass das Objekt sich von ihm oder ihr entfernt, wenn sich die Position dem Punkt bei unendlich 31 annähert. Daher unterliegt der Fahrer weniger dem Gefühl der Unbehaglichkeit im Hinblick auf die visuelle Erfassung und kann in einfacher Weise eine Einstellung des Fokus des Auges vornehmen.
<Anschauliche Konfiguration (5) des 2D-Anzeige-Panels 11>
Mit Bezug zu 5 sind eine anschauliche Konfiguration (5) eines 2D-Anzeige-Panels, das in der in 1 und 10 gezeigten fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung verwendet werden kann, und eine benachbarte Einheit beschrieben.
In der in 5 gezeigten Konfiguration wird ein Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A als das 2D-Anzeige-Panel 11 verwendet. Ein Rückseitenlicht 12 ist hinter dem Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A angeordnet.
In dem Beispiel aus 5 wird die Oberfläche des Flachpanel-Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11A von dem Neigungssteuermechanismus 55 so positioniert, dass es zu der vertikalen Richtung (Y-Achse) entsprechend einem vorgegebenen Winkel θ geneigt ist. Das Rückseitenlicht 12 sendet Beleuchtungslicht 12a (beispielsweise weißes Licht) in der Richtung der Z-Achse aus. Beim Durchlaufen des Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11A wird das Beleuchtungslicht 12a in Dichte und Farbe entsprechend dem Inhalt eines angezeigten Bildes 11a moduliert und wird zu einem Austrittslicht 13, das sich in der Z-Richtung ausbreitet.
Wenn das Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A geneigt ist, wie in 5 gezeigt ist, weichen Punkte P1, P2 und P2, die an unterschiedlichen Positionen in dem angezeigten Bild 11a angeordnet sind, in der Richtung der Z-Achse voneinander ab. D. h., Koordinaten (y1, z1) des Punktes P1, Koordinaten (y2, z2) des Punktes P2 und Koordinaten (y3, z3) des Punktes P3 sind in der Richtung der optischen Achse (Z-Richtung) unterschiedlich.
Da die Positionen der Punkte P1, P2 und P3 in der Z-Richtung, die als Lichtquellenpunkte beim Anzeigen von beispielsweise dem in 1 und 10 gezeigten virtuellen Bild 21 dienen, zueinander unterschiedlich sind, ist die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 entsprechend dem Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A geneigt. D. h., durch Anordnung des Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11A in einem geneigten Zustand und durch Aussendung von Austrittslicht 13 in einer Richtung (Z-Richtung), die zu der Richtung geneigt ist, die senkrecht zu der Oberfläche des Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11A steht, kann ein virtuelles Bild 21 in der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22, die geneigt ist, angezeigt werden. Die Tiefe des virtuellen Bildes 21 kann durch Einstellung des Neigungswinkels θ des Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panels 11A geändert werden.
<Anschauliche Konfiguration (6) des 2D-Anzeige-Panels 11>
6 zeigt eine anschauliche Konfiguration (6) eines 2D-Anzeige-Panels, das in der in 1 und 10 gezeigten fahrzeuggeschützten Projektionsanzeigeeinrichtung verwendet werden kann, und ein dazu benachbartes Element.
In der Konfiguration der 6 ist ein Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B als das 2D-Anzeige-Panel 11 verwendet. Insbesondere kann das Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B ein organisches EL-Anzeige-Panel sein. Wie in der Konfiguration der 5 wird die Oberfläche des Flachpanel-Anzeige-Panels mit spontaner Emission 11B so angeordnet, dass es zu der vertikalen Richtung (Y-Achse) entsprechend einem vorgegebenen Winkel θ geneigt ist.
In der Konfiguration der 6 ist ein optischer Filter 14 an der vorderen Oberfläche des Anzeige-Panels mit spontaner Emission 11B angebracht. Der optische Filter 14 bietet eine Funktion, die zur Erzeugung, ausgehend von einem angezeigten Bild 11a, von Austrittslicht 13 erforderlich ist, das sich in der Richtung der Z-Achse ausbreitet. In einem speziellen Beispiel wird ein optisches Element mit einer Richtungsselektivität als der optische Filter 14 verwendet, wodurch dem optischen Filter 14 eine Eigenschaft so verliehen wird, dass Licht, das sich in der Z-Richtung ausbreitet, durchgelassen und Licht, das sich in anderen Richtungen ausbreitet, blockiert wird. Dies verhindert, dass sich unnötiges Licht in Bezug auf das Austrittslicht 13 zu dem Reflexionsspiegel 15 ausbreitet.
Wenn der Betrachtungswinkel des Anzeige-Panels mit spontaner Emission 11B relativ klein ist, wird ein optisches Element, das Licht bricht, als der optische Filter 14 verwendet, um Licht so zu brechen, dass die maximaler Intensität (für gewöhnlich ist diese senkrecht zu seiner Oberfläche) des Austrittslichts aus dem Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B geneigt ist und mit der Z-Richtung zusammenfällt. Folglich kann die Leuchtstärke des Austrittslichts 13 erhöht werden und die Lesbarkeit des virtuellen Bildes 21 kann verbessert werden.
Wenn das Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B so positioniert wird, dass seine Oberfläche parallel zu der Y-Achse ist, um eine Abschwächung aufgrund des Einflusses des optischen Filters 14 des Austrittslichts 13 zu verhindern, ist es erforderlich, den optischen Filter 14 von der Position zu verschieben, an der er gegenüberliegend zu dem Anzeige-Panel mit spontaner Emission 11B ist, oder es muss die Orientierung des optischen Filters 14 eingestellt werden.
<Konfiguration eines anschaulichen Systems>
11 zeigt die Konfiguration eines anschaulichen Systems, das die in 1 und 10 gezeigte fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung aufweist. Das in 11 gezeigte System ist zusätzlich zu der HUD-Anzeigeeinheit 10 mit einer Messeinheit 100 und einem Fahrzeugnavigationssystem 200 versehen, das in dem Fahrzeug installiert ist.
Die Messeinheit 100 enthält Messgeräte, wie sie durch einen Geschwindigkeitsmesser und diverse Anzeigegeräte vertreten sind. Wenn beispielsweise die in 11 gezeigte HUD-Anzeigeeinheit 10 eine Fahrzeuggeschwindigkeit in Form eines virtuellen Bildes 21 anzeigen soll, wird die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen, die von der Messeinheit 100 ausgegeben wird, der HUD-Anzeigeeinheit 10 eingespeist.
Das Fahrzeugnavigationsgerät 200 erkennt eine aktuelle Position des eigenen Fahrzeugs und zeigt eine Karte, die die aktuelle Position enthält, auf einem vorgegebenen Bildschirm an, und kann dadurch den Fahrer so unterweisen, dass er oder sie das Fahrzeug entlang einer vorbestimmten Reiseroute fahren kann. Das Fahrzeugnavigationsgerät 200 hat eine Abbiegung-für-Abbiegung-Führungsfunktion. Wenn beispielsweise die aktuelle Position des eigenen Fahrzeugs sich einer Kreuzung oder dergleichen auf einer Reiseroute nähert, macht es die Abbiegung-für-Abbiegung-Führungsposition möglich, eine geeignete Bewegungsrichtung in Form von beispielsweise Sprache und Anzeige eines Pfeils anzukündigen. Während einer Anweisung für Linksabbiegung oder Rechtsabbiegung mittels der Abbiegung-für-Abbiegung-Führungsfunktion gibt das in 11 gezeigte Fahrzeugnavigationsgerät 200 Information über eine Anzeige für Linksabbiegen oder Rechtsabbiegen an die HUD-Anzeigeeinheit 10 aus.
Die in 11 gezeigte HUD-Anzeigeeinheit 10 ist mit einer Anzeigesteuereinheit 51, einem nicht-flüchtigen Speicher 52, einem Motortreiber 53, einem Elektromotor 54 und dem Neigungssteuermechanismus 55 versehen.
Die Anzeigesteuereinheit 51, die ein Mikro-Computer ist, kann diverse Steuerfunktionen realisieren, die für die HUD-Anzeigeeinheit 10 erforderlich sind, indem Programme ausgeführt werden, die darin im Voraus gespeichert werden. Die Anzeigesteuereinheit 51 kann eine Datenkommunikation jeweils mit der Messeinheit 100 und dem Fahrzeugnavigationsgerät 200 ausführen.
Der nicht-flüchtige Speicher 52 wird im Voraus mit festgelegten Daten diverser Anzeigemuster, die auf Bildschirmen des 2D-Anzeige-Panels 11 anzuzeigen sind, und mit Daten diverser Konstanten, die zur Steuerung durch die Anzeigesteuereinheit 51 erforderlich sind, gefüllt. Wenn beispielsweise die HUD-Anzeigeeinheit 10 eine Anzeige einer Rechtsabbiegen-Anweisung bzw. Führung auf der Grundlage einer Ausgabe des Fahrzeugnavigationssystems 200 vornehmen soll, liest die Anzeigesteuereinheit 51 Daten für ein Anzeigemuster einer Rechtsabbiegen-Anweisung aus dem nicht-flüchtigen Speicher 52 aus und zeigt die Rechtsabbiegen-Anweisung (siehe 13A) auf dem Bildschirm des 2D-Anzeige-Panels 11 an.
Wenn es erforderlich ist, den Neigungswinkel der Oberfläche des 2D-Anzeige-Panels 11 einzustellen, steuert die Anzeigesteuereinheit 51 den Elektromotor 54 über den Motortreiber 53 an. Folglich wird der Neigungseinstellmechanismus 55, der mit dem Elektromotor 54 verbunden ist, angetrieben und der Neigungswinkel des 2D-Anzeige-Panels 11 wird geändert.
<Charakteristischer Steuerungsvorgang>
12 zeigt den Ablauf eines charakteristischen wesentlichen Steuerungsvorgangs der in 1 und 10 gezeigten fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung. D. h., der charakteristische Steuervorgang kann von der Anzeigesteuereinheit 51 ausgeführt werden, indem der Prozess der 12 beispielsweise regelmäßig ausgeführt wird. Die Details des Prozesses aus 12 sind nachfolgend beschrieben.
Im Schritt S11 beurteilt die Anzeigesteuereinheit 51, ob ein Befehl zur Aktualisierung der HUD-Anzeige empfangen worden ist oder nicht. Wenn beispielsweise Anzeigeninformation mit einer höheren Anzeigepriorität im Vergleich zu der Information, die aktuell auf den Bildschirmen des 2D-Anzeige-Panels 11 angezeigt wird, aus der Messeinheit 100 oder dem Fahrzeugnavigationssystem 200 eingespeist worden ist, bewertet die Anzeigesteuereinheit 51, dass ein Aktualisierungsbefehl empfangen worden ist und geht zum Schritt S12 weiter.
Im Schritt S12 beurteilt sie Anzeigesteuereinheit 51, ob das Attribut des anzuzeigenden Musters „3D-Bild” ist oder nicht.
Muster, die in Form von ebenen Bildern angezeigt werden sollen, etwa ein numerischer Wert, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert, erhalten ein Attribut „ebenes Bild”. Und Muster, die in Form von 3D-Bildern angezeigt werden sollen, etwa Pfeilmuster für Rechtsabbiegen-Anweisung und Linksabbiegen-Anweisung erhalten ein Attribut „3D-Bild”. Derartige Attributdaten werden im Voraus ermittelt und in dem nichtflüchtigen Speicher 52 abgelegt.
Daher kann die Anzeigesteuereinheit 51 ein Attribut kennen, indem auf entsprechende Information, die in dem nicht-flüchtigen Speicher 52 enthalten ist, Bezug genommen wird. Der Prozess geht weiter zum Schritt S13, wenn ein Muster mit dem Attribut „3D-Bild” anzuzeigen ist, und geht zum Schritt S14 weiter, wenn ein Muster mit dem Attribut „ebenes Bild” anzuzeigen ist.
Im Schritt S13 positioniert die Anzeigesteuereinheit 51 das 2D-Anzeige-Panel 11 derart, dass es geneigt wird, indem der Neigungseinstellmechanismus 55 angesteuert wird. Als Folge davon wird die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 so positioniert, dass sie zu der Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung 18 steht wie eine ein virtuelles Bild bildende Ebene 22(B), die in 10 gezeigt ist.
Im Schritt S14 positioniert die Anzeigesteuereinheit 51 das 2D-Anzeige-Panel 11 so, dass seine Oberfläche senkrecht zu der optischen Achse für das Austrittslicht 13 steht, indem der Neigungssteuermechanismus 55 angesteuert wird. Als Ergebnis wird die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 so positioniert, dass sie senkrecht zu der Blickrichtung 18 wie eine ein virtuelles Bild bildende Ebene 22(A) ist, die in 10 gezeigt ist.
<Spezielle Anzeigebeispiele >
13A zeigt ein spezielles anschauliches Bild, das auf dem Bildschirm des 2D-Anzeige-Panels 11 durch die HUD-Anzeigeeinheit 10 anzuzeigen ist. 13B zeigt, wie ein in der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 erzeugtes virtuelles Bild 21 visuell erkannt wird, wenn es von der Seite des Augpunktes EP aus betrachtet wird.
Wenn beispielsweise ein Anzeigebefehl für eine Rechtsabbiegen-Anweisung der Anzeigesteuereinheit 51 der HUD-Anzeigeeinheit 10 aus dem Fahrzeugnavigationssystem 200 eingespeist wird, liest das Fahrzeugnavigationssystem 200 Musterdaten für das Anzeigen einer Rechtsabbiegen-Anweisung aus dem nichtflüchtigen Speicher 52 aus und zeigt ein Pfeilmuster für ein Rechtsabbiegen auf dem Bildschirm des 2D-Anzeige-Panels 11 in der in 13A gezeigten Weise an.
Dem Pfeilmuster für die Rechtsabbiegen ist das Attribut „3D-Bild” im Voraus zugeordnet, da es leichter erkennbar ist, wenn es mit Perspektive angezeigt wird. Daher führt beim Anzeigen des Pfeilmusters für das Rechtsabbiegen die Anzeigesteuereinheit 51 den Schritt S13 aus, der in 12 gezeigt ist, um das 2D-Anzeige-Panel 11 in einem geneigten Zustand anzuordnen, wodurch die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 ebenfalls geneigt wird. Da folglich die bildbildende Ebene 22 geneigt ist, wird einem virtuellen Bild 21, das von der Seite des Augpunktes EP ausgehend visuell erkannt wird, eine Anzeigeform mit Perspektive und Tiefe (siehe 13D) verliehen.
Um ein Muster mit dem Attribut „ebenes Bild”, etwa ein Muster des numerischen Wertes einer Fahrzeuggeschwindigkeit, anzuzeigen, führt die Anzeigesteuereinheit 51 den Schritt S14 aus, wodurch das 2D-Anzeige-Panel 11 so positioniert wird, dass es nicht geneigt ist. Daher wird die das virtuelle Bild bildende Ebene 22 senkrecht zur Blickrichtung 18 orientiert und somit kann der Fahrer ein nicht geneigtes virtuelles Bild visuell wahrnehmen, das ihm direkt zugewandt ist. In diesem Falle wird eine gute Lesbarkeit erreicht, obwohl das virtuelle Bild 21 als eine ebene Anzeige wie das Bild, das auf dem Bildschirm des 2D-Anzeige-Panels 11 angezeigt wird, dargestellt ist.
<Mögliche Modifizierungen>
Das 2D-Anzeige-Panel 11 kann ein Reflexionsanzeige-Panel anstelle eines Panels des Transmissionstyps oder des Typs mit spontaner Emission sein.
Während in dem Beispiel aus 4 das HUD-Anzeigegebiet 20 und die Szene 30 einander überlagert sind, kann die Gestaltungsform so geändert werden, dass eine Kombiniereinheit (Reflexionsplatte) benachbart zu der Windschutzscheibe 17 beispielsweise auf dem Armaturenbrett angeordnet ist, und ein virtuelles Bild 21 erscheint in einem Gebiet der Kombiniereinheit.
Da in dem Beispiel der 4 das HUD-Anzeigegebiet 20 unter der Position Yc, die dem Punkt bei unendlich 31 entspricht, angeordnet ist, ist die Neigungsrichtung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 so bestimmt, dass die obere Linie 20a des HUD-Anzeigegebiets 20 weiter von dem Augpunkt EP als seine untere Linie 20b entfernt ist. Wenn andererseits das HUD-Anzeigegebiet 20 über der Position Yc angeordnet ist, wäre es angebracht, die Neigungsrichtung der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 so zu bestimmen, dass ihre untere Linie 20b weiter von dem Augpunkt EP entfernt ist als ihre obere Linie 20a.
In dem Prozess der 12 ist das 2D-Anzeige-Panel 11 so positioniert, dass es in einer der zwei Richtungen orientiert ist. Jedoch ist es vorstellbar, das 2D-Anzeige-Panel 11 so zu positionieren, dass es in einer von mehreren Richtungen orientiert ist, die den diversen Arten von Anzeigemustern oder Situationen von Szenen entsprechen, denen das Anzeigegebiet für das virtuelle Bild jeweils zu überlagern ist. Eine weitere Konfiguration ist möglich, in der die Neigungswinkel des 2D-Anzeige-Panels 11 in der das virtuelle Bild bildenden Ebene 22 entsprechend dem Geschmack des Anwenders in Reaktion auf einen manuellen Einstellbefehl feinjustiert werden, der unter Anwendung eines Knopfs oder dergleichen, der zur Aufnahme eine Anwendereingabe dient, ausgegeben wird.
Eigenschaften der fahrzeuggestützten Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung sind in den folgenden Punkten (13)–(17) knapp zusammengefasst:

(13) Eine fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung, die aus einer Projektionseinheit Licht aussendet, das Information überträgt, die ein beliebiges ebenes Anzeigebild enthält, das auf einem vorgegebenen Anzeigegebiet (2D-Anzeige-Panel 11) angezeigt wird, und das Licht zu einer Windschutzscheibe (17) eines Fahrzeugs oder ihrer Umgebung derart führt, dass das von dem Licht, das von einer Oberfläche der Windschutzscheibe oder seiner Umgebung reflektiert wird, übertragene Anzeigebild projiziert wird und visuell als ein virtuelles Bild ausgehend von einem vorgegebenen Augpunkt (EP) visuell wahrgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: einen Neigungseinstellmechanismus (55), der die Richtung einer bildbildenden Ebene des virtuellen Bildes (virtuelles Bild bildende Ebene 22) in Bezug auf eine optische Achse (Blickrichtung 18) einstellt, wobei die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass: die bildbildende Ebene, deren Richtung durch den Neigungseinstellmechanismus eingestellt ist, in Bezug auf eine Ebene geneigt ist, die senkrecht zu einer Blickrichtung (18) ist, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet.
(14) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (13), dadurch gekennzeichnet: dass der Neigungseinstellmechanismus (55) mit einem Halteelement verbunden ist, das ein Anzeige-Panel (2D-Anzeige-Panel 11) hält, das das Anzeigebild anzeigt; und dass in einem Zustand, in welchem die bildbildende Ebene (22) geneigt ist, das Licht, das von der Projektionseinheit ausgegeben wird, unter Anwendung von Licht erzeugt wird, das sich entlang einer geneigten Achse (Z) ausbreitet, die zu einer Richtung geneigt ist, die senkrecht zu einer Oberfläche des Anzeige-Panels steht (siehe 1).
(15) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (13), dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Neigungssteuereinheit (Anzeigesteuereinheit 51) aufweist, die die bildbildende Ebene des virtuellen Bildes derart positioniert, dass diese entsprechend einem vorgegebenen Winkel geneigt ist, indem der Neigungssteuermechanismus (S12 und S13) angesteuert wird, wenn Information, die als das virtuelle Bild anzuzeigen ist, einer vorbestimmten Anzeigebedingung genügt (siehe 11 und 12).
(16) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (15), dadurch gekennzeichnet: dass die Neigungssteuereinheit die Neigungswinkel der bildbildenden Ebene des virtuellen Bildes derart auf eine Richtung einstellt, dass ein Abstand von dem Augpunkt zu dem oberen Ende des virtuellen Bildes größer ist als ein Abstand von dem Augpunkt zu einem unteren Ende des virtuellen Bildes, wenn das virtuelle Bild unter einer horizontalen Linie gebildet wird, die durch den Augpunkt verläuft (siehe 10).
(17) Die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Punkt (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeige-Panel ein Transmissionsanzeige-Panel (Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel 11A) ist, wobei die fahrzeuggestützte Projektionsanzeigeeinrichtung ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass sie weiterhin aufweist: ein Beleuchtungsrückseitenlicht (12), das hinter dem Anzeige-Panel angeordnet ist (siehe 5).

Bezugszeichenliste

10: HUD-Einheit
11: 2D-Anzeige-Panel
11a: Angezeigtes Bild
11c: Drehachse
11A: Transmissionsflüssigkristallanzeige-Panel
11B: Anzeige-Panel mit spontaner Emission
12: Rückseitenlicht
12a: Beleuchtungslicht
13, 16: Austrittslicht
14: Optischer Filter
15: Reflexionsspiegel
17: Windschutzscheibe
18: Blickrichtung
20: HUD-Anzeigegebiet
20a: Obere Linie des Gebiets
20b: Unter der Linie des Gebiets
21: Virtuelles Bild
22: Virtuelles Bild bildende Ebene
22c: Drehachse
30a: Straßenoberfläche
30b: Fahrbahnmarkierung auf Straßenoberfläche
31: Punkt bei unendlich
51: Anzeigesteuereinheit
52: Nicht-flüchtiger Speicher
53: Motortreiber
54: Elektromotor
55: Neigungssteuermechanismus
100: Messeinheit
200: Fahrzeugnavigationssystem
A1, A2: Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-180250 [0001]
JP 2014-180386 [0001]
JP 2014-180387 [0001]
JP 11-47374 A [0008]
JP 2009-145829 A [0008]
JP 2013-241035 A [0008]
JP 2014-10418 A [0008]

Claims

Eine Projektionsanzeigeeinrichtung, die aus einer Projektionseinheit Licht aussendet, das Information überträgt, die ein beliebiges ebenes Anzeigebild enthält, das in einem vorgegebenen Anzeigegebiet angezeigt wird, und das Licht zu einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs oder ihrer Umgebung so führt, dass das Anzeigebild, das von dem Licht übertragen wird, das von einer Oberfläche der Windschutzscheibe oder ihrer Umgebung reflektiert wird, projiziert und als ein virtuelles Bild ausgehend von einem vorgegebenen Augpunkt visuell wahrgenommen wird, wobei eine erste bildbildende Ebene und eine zweite bildbildende Ebene als bildbildende Ebenen des virtuellen Bildes vorgesehen sind, die erste bildbildende Ebene ungefähr parallel zu einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zu einer Blickrichtung ist, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet, und die zweite bildbildende Ebene in Bezug auf die Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Blickrichtung ist, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, mit: einem ersten Anzeige-Panel zur Erzeugung eines virtuellen Bildes in der ersten bildbildenden Ebene; und einem zweiten Anzeige-Panel zur Erzeugung eines virtuellen Bildes in der zweiten bildbildenden Ebene der Projektionsanzeigeeinrichtung, wobei das erste Anzeige-Panel so angeordnet ist, dass es ungefähr senkrecht zu einer optischen Achse für Austrittslicht ist, das zweite Anzeige-Panel so angeordnet ist, dass es zu einer optischen Achse für das Austrittslicht geneigt ist, und die Projektionseinheit Lichtstrahlen zur Erzeugung der virtuellen Bilder auf der Grundlage des Austrittslicht des ersten Anzeige-Panels und des Austrittslichts des zweiten Anzeige-Panels aussendet.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, die ferner eine Anzeigesteuereinheit für das virtuelle Bild aufweist, die eine Art einer Anzeigegegenstandsinformation beurteilt, wenn diese von außen empfangen wird, und die das erste Anzeige-Panel oder das zweite Anzeige-Panel als Ausgabeziel für die Anzeigegegenstandsinformation auswählt.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Anzeigesteuereinheit für das virtuelle Bild das erste Anzeige-Panel als das Ausgabeziel für die Anzeigegegenstandsinformation auswählt, wenn der empfangenen Anzeigegegenstandsinformation das Attribut ebene Anzeige zugeordnet ist, und das zweite Anzeige-Panel als das Ausgabeziel für die Anzeigegegenstandsinformation auswählt, wenn der empfangenen Anzeigegegenstandsinformation das Attribut 3D-Anzeige zugeordnet ist.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Neigungssteuermechanismus aufweist, der den Neigungswinkel der zweiten bildbildende Ebene einstellt.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite bildbildende Ebene derart in einer Richtung geneigt ist, dass ein Abstand von dem Augpunkt zu einem oberen Ende des virtuellen Bildes größer ist als ein Abstand von dem Augpunkt zu einem unteren Ende des virtuellen Bildes, wenn das virtuelle Bild unter einer horizontalen Linie gebildet ist, die durch den Augpunkt verläuft.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, wobei das zweite Anzeige-Panel ein Transmissionsanzeige-Panel ist, und die Projektionsanzeigeeinrichtung ferner ein Beleuchtungsrückseitenlicht aufweist, das hinter dem zweiten Anzeige-Panel angeordnet ist.
Eine Projektionsanzeigeeinrichtung, die aus einer Projektionseinheit Licht aussendet, das Information überträgt, die ein beliebiges ebenes Anzeigebild enthält, das in einem vorgegebenen Anzeigegebiet angezeigt wird, und das Licht zu einer Windschutzscheibe eines Fahrzeuges oder ihrer Umgebung so führt, dass das Anzeigebild, das von dem Licht übertragen wird, das von einer Oberfläche der Windschutzscheibe oder ihrer Umgebung reflektiert wird, projiziert und visuell als ein virtuelles Bild von einem vorgegebenen Augpunkt aus wahrgenommen wird, wobei eine bildbildende Ebene des virtuellen Bildes in Bezug auf eine Ebene geneigt ist, die senkrecht zu einer Blickrichtung ist, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Anzeige-Panel, das das Anzeigebild anzeigt, in einem geneigten Zustand angeordnet ist, und das Licht, das von der Projektionseinheit ausgegeben wird, unter Anwendung von Licht erzeugt ist, das sich entlang einer geneigten Achse ausbreitet, die zu einer Richtung geneigt ist, die senkrecht zu einer Oberfläche des Anzeige-Panels steht.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 9, wobei das Anzeige-Panel ein Transmissionsanzeige-Panel ist, und die Projektionsanzeigeeinrichtung ferner ein Beleuchtungsrückseitenlicht aufweist, das hinter dem Anzeige-Panel angeordnet ist.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, die ferner einen optischen Filter aufweist, der an der Vorderseite des Anzeige-Panels angeordnet ist, wobei der optische Filter selektiv das Licht durchlässt, das sich entlang der geneigten Achse ausbreitet, die zu der Richtung geneigt ist, die senkrecht zu der Oberfläche des Anzeige-Panels steht.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das virtuelle Bild unter einer horizontalen Linie gebildet ist, die durch den Augpunkt verläuft, und die bildbildende Ebene des virtuellen Bildes derart in einer Richtung geneigt ist, dass ein Abstand von dem Augpunkt zu einem oberen Ende des virtuellen Bildes größer ist als ein Abstand von dem Augpunkt zu einem unteren Ende des virtuellen Bildes.
Eine Projektionsanzeigeeinrichtung, die aus einer Projektionseinheit Licht aussendet, das Information überträgt, die ein beliebiges ebenes Anzeigebild enthält, das in einem vorgegebenen Anzeigegebiet angezeigt wird, und das Licht zu einer Windschutzscheibe eines Fahrzeuges oder ihrer Umgebung so führt, dass das Anzeigebild, das von dem Licht übertragen wird, das von einer Oberfläche der Windschutzscheibe oder ihrer Umgebung reflektiert wird, projiziert und visuell als ein virtuelles Bild aus einem vorgegebenen Augpunkt aus wahrgenommen wird, wobei die Projektionsanzeigeeinrichtung umfasst: einen Neigungssteuermechanismus, der die Richtung einer bildbildenden Ebene des virtuellen Bildes in Bezug auf eine optische Achse der Projektionsanzeigeeinrichtung einstellt, wobei die bildbildende Ebene, deren Richtung durch den Neigungswinkelmechanismus eingestellt ist, in Bezug auf eine Ebene geneigt ist, die senkrecht zu einer Blickrichtung ist, die den Augpunkt und das virtuelle Bild verbindet.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 13, wobei der Neigungssteuermechanismus mit einem Halteelement verbunden ist, das ein Anzeige-Panel hält, das das Anzeigebild anzeigt, und wobei in einem Zustand, in welchem die bildbildende Ebene geneigt ist, das Licht, das aus der Projektionseinheit ausgesendet wird, erzeugt wird unter Anwendung von Licht, das sich entlang einer geneigten Achse ausbreitet, die zu einer Richtung geneigt ist, die senkrecht zu einer Oberfläche des Anzeige-Panels steht.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 13, die ferner eine Neigungssteuereinheit aufweist, die die bildbildende Ebene des virtuellen Bildes derart positioniert, dass sie entsprechend einem vorgegebenen Winkel geneigt ist, indem der Neigungssteuermechanismus angesteuert wird, wenn Informationen, die als das virtuelle Bild anzuzeigen ist, einer vorbestimmten Anzeigebedingung genügt.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 15, wobei die Neigungssteuereinheit die Neigungsrichtung der bildbildenden Ebene des virtuellen Bildes auf eine Richtung derart einstellt, dass ein Abstand von dem Augpunkt zu einem oberen Ende des virtuellen Bildes größer als ein Abstand von dem Augpunkt zu einem unteren Ende des virtuellen Bildes ist, wenn das virtuelle Bild unter einer horizontalen Linie, die durch den Augpunkt verläuft, erzeugt wird.
Die Projektionsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 14, wobei das Anzeige-Panel ein Transmissionsanzeige-Panel ist, wobei die Projektionsanzeigeeinrichtung ferner ein Beleuchtungsrückseitenlicht aufweist, das hinter dem Anzeige-Panel angeordnet ist.