-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Linsenarray, das für solch eine Bildfläche in einer Bildanzeigevorrichtung verwendet wird, und eine Bildanzeigevorrichtung, die solch ein Linsenarray umfasst.
-
Beschreibung des Stands der Technik
-
Herkömmlich ist eine Frontscheibenanzeige (Head-Up-Display) als eine Bildanzeigevorrichtung bekannt, die dem Insassen in einem Fahrzeug ein virtuelles Bild durch eine Windschutzscheibe zeigt. Und als ein Beispiel solcher Bildanzeigevorrichtung ist eine Bildanzeigevorrichtung umfassend einer Lichtquelle, die Licht projiziert und das ein Bild repräsentiert, bekannt, und eine transparente Bildfläche zu welcher das Licht, das durch die Lichtquelle projiziert, bestrahlt wird, und ein Linsenarray als Bildfläche eingesetzt (wie z.B. PTL 1). Dieses Linsenarray ist das eine, auf welchem eine Vielzahl von konvexen Linsen entlang einer vorgegebenen Bezugsfläche zweidimensional angeordnet ist.
-
Hierbei, bekannt als was eine Struktur ähnlich zu einem Linsenarray enthalten ist, ist eine Diffusionsplatte, die für eine Blende einer Spiegelreflexkamera verwendet wird. Die Diffusionsplatte ist diejenige, bei der eine Oberfläche einer solchen Glasplatte aufgeraut ist, um eine konkavkonvexe Mikrostruktur bereitzustellen. Bei Verwendung einer solchen Diffusionsplatte sind Größe und Anordnung von konvexen Abschnitten und konkaven Abschnitten auf eine Oberfläche drauf so unregelmäßig, dass eine sandartige Körnung auf dem Bild erscheint, dass das projizierende Licht zeichnet, wodurch möglicherweise das Aussehen des Bildes verschlechtert wird.
-
Im Gegensatz dazu ist bei Verwendung einer Linsenanordnung, bei der mehrere konvexe Linsen zweidimensional regelmäßig angeordnet sind, eine solche Körnigkeit wie oben auf dem Bild, dass das projizierte Licht zeichnet, aufgrund der Regelmäßigkeit der Linsenanordnung kaum zu sehen. Andererseits wird das Licht aufgrund der zyklischen Struktur der Linsenanordnung, die durch die Regelmäßigkeit der Linsenanordnung verursacht wird, gebeugt, wodurch wahrscheinlich eine irisierende Mehrfachlinienunschärfe im Bild hervorgerufen wird. Dementsprechend wurde eine Position in einer Draufsicht vom Scheitelpunkt auf jeder konvexen Linse, die der Vielzahlt der konvexen Linsen gemein ist, unterschiedlich zueinander ist, während die Regelmäßigkeit der Linsenanordnung unverändert bleibt, vorgeschlagen (siehe zum Beispiel PTL 2). Nach PTL 2, während dem Sicherstellen vom unterdrückenden Effekt auf Körnigkeit auf dem Bild wegen der Regelmäßigkeit der Linsenanordnung, als auch Variieren von Position des Scheitelpunktes auf jeder konvexen Linse in der Draufsicht, bricht zyklische Struktur des Linsenarrays, unterdrückt eine irisierende Mehrfachlinienunschärfe aufgrund gebeugtem Licht.
-
Nachteilig, gemäß der Technologie der oben genannten PTL 2, Variieren der Positionen vom Scheitelpunkt auf jeder konvexen Linse, um die irisierende Mehrfachlinienunschärfe durch gebeugtes Licht zu unterdrücken, bricht auch die Regelmäßigkeit von Linsenanordnung. Aus diesem Grund, um die irisierende Mehrfachlinienunschärfe weiter zu unterdrücken dürfen Verbreitung der Variation der Scheitelpunktposition von jeder konvexen Linse nicht im Gegenzug in der Lage sein die Körnigkeit zu unterdrücken.
-
Das Dokument
DE 10 2012 107 423 A1 betrifft ein Bildschirmelement (30, 130), das eine Mehrzahl von optischen Elementen (32, 132) aufweist, wobei jedes eine primär gekrümmte Oberfläche (32a) und zwei sekundär gekrümmte Oberflächen (32b) aufweist. Die primär gekrümmte Oberfläche (32a) streut ein Bündel von Strahlen von Licht in Richtung eines Haupt-Betrachtungsraums (60a) durch ein Displayelement (90). Jede sekundär gekrümmte Oberfläche (32b) streut das Bündel von Strahlen von Licht durch das Displayelement (90) in Richtung eines entsprechenden Unter-Betrachtungsraums (60b). Ein Krümmungsradius der primär gekrümmten Oberfläche (32a) ist größer als ein Krümmungsradius der sekundär gekrümmten Oberfläche (32b).
-
Das Dokument
EP 3 088 923 A betrifft eine Bildanzeigevorrichtung umfassend eine Lichtquelleneinheit zum Emittieren von Licht, ein Bilderzeugungselement zum Erzeugen eines Bildes mit dem von der Lichtquelleneinheit emittierten Licht, ein Mikrolinsenarray, das mit dem das Bild erzeugenden Licht bestrahlt werden soll, wobei das Mikrolinsenarray eine Vielzahl von Linsensäulen umfasst, die in einer zweiten Richtung angeordnet sind, wobei jede Linsensäule Mikrolinsen umfasst, die in einer ersten Richtung angeordnet sind, wobei die erste Richtung und die zweite Richtung senkrecht zueinander sind, und ein optisches Projektionssystem zum Projizieren von Licht, das durch das Mikrolinsenarray hindurchgeht, auf ein transmittierendes und reflektierendes Element. Die Bedingung B1 < B2 und M1 > M2 oder B1 > B2 und M1 < M2 ist erfüllt. M1 bezeichnet einen Mittelwert der Abstände zwischen den optischen Zentren der beiden in der ersten Richtung benachbarten Mikrolinsen in der Linsensäulengruppe in der ersten Richtung. M2 bezeichnet einen Mittelwert von benachbarten Abständen zwischen benachbarten Achsen, wobei die benachbarten Achsen jeweils durch eine mittlere Position in zweiter Richtung der optischen Zentren der mehreren Mikrolinsen jeder Linsensäule in der Linsensäulengruppe verlaufen und sich in der ersten Richtung erstrecken. B1 bezeichnet ein Vergrößerungsverhältnis in der ersten Richtung eines optischen Systems, das das optische Projektionssystem und das transmittierende und reflektierende Element umfasst.
-
Zitationsliste
-
Patentliteratur
-
- PTL 1: Japanische Patentanmeldung JP H07- 270 711 A
- PTL 2: Japanisches Patent JP 2 503 485 B2
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Linsenarray und eine Bildanzeigevorrichtung, die ein solches Linsenarray beinhaltet, bereitzustellen, die sowohl eine Unterdrückung der Körnigkeit eines Bildes als auch der irisierenden Mehrfachlinienunschärfe bewirken..
-
Die Aufgabe wird durch das Linsenarray gemäß Anspruch 1 und die Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 3 gelöst.
-
Gemäß der Erfindung den ersten und dritten Aspekten, sind die obigen gemeinsame Neigungen hinsichtlich der Bezugsposition unter der Vielzahl von konvexen Linsen unterschiedlich. Die Neigung der konvexen Linsen von der Bezugsposition ermöglicht die Scheitelpunktposition der konvexen Fläche in Richtung der Draufsicht von dem Scheitelpunkt auf die Bezugsposition und auch in Richtung einer Höhe von der Bezugsfläche zu verschieben. Ferner ermöglicht solche Variation der Neigung gemeinsam unter der Vielzahl von konvexen Linsen unterschiedlich gemeinsam unter der Vielzahl von konvexen Linsen zu sein. Daraus folgt, dass die Scheitelpunktposition jeder konvexen Linse des Linsenarrays, nicht nur in der Draufsicht gemeinsam unter der Vielzahl von konvexen Linsen unterschiedlich wird, sondern in der Höhe hiervon. Nicht nur die Variation in der Draufsicht kann folglich ausreichend unterdrückt werden um die Körnigkeit zu unterdrücken, sondern auch die Variation in der Höhe kann die zyklische Struktur von dem Linsenarray brechen, unterdrückt die irisierende Mehrfachlinienunschärfe durch das gebeugte Licht. Als solche Erfindung gemäß den ersten und dritten Aspekten, kann die Körnigkeit auf dem Bild und die irisierende Mehrfachlinienunschärfe durch das gebeugte Licht, konsequent unterdrückt werden. Darüber hinaus ist ein Parameter verschiedener Scheitelpunktposition von jeder konvexen Linse in der Draufsicht und in der Höhe ist nur solch ein einzelner Parameter genauso wie Neigung von der Bezugsposition, ermöglicht angemessene Variation um auf der Gestaltung des Linsenarrays einfach aufgestellt zu werden. Zu beachten ist, dass umfasst unter Neigungen, die hier genannt ist, ist ein Zustand in welchem die konvexe Linse die Bezugsposition bei null eines Neigungsgrades hat.
-
Außerdem, gemäß der Erfindung nach dem zweiten Aspekt, ermöglicht die Anordnung in der Honigwabenart der Vielzahl von konvexen Linsen minuziös angeordnet zu werden, durch welche das Linsenarray mit hoher Linsendichte erhalten werden kann.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist ein Teil einer Draufsicht von einem Teil von einem Linsenarray, der eine Bildfläche hat, die in 1 gezeigt wird;
- 3 ist eine Querschnittsdarstellung, die den A-A Querschnitt in 2 zeigt; und
- 4 ist eine schematische Darstellung, die einen Weg einer Scheitelpunktposition von einer konvexen Fläche, die sich von dem Scheitelpunkt auf der Bezugsposition durch eine zweite konvexe Linse, die von der Bezugsposition geneigt ist, verschiebt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Mit Bezug zu 1 bis 4, wird eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Bildanzeigevorrichtung, die in 1 gezeigt ist, ist eine Frontscheibenanzeigevorrichtung (Head-Up-Display) (bezogen nachfolgend auf eine HUD-VORRICHTUNG), die ermöglicht einem Insassen in einem Fahrzeug ein virtuelles Bild Im durch eine Windschutzscheibe zu sichten. Die HUD Vorrichtung 1 umfasst einen Vorrichtungskörper 10, der in einem Armaturenbrett IP angeordnet ist, und eine transparente Bildfläche 20 um an die Oberfläche im Fahrzeug angebracht zu werden. Zu beachten ist, dass eine Referenzziffer E einen Augenpunkt, der eine Position von einem Auge des Insassen (eines Betrachters) ist, markiert.
-
Der Vorrichtungskörper 10 beinhaltet eine Lichtquelle 11, die ein Licht L projiziert, das ein Bild repräsentiert, und einen Reflexionsspiegel 12, welcher das Licht L, das durch die Lichtquelle 11 in Richtung einer Frontscheibe F projiziert wird, führt. In der vorliegenden Ausführungsform können für die Lichtquelle, die auf keine bestimmte beschränkt ist, verschiedene Anzeigevorrichtungen wie zum Beispiel eine TFT LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Device), ein VFD (Vakuum Fluorescent Display) oder Ähnliches verwendet werden. Das Licht L, das die Lichtquelle 11 projiziert, wird auf einen Reflexionsspiegel 12 reflektiert, durchläuft eine Öffnung IPa von dem Instrument IP, und wird zu der Windschutzscheibe F gestrahlt. Die transparente Bildfläche 20 haftet an dieser Bestrahlungsposition.
-
Die Bildfläche 20 wird ein Halbspiegel, der übrige Transparenz auf der Oberfläche von einem Linsenarray in dem Fahrzeug plattiert, um später genannt zu werden, der aus einer Vielzahl von konvexen Linsen zusammengesetzt ist, in welche konvexen Flächen im Fahrzeug ausgerichtet ist. Das Licht L, das auf diese Bildfläche von dem Körper 10 gestrahlt wird, wird auf der Oberfläche der Bildfläche 20 diffundiert, und darauf in Richtung des Augenpunktes E des Insassen steuernd, reflektiert. Der Insasse, sichtet durch Betrachten dieses Lichts, das Bild das durch das Licht L mittels der Windschutzscheibe als das virtuelle Bild Im gezeigt.
-
2 ist eine Teildraufsicht, in der ein Teil von dem Linsenarray, das die Bildfläche in 1 gezeigt hat, ist aus dem Inneren des Fahrzeugs genommen worden, und in 3 ist eine Querschnittsansicht, die den A-A Querschnitt in 2 zeigt. Die X-Richtung in diesen Figuren zeigt eine Breitenrichtung des Fahrzeugs, die Y-Richtung eine vertikale Richtung entlang der Windschutzscheibe F und die Z-Richtung eine senkrechte Richtung zu der Windschutzscheibe F.
-
Das Linsenarray 20a ist das ein in welchem eine Vielzahl von konvexen Linsen 210 zweidimensional regelmäßig entlang der Bezugsfläche 20a-1 angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Bezugsfläche 20a-1 eine gebogene Oberfläche entlang der Oberfläche der Windschutzscheibe F. Außerdem ist die Vielzahl der konvexen Linsen 210 wie in 2 gezeigt, zweidimensional in einer Honigwabenart angeordnet.
-
Von der Vielzahl der konvexen Linsen 210 ist ein Teil eine erste konvexe Linse 211, die eine gemeinsame Bezugsposition 210a hat, und der andere Teil ist eine zweite konvexe Linse 212, die eine von der Bezugsposition 210a abweichende, geneigte Lage hat, und zwar unter der Vielzahl der konvexen Linsen 210. Die Bezugsposition 210a ist, wie in der Querschnittsansicht von 3 gezeigt, eine Lage, in der eine Kante eines Bogens, der der konvexen Fläche entspricht, im Allgemeinen parallel zu der Bezugsfläche 20a-1 verläuft, und eine Höhe des Scheitelpunkts TP1 der konvexen Fläche von der Bezugsfläche 20a-1 eine vorbestimmte Höhe wird.
-
Die Position, die die zweiten konvexen Linsen 212 innehaben, ist diejenige, die von der Bezugsposition 210a um den Scheitelpunkt TP 1 in der Bezugsposition 210a geneigt ist. Und die Reihenfolge der Neigung von der Bezugsposition 210a ist unregelmäßig unterschiedlich unter den zweiten konvexen Linsen 212, die eine geneigte Lage haben, wie in 3 gezeigt. Daraus folgt, dass in dem Linsenarray 20a die Vielzahl der konvexen Linsen 210 so angeordnet ist, dass die Neigung in Bezug auf die Bezugsposition 210a unter der Vielzahl der konvexen Linsen 210 gegenseitig variiert wird. In 3 ist die Neigung durch einen Neigungsgrad O dargestellt, der durch eine normale Linie 20a -2 jeweilig zu der Referenzseite 20a-1 und einer Linie 212a (genannte Linsen-Normale-Linie) senkrecht zur Kante eines Bogens jeweilig zu der konvexen Fläche von jeder zweiten konvexen Linse 212. Zu beachten ist, dass 3 nur die Neigungskomponente in der X-Z-Ebene veranschaulicht, weil ein Querschnitt entlang der X-Z-Ebene wird veranschaulicht, jedoch ist die Neigung der zweiten konvexen Linse 212 dreidimensional, und der Neigungsgrad Θ enthält natürlich auch eine Neigung in die Y-Z-Ebene. Solcher Neigungsgrad Θ unterscheidet sich unregelmäßig gemeinsam unter den zweiten konvexen Linsen 212.
-
Hierein, in den ersten konvexen Linsen 211, die die Bezugsposition 210a haben, entspricht der Scheitelpunkt 211a davon dem Scheitelpunkt TP1 der Bezugsposition 210a. Andererseits, sind die zweiten konvexen Linsen 211 von der Bezugsposition 210a geneigt und dadurch verschiebt sich die Position des Scheitelpunktes 212b der konvexen Fläche von dem Scheitelpunkt TP1 der Bezugsposition 210a.
-
4 ist eine schematische Darstellung, die eine Art von der Scheitelpunktposition der konvexen Fläche zeigt, der sich von dem Scheitelpunkt der Bezugsposition aufgrund der zweiten konvexen Linse, die von der Bezugsposition geneigt ist, verschiebt. Die 4 zeigt eine der zweiten konvexen Linsen 212 in 3 gezeigt, sind geneigt in welcher eine normale Linie 20a-2 jeweilig der Bezugsfläche 20a-1 und der senkrechten Linie 212a, die einen Neigungsgrad Θ bildet. Die Neigung als solche verschiebt die Position des Scheitelpunktes 212b der konvexen Fläche von dem Scheitelpunkt TP 1 der Bezugsposition 210a in einer Draufsicht (zum Beispiel X-Richtung in 4), und auch von der Bezugsfläche 20a-1 in Höhe (Z-Richtung).
-
In dem Linsenarray 20a der vorliegenden Erfindung variieren die Neigungen zwischen zwei oder mehr zweiten konvexen Linsen 212, und dadurch variieren die Verschiebungsmöglichkeiten der zweiten konvexen Linsen 212 untereinander. Ferner sind in der Linsenanordnung 20a solche zweiten konvexen Linsen 212 dispersiv zu den ersten konvexen Linsen 211 angeordnet, wobei der Scheitelpunkt 211a mit dem Scheitelpunkt TP1 der Bezugslage 210a übereinstimmt. Daraus folgt, dass die Positionen der Scheitel 211a und 212b jeder der konvexen Linsen 211 und 212, wie in 2 gezeigt, nicht nur in der ebenen Blickrichtung (X-Y-Richtung) variieren, sondern auch, wie in 3 gezeigt, in der Höhenrichtung (Z-Richtung) unter der Vielzahl der konvexen Linsen 211, 212 gegenseitig.er
-
In der HUD-Vorrichtung, die in 1 gezeigt ist, ist eine Linsenanordnung-Regelmäßigkeit in dem Linsenarray 20a, die die Bildfläche hat, bis zu einem gewissen Grad gebrochen, und dadurch verschlechtert sich das Aussehen aufgrund des Vorkommens von sandähnlicher Körnigkeit auf dem virtuellen Bild Im. Andererseits kann, wenn die Linsen übermäßig regelmäßig angeordnet sind, wegen der zyklischen Struktur, die durch ihre Regelmäßigkeit verursacht wird, gebeugtes Licht auftreten, wodurch möglicherweise eine irisierende Mehrfachlinienunschärfe auf dem virtuellen Bild Im gebildet wird.
-
Im Gegensatz gemäß der vorliegenden Ausführungsform, werden sowohl Schwankungen des Scheitelpunktes 211a, 212b jeder konvexen Linse 211, 212 in der Draufsicht ausreichend unterdrückt, um die Körnigkeit zu unterdrücken, als auch die irisierende Mehrfachlinienunschärfe unterdrückt, die durch das gebeugte Licht durch Brechen der zyklischen Struktur von dem Linsenarray 20a, die durch Variationen in der Höhe verursacht wird, verwischen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es als solches möglich, die Unterdrückungen der Körnigkeit in dem virtuellen Bild Im und der irisierenden Mehrfachlinienunschärfe aufzunehmen. Da außerdem ein Parameter zum Variieren der Positionen vom Scheitelpunkt 211a, 212b jeder konvexen Linse 211, 212 in der Draufsicht und in der Höhe einen für den Neigungszustand (zum Beispiel Neigungsgrad Θ) von der Bezugsposition 210a ausspart, ist es ohne weiteres möglich adäquate Variation an Gestaltung des Linsenarrays 20a festzulegen.
-
Da außerdem in der vorliegenden Ausführungsform die Vielzahl von konvexen Linsen 211, 212 minuziös in Honigwabenart angeordnet werden können, kann das Linsenarray 20a mit hoher Linsendichte ausgeführt werden.
-
Zu beachten ist, dass die oben genannte Ausführungsform nicht mehr als die typischen Formen der vorliegenden Erfindung zeigt, und die Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt ist. Viele Arten von Variationen können nämlich ohne über den Sinn der Erfindung hinauszugehen, umgesetzt werden. Solche Variationen, soweit Linsenarray und die Bildanzeigevorrichtung von der Erfindung umfasst wird, sollte innerhalt der Erfindung liegen.
-
In der oben genannten Ausführungsform ist zum Beispiel die HUD-Vorrichtung 1 gezeigt, in welcher Licht gestrahlt wird, das ein Bild auf der transparenten Bildfläche 20, die auf der Windschutzscheibe F als die Anzeigevorrichtung von der vorliegenden Erfindung angebracht ist, darstellt. Die Bildanzeigevorrichtung von der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Bildanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die eine, in welcher Licht, das von der Hinterseite von der transparenten Bildfläche abgestrahlt wird und der Beobachter ein Bild, das durch das Licht, das die Bildfläche übermittelt, sichten kann.
-
Außerdem sind z. B. in der oben genannten Ausführungsform sind die erste konvexe Linse 211, die eine Bezugsposition 210a hat und die zweite konvexe Linse 212, die von der Bezugsposition 210a geneigt ist, zerstreuend angeordnet. Das Linsenarray der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Linsenarray der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel aus nur der konvexen Linse, die von der Bezugsposition geneigt ist bestehen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- HUD-Vorrichtung (ein Beispiel von Bildanzeigevorrichtung)
- 11
- Lichtquelle
- 20
- Bildfläche
- 20a
- Linsenarray
- 20a-1
- Bezugsfläche
- 210
- konvexe Linse
- 210a
- Bezugsposition
- 211
- erste konvexe Linse
- 211a, 212b TP 1,
- Scheitelpunkt
- 212
- zweite konvexe Linse
- Θ
- Neigungsgrad
