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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuganzeigevorrichtung.
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Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
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Gemäß dem zugehörigen Stand der Technik sind einige Fahrzeuge, wie zum Beispiel Kraftfahrzeuge, mit einer Fahrzeuganzeigevorrichtung ausgestattet, wie beispielsweise einer Head-Up-Display-(HUD)-Vorrichtung. Die Head-Up-Display-Vorrichtung projiziert ein Anzeigebild, das auf einer Anzeige angezeigt wird, auf eine Windschutzscheibe oder einen Kombinierer über einen reflektierenden Spiegel oder dergleichen, und dann kann ein Fahrer das Anzeigebild visuell als virtuelles Bild erkennen (siehe beispielsweise
japanische Patentanmeldung-Offenlegungsschrift Nr. 2016-587 . In der bereitgestellten Fahrzeuganzeigevorrichtung in der
japanischen Patentanmeldung-Offenlegungsschrift Nr. 2016-587 ist eine Anzeigebild durchlassende transparente Abdeckung in einem Instrumententafel-Öffnungsabschnitt vorgesehen, und die transparente Abdeckung blockiert Staub oder dergleichen vom Eindringen in das Innere der Vorrichtung.
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Heutzutage werden asphärische konkave Spiegel als reflektierende Spiegel in Fahrzeuganzeigevorrichtungen verwendet, um die Anzeigebildgröße zu vergrößern. Eine Bildvergrößerung basierend auf einer Zunahme der reflektierenden Spiegelkrümmung ist jedoch nicht ohne Einschränkungen. Obwohl dies durch Anordnung einer Vielzahl an reflektierenden Spiegel bewältigt werden kann, kann in diesem Fall eine Vergrößerung der Größe eines Gehäuses auftreten, das die Vielzahl an reflektierenden Spiegel aufnimmt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrzeuganzeigevorrichtung bereitzustellen, mit der ein Anzeigebildschirm erweitert und ein Gehäuse in der Größe reduziert werden kann.
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Um das oben genannte Problem zu lösen und die Aufgabe zu lösen, umfasst eine Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Anzeige, die als Anzeigelicht ein auf ein Projizierungselement projiziertes Anzeigebild emittiert, das in einem Fahrzeug vorgesehen ist; ein Abdeckelement, das eine in einem Gehäuse vorgesehene Öffnung blockiert und wenigstens einen Teil des Anzeigelichts durchlässt; und ein reflektierendes Element, das das Anzeigelicht an einer Position reflektiert, an der ein optischer Weg des Anzeigelichts von der Anzeige zu dem Projizierungselement zurückgefaltet ist, wobei das Abdeckelement eine Lichtabschirmungswand umfasst, die an einem Vorderkantenabschnitt des Fahrzeugs in einer vorne-hinten-Richtung montiert ist und auf einem optischen Weg von externem Licht angeordnet ist, das von außerhalb des Fahrzeugs einfällt, reflektiert durch das Abdeckelement, und von dem Abdeckelement zu einem Augenpunkt eines Fahrers des Fahrzeugs über das Projizierungselement gerichtet ist, und das Abdeckelement reflektiert das von der Anzeige emittierte Anzeigelicht in Richtung des reflektierenden Elements, lässt das von dem reflektierenden Element reflektierte Anzeigelicht in Richtung des Projizierungselements durch und reflektiert das externe Licht zur Lichtabschirmungswand.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bei der Fahrzeuganzeigevorrichtung bevorzugt, dass das Abdeckelement eine konvex-gekrümmte Oberflächenform aufweist, die in Richtung einer Innenseite des Gehäuses hervorsteht.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bei der Fahrzeuganzeigevorrichtung bevorzugt, dass das Abdeckelement eine konvex-gekrümmte Oberflächenform aufweist, die in der vorne-hinten-Richtung geneigt ist und in Richtung der Innenseite des Gehäuses hervorsteht.
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Anordnungsschaubild einer Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 ist ein schematisches Anordnungsschaubild einer Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform;
- 3 ist ein schematisches Anordnungsschaubild einer Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 4 ist ein schematisches Schaubild, das eine Änderung des Anzeigelichts der Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
- 5 ist ein schematisches Anordnungsschaubild einer Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
- 6 ist ein schematisches Schaubild, das eine Änderung des Anzeigelichts der Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend werden Ausführungsformen einer Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist. Darüber hinaus umfassen die Bestandselemente in den folgenden Ausführungsformen diejenigen, die vom Fachmann leicht angenommen werden können, oder solche, die im Wesentlichen identisch sind. Zusätzlich können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen an den Bestandselementen in den folgenden Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Hauptinhalt der Erfindung abzuweichen.
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Erste Ausführungsform
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Zunächst wird eine Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A gemäß einer ersten Ausführungsform mit Bezug auf 1 beschrieben. 1 ist ein schematisches Anordnungsschaubild der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A gemäß der ersten Ausführungsform. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A ist eine Head-Up-Display-Vorrichtung, die innerhalb einer Instrumententafel (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs 100, wie etwa eines Automobils, angeordnet ist und ein Anzeigebild auf eine Windschutzscheibe 101 projiziert. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A projiziert ein Anzeigebild auf die Windschutzscheibe 101 als Projizierungselement und zeigt ein virtuelles Bild 110 vor einem Augenpunkt 201 eines Fahrers 200 an. Die Windschutzscheibe 101, die halb-durchlässige Eigenschaften hat, reflektiert einen Teil des einfallenden Lichts und lässt den anderen Teil durch. Während der Vordergrund des Fahrzeugs 100 durchgelassen wird, reflektiert die Windschutzscheibe 101 insbesondere ein Anzeigebild, das von der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A zu dem Augenpunkt 201 des Fahrers 200 als Anzeigelicht projiziert wird. Die Windschutzscheibe 101 ist über der Instrumententafel des Fahrzeugs 100 angeordnet. Der Augenpunkt 201 wird als Blickpunktposition des Fahrers 200 des Fahrzeugs 100 angenommen. Der Fahrer 200 erkennt das von der Windschutzscheibe 101 reflektierte Anzeigebild als das virtuelle Bild 110. Der Fahrer 200 erkennt das virtuelle Bild 110 als vor der Windschutzscheibe 101. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A umfasst ein Gehäuse 2, eine Anzeige 3A, eine transparente Abdeckung 5A und einen reflektierenden Spiegel 7A.
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Wenn nicht anders angegeben, gibt in dieser Beschreibung die „vorne-hinten-Richtung“ die vorne-hinten-Richtung des Fahrzeugs 100 an, das mit der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A ausgestattet ist. Wenn nicht anders angegeben, gibt die „oben-unten-Richtung“ die oben-unten-Richtung des Fahrzeugs 100 an und die „Breitenrichtung“ gibt die Fahrzeugbreitenrichtung des Fahrzeugs 100 an.
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Das Gehäuse 2 hat einen inneren Abschnitt, der in einer hohlen Kastenform ausgebildet ist, und einen Innenraum, der die Anzeige 3A, den reflektierenden Spiegel 7A usw. aufnimmt. Das Gehäuse 2 hat eine Öffnung 2a, die ein Teil des optischen Wegs des zur Windschutzscheibe 101 emittierten Anzeigelichts ist. Die Öffnung 2a befindet sich an einer der Windschutzscheibe 101 zugewandten Position und lässt das Anzeigelicht zur Windschutzscheibe 101 hindurch.
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Die Anzeige 3A emittiert ein Anzeigebild, das auf die Windschutzscheibe 101 des Fahrzeugs 100 als Anzeigelicht projiziert wird. Die Anzeige 3A ist so konfiguriert, dass sie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (nicht dargestellt) und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (nicht dargestellt) umfasst. Die Flüssigkristallanzeige ist zum Beispiel aus einer lichtdurchlässigen oder halb-lichtdurchlässigen Dünnfilmtransistor (TFT) - Flüssigkristallanzeige hergestellt. Wenn die Flüssigkristallanzeige von der hinteren Oberflächenseite der Flüssigkristallanzeige beleuchtet wird, emittiert die Anzeigeoberfläche auf der Oberflächenseite der Flüssigkristallanzeige Licht. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit beleuchtet die Flüssigkristallanzeige von der hinteren Oberflächenseite. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit wird zum Beispiel durch elektrische Energie angetrieben, die von einer Batterie (nicht dargestellt) in dem Fahrzeug 100 erhalten wird.
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Die transparente Abdeckung 5A ist ein Abdeckelement, das die in dem Gehäuse 2 bereitgestellte Öffnung 2a blockiert und wenigstens einen Teil des Anzeigelichts durchlässt. Durch das Blockieren der Öffnung 2a verhindert die transparente Abdeckung 5A, dass Staub und dergleichen von außen in das Gehäuse 2 eindringen. Die transparente Abdeckung 5A besteht aus einem lichtdurchlässigen Element, das das von der Anzeige 3A emittierte Anzeigelicht durchlässt, wobei Beispiele davon ein Kunstharz wie Polycarbonat, Acryl und Glas umfassen. Die transparente Abdeckung 5A der vorliegenden Ausführungsform ist so konfiguriert, dass sie das von der Anzeige 3A emittierte Anzeigelicht in einem blockierten Zustand, indem die Öffnung 2a blockiert ist, in Richtung des reflektierenden Spiegels 7A reflektiert (im Folgenden in einigen Fällen einfach als „blockierter Zustand“ bezeichnet). Inzwischen ist die transparente Abdeckung 5A der vorliegenden Ausführungsform so konfiguriert, dass sie das von dem reflektierenden Spiegel 7A reflektierte Anzeigelicht in dem blockierten Zustand in Richtung der Windschutzscheibe 101 durchlässt.
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Die transparente Abdeckung 5A hat die Form einer konvex-gekrümmten Oberfläche, die zur Innenseite des Gehäuses 2 hervorsteht. Die transparente Abdeckung 5A hat eine konvex-gekrümmte Oberfläche 5a, die zur Innenseite des Gehäuses 2 hervorsteht, und eine konkav-gekrümmte Oberfläche 5b, die an der Oberfläche der gegenüberliegenden Seite zu der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a und konkav nach außen vom Gehäuse 2 vorgesehen ist. Die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a und die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b sind beispielsweise mittels einer asphärischen Oberfläche (einschließlich einer Freiformfläche) konfiguriert. Die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a der vorliegenden Ausführungsform hat eine Form, die einen Bildkrümmungs-Abbildungsfehler korrigiert, der aus dem Effekt von wenigstens einer gekrümmten Oberfläche in einem optischen System, wie beispielsweise dem reflektierenden Spiegel 7A (einschließlich einer reflektierenden Oberfläche und einer Transmissionsoberfläche) und der Oberflächenform der Windschutzscheibe 101 des Fahrzeugs 100 resultiert. Die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b der vorliegenden Ausführungsform hat die Funktion eines reflektierenden Spiegels, der externes Licht SL reflektiert, das auf die transparente Abdeckung 5A von außerhalb des Fahrzeugs 100 einfällt. Mit anderen Worten reflektiert die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b das auf die transparente Abdeckung 5A einfallende externe Licht SL in eine Richtung, die sich von der Blickpunktrichtung, in Richtung des Augenpunkt 201 des Fahrers 200 unterscheidet. Beispielsweise reflektiert die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b das einfallende externe Licht SL in Richtung einer Lichtabschirmungswand 2b. Hierbei ist das externe Licht SL beispielsweise Sonnenlicht oder Straßenlaternenlicht, das von der Außenseite des Fahrzeugs 100 auf die Innenseite des Fahrzeugs einfällt. Die Dicke zwischen der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a und der konkav-gekrümmten Oberfläche 5b, d.h. die Dicke der transparenten Abdeckung 5A, ist im Hinblick auf die Festigkeit vorzugsweise erhöht. In einem Fall, in dem die Dicke erhöht ist, kann jedoch die Reflexion der hinteren Oberflächen der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a und der konkav-gekrümmten Oberfläche 5b das Anzeigebild signifikant beeinflussen. Dementsprechend ist die Dicke vorzugsweise eine Dicke, die die Möglichkeit in Betracht zieht.
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Bei der transparenten Abdeckung 5A ist die Lichtabschirmungswand 2b im vorderen Randabschnitt des Fahrzeugs 100 in vorne-hinten-Richtung montiert. Die Lichtabschirmungswand 2b ist auf dem optischen Weg des externen Lichts SL angeordnet, das von der Außenseite des Fahrzeugs 100 einfällt, von der transparenten Abdeckung 5A reflektiert wird und von der transparenten Abdeckung 5A über die Windschutzscheibe 101 zum Augenpunkt 201 des Fahrers 200 des Fahrzeugs 100 geführt ist. Die transparente Abdeckung 5A reflektiert das von der Außenseite des Fahrzeugs 100 einfallende externe Licht SL in Richtung der Lichtabschirmungswand 2b.
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Der reflektierende Spiegel 7A befindet sich an einer Position, wo der optische Weg des Anzeigelichts von der Anzeige 3A zur Windschutzscheibe 101 zurückgefaltet ist und das Anzeigelicht reflektiert. Der reflektierende Spiegel 7A ist ein optisches System, das den optischen Weg des von der Anzeige 3A in dem Gehäuse 2 emittierten Anzeigelichts ändert. Der reflektierende Spiegel 7A ist ein Vergrößerungsspiegel, der das durch das Anzeigelicht dargestellte Anzeigebild vergrößert und reflektiert. Der reflektierende Spiegel 7A ist zum Beispiel aus einem asphärischen Spiegel gebildet, der eine konkave reflektierende Oberfläche aufweist. Mit anderen Worten, der reflektierende Spiegel 7A vergrößert und reflektiert das Anzeigebild derart, dass das dargestellte Anzeigebild durch das Anzeigelicht nach der Reflexion durch den reflektierenden Spiegel 7A relativ größer wird als das dargestellte Anzeigebild durch das Anzeigelicht vor der Reflexion durch den reflektierenden Spiegel 7A. Der reflektierende Spiegel 7A der vorliegenden Ausführungsform ist ein endgültiger reflektierender Spiegel, der das von der transparenten Abdeckung 5A reflektierte Anzeigelicht in Richtung der Windschutzscheibe 101 vollkommen reflektiert. Obwohl der reflektierende Spiegel 7A an dem Gehäuse 2 befestigt ist, kann der reflektierende Spiegel 7A durch einen Einstellmechanismus gestützt werden, zum Feinjustieren des Reflexionswinkels des Anzeigelichts, mit dem die Windschutzscheibe 101 bestrahlt wird.
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Als Nächstes wird ein Anzeigebetrieb der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 1 beschrieben. Zunächst wird das von der Anzeige 3A emittierte Anzeigelicht auf die transparente Abdeckung 5A gerichtet. Die transparente Abdeckung 5A reflektiert das von der Anzeige 3A emittierte Anzeigelicht in Richtung des reflektierenden Spiegels 7A durch die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a. Das auf den reflektierenden Spiegel 7A einfallende Anzeigelicht wird von der konkaven reflektierenden Oberfläche völlig reflektiert und erneut auf die transparente Abdeckung 5A gerichtet. Die transparente Abdeckung 5A lässt das von dem reflektierenden Spiegel 7A einfallende Anzeigelicht von der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a in Richtung der Windschutzscheibe 101 über die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b durch. Als Ergebnis wird das Anzeigebild auf die Windschutzscheibe 101 projiziert und das virtuelle Bild 110 wird vor dem Augenpunkt 201 des Fahrers 200 angezeigt.
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Die oben beschriebene Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A weist die transparente Abdeckung 5A auf, die die Öffnung 2a des Gehäuses 2 blockiert. Die transparente Abdeckung 5A reflektiert das von der Anzeige 3A emittierte Anzeigelicht in Richtung des reflektierenden Spiegels 7A und lässt das von dem reflektierenden Spiegel reflektierte Anzeigelicht in Richtung der Windschutzscheibe 101 durch. Durch Reflektieren des Anzeigelichts auf einer transparenten Abdeckung 5A ist es auf diese Weise möglich, die optische Weglänge des Anzeigelichts zu verlängern, und es ist möglich, einen Anzeigebildschirm durch Vergrößern des Anzeigebildes, das das Anzeigelicht mit der verlängerten optischen Weglänge darstellt, zu vergrößern. Außerdem kann das Gehäuse 2 in der Größe reduziert werden, da es möglich ist, die optische Weglänge des Anzeigelichts zu verlängern, ohne eine neue optische Systemkomponente hinzuzufügen. Außerdem wird die entfernte Standpunkt-Anzeige des Anzeigebildes auf der Grundlage der Verlängerung der optischen Weglänge des Anzeigelichts erleichtert. Zusätzlich weist die transparente Abdeckung 5A in der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A die Lichtabschirmungswand 2b auf, die auf dem optischen Weg des externen Lichts SL angeordnet ist, das von der transparenten Abdeckung 5A reflektiert und von der transparenten Abdeckung 5A über die Windschutzscheibe 101 zum Augenpunkt 201 gerichtet ist. Dies führt dazu, dass das von der transparenten Abdeckung 5A reflektierte und auf den Augenpunkt 201 des Treibers 200 gerichtete externe Licht SL durch die Lichtabschirmungswand 2b abgeschirmt werden kann und eine Erscheinung verhindert werden kann, bei der das auf der Windschutzscheibe 101 angezeigte virtuelle Bild 110 eine doppelte oder verschwommene Erscheinung (sogenannte Geistererscheinung) aufweist.
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Modifikationsbeispiele der ersten Ausführungsform
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Als nächstes wird eine Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B gemäß einem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 ist ein schematisches Schaubild, das eine schematische Anordnung der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B gemäß dem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform darstellt. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A, indem ein reflektierender Spiegel 9A hinzugefügt wird. Mit anderen Worten ist die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B so konfiguriert, dass sie das Gehäuse 2, die Anzeige 3A, die transparente Abdeckung 5A und die zwei reflektierenden Spiegel 7A und 9A umfasst. Im Übrigen sind die gleichen Bezugszeichen zu den Anordnungen vergeben, die mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind, und auf deren Beschreibung wird verzichtet (dasselbe gilt für die folgenden Ausführungsformen).
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Wie im Fall des reflektierenden Spiegels 7A befindet sich der reflektierende Spiegel 9A in einer Position, in der der optische Weg des Anzeigelichts von der Anzeige 3A zur Windschutzscheibe 101 zurückgefaltet ist und das Anzeigelicht reflektiert. Wie im Fall des reflektierenden Spiegels 7A ist der reflektierende Spiegel 9A ein optisches System, das den optischen Weg des Anzeigelichts, das von der Anzeige 3A in dem Gehäuse 2 emittiert wird, ändert. Wie es bei dem reflektierenden Spiegel 7A der Fall ist, ist der reflektierende Spiegel 9A ein Vergrößerungsspiegel und ist beispielsweise aus einem asphärischen Spiegel ausgebildet, der eine konkave reflektierende Oberfläche aufweist. Der reflektierende Spiegel 9A des vorliegenden Modifikationsbeispiels ist ein Zwischen-Beugungs-Spiegel, der das Anzeigelicht, das von der Anzeige 3A emittiert wird, vollständig in Richtung der transparenten Abdeckung 5A reflektiert.
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Als Nächstes wird ein Anzeigevorgang der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel mit Bezug auf 2 beschrieben. Zunächst fällt das von der Anzeige 3A emittierte Anzeigelicht auf den reflektierenden Spiegel 9A. Das auf den reflektierenden Spiegel 9A einfallende Anzeigelicht wird von der konkaven reflektierenden Oberfläche vollständig reflektiert und auf die transparente Abdeckung 5A gerichtet. Die transparente Abdeckung 5A reflektiert das von dem reflektierenden Spiegel 9A einfallende Anzeigelicht in Richtung des reflektierenden Spiegels 7A durch die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a. Das auf den reflektierenden Spiegel 7A einfallende Anzeigelicht wird von der konkaven reflektierenden Oberfläche vollständig reflektiert und erneut auf die transparente Abdeckung 5A gelenkt. Die transparente Abdeckung 5A lässt das von dem reflektierenden Spiegel 7A von der konvex gekrümmten Oberfläche 5a einfallende Anzeigelicht in Richtung der Windschutzscheibe 101 über die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b durch. Als Ergebnis wird das Anzeigebild auf die Windschutzscheibe 101 projiziert und das virtuelle Bild 110 wird vor dem Augenpunkt 201 des Fahrers 200 angezeigt.
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Im Vergleich zu der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A weist die oben beschriebene Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B den zusätzlichen reflektierenden Spiegel 9A auf. Dementsprechend ist es möglich, die optische Weglänge des Anzeigelichts weiter zu verlängern und den Anzeigebildschirm weiter zu vergrößern. Außerdem wird die entfernte Standpunkt-Anzeige des Anzeigebildes auf der Grundlage der Verlängerung der optischen Weglänge des Anzeigelichts erleichtert.
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Obwohl die reflektierenden Spiegel 7A und 9A eine Funktion als Vergrößerungsspiegel in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel aufweisen, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die reflektierenden Spiegel 7A und 9A können auch eine Funktion als Korrekturspiegel haben, die nach dem Korrigieren der Verzerrung des Anzeigebildes, die der Windschutzscheibe 101 oder dem optischen System zuzuschreiben ist, eine Reflexion durchführen. Die reflektierenden Spiegel 7A und 9A, die als Vergrößerungsspiegel und Korrekturspiegel fungieren, sind als Freiform-Oberflächenspiegel ausgebildet, deren Formen im Gegensatz zu einer sphärischen Oberfläche und einem Paraboloid bezüglich einer optischen Achse asymmetrisch sind.
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Zusätzlich hat die transparente Abdeckung 5A in der ersten Ausführungsform und dem Modifikationsbeispiel eine Form, in der die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a einen Bildkrümmungs-Abbildungsfehler korrigiert. Beispielsweise ist die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a in einer Form ausgebildet, die der Form der projizierten Oberfläche der Windschutzscheibe 101 und der geometrischen Positionsbeziehung eines reflektierenden Spiegels 7A in Bezug auf die projizierte Oberfläche entspricht, und eine Verzerrung optisch korrigiert, so dass das Anzeigebild, das durch das Anzeigelicht dargestellt ist, eine gewünschte Form aufweist, wenn das Anzeigelicht in Richtung der Windschutzscheibe 101 reflektiert wird. Als Ergebnis ist es möglich, die Verzerrung des Anzeigebildes, das durch das Anzeigelicht dargestellt wird, durch die Reflexion des Anzeigelichts an der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a der transparenten Abdeckung 5A zu korrigieren und eine Verbesserung der Anzeigequalität zu erreichen.
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Zweite Ausführungsform
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Als nächstes wird eine Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben. 3 ist ein schematisches Anordnungsschaubild der Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. 4 ist ein schematisches Schaubild, das eine Änderung des Anzeigelichts der Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Übrigens ist ein reflektierender Spiegel 7B in der schematischen Darstellung von 2 nicht dargestellt. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A darin, dass die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C mit einer Anzeige 3B versehen ist, die linear polarisiertes Licht emittiert, und einer transparenten Abdeckung 5B mit einer Polarisationsfunktion, und eine Viertelwellen-Platte 6 sowie ein reflektierender Spiegel 9B sind der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C hinzugefügt. Mit anderen Worten ist die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C so konfiguriert, dass sie das Gehäuse 2, die Anzeige 3B, die transparente Abdeckung 5B, die Viertelwellen-Platte 6 und die zwei reflektierenden Spiegel 7B und 9B enthält.
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Die Anzeige 3B emittiert ein Anzeigebild, das als ein Anzeigelicht auf die in einem Fahrzeug 100 vorgesehene Windschutzscheibe 101 projiziert wird. Die Anzeige 3B ist so konfiguriert, dass sie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (nicht dargestellt) und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (nicht dargestellt) umfasst. Die Flüssigkristallanzeige ist zum Beispiel aus einer lichtdurchlässigen oder einer halb-lichtdurchlässigen Dünnfilmtransistor (TFT)-Flüssigkristallanzeige hergestellt. Wenn die Flüssigkristallanzeige von der hinteren Oberflächenseite der Flüssigkristallanzeige beleuchtet wird, emittiert die Anzeigeoberfläche auf der Oberflächenseite der Flüssigkristallanzeige Licht. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit beleuchtet die Flüssigkristallanzeige von der hinteren Oberflächenseite. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit wird zum Beispiel durch eine elektrische Energie angetrieben, die von einer Batterie (nicht dargestellt) in dem Fahrzeug 100 erhalten wird. Wie in 4 gezeigt, emittiert die Anzeige 3B der vorliegenden Ausführungsform linear polarisiertes Licht, das in einer Referenzschwingungsrichtung als Anzeigelicht L1 schwingt. Hier ist die Referenzschwingungsrichtung beispielsweise eine vertikale Richtung und eine Richtung parallel zur Polarisationsachse der Anzeige 3B. Mit anderen Worten hat die Anzeige 3B eine Polarisationsachse in der vertikalen Richtung und emittiert das Anzeigelicht L1 parallel zur Polarisationsachse. Beispielsweise ist die Anzeige 3B so angeordnet, dass die Polarisationsachse (Transmissionsachse) von einer der Polarisationsplatten, die die Flüssigkristallanzeige bilden, die sich auf der lichtemittierenden Seite befindet, in der vertikalen Richtung liegt.
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Die transparente Abdeckung 5B ist ein Abdeckelement, das die in dem Gehäuse 2 vorgesehene Öffnung 2a blockiert und wenigstens einen Teil des von der Anzeige 3B emittierten Anzeigelichts durchlässt. Durch das Blockieren der Öffnung 2a verhindert die transparente Abdeckung 5B, dass Staub und dergleichen von außen in das Gehäuse 2 eindringen. Die transparente Abdeckung 5B besteht aus einem lichtdurchlässigen Element, das das von der Anzeige 3B emittierte Anzeigelicht durchlässt, wobei Beispiele davon ein Kunstharz wie Polycarbonat, Acryl und Glas und ein Polarisationselement kombiniert mit dem Element umfassen. Das Polarisationselement umfasst zum Beispiel einen Polarisationsfilm. Der Polarisationsfilm ist an der Seite der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a der transparenten Abdeckung 5B befestigt und mit dem lichtdurchlassenden Element kombiniert. Das Polarisationselement hat typischerweise eine Polarisationsachse, die Licht durchlässt, das parallel zur Polarisationsachse schwingt, und reflektiert Licht, das in einer Richtung orthogonal zur Polarisationsachse schwingt. Mit anderen Worten, wie in 4 gezeigt hat die transparente Abdeckung 5B eine Polarisationsachse in horizontaler Richtung orthogonal zu der vertikalen Richtung, die Anzeigelicht L3 durchlässt, das in einer Richtung parallel zur Polarisationsachse (Richtung orthogonal zu der Referenzschwingungsrichtung) schwingt, und reflektiert das Anzeigelicht L1, das in einer Richtung orthogonal zur Polarisationsachse (Bezugsschwingungsrichtung) schwingt. Die transparente Abdeckung 5B der vorliegenden Ausführungsform ist konfiguriert, um das von der Anzeige 3B emittierte Anzeigelicht in Richtung der Viertelwellen-Platte 6 zu reflektieren und das von dem reflektierenden Spiegel 7B reflektierte Anzeigelicht in Richtung der Windschutzscheibe 101 durchzulassen.
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Die transparente Abdeckung 5B weist die Form einer konvex-gekrümmten Oberfläche auf, die zur Innenseite des Gehäuses 2 vorsteht. Die transparente Abdeckung 5B weist eine konvex-gekrümmte Oberfläche 5a auf, die zur Innenseite des Gehäuses 2 vorsteht und eine konkav-gekrümmte Oberfläche 5b, die an der Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a und konkav nach außen vom Gehäuse 2 vorgesehen ist. Die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a und die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b sind beispielsweise mittels einer asphärischen Oberfläche (einschließlich einer Freiformfläche) konfiguriert. Die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a der vorliegenden Ausführungsform hat eine Form, die einen Bildkrümmungs-Abbildungsfehler korrigiert, der sich aus der Wirkung von wenigstens einer gekrümmten Oberfläche in einem optischen System ergibt, wie beispielsweise dem reflektierenden Spiegel 7A (einschließlich einer reflektierenden Oberfläche und einer Transmissionsfläche) und der Oberflächenform der Windschutzscheibe 101 des Fahrzeugs 101. Die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b der vorliegenden Ausführungsform weist die Funktion eines reflektierenden Spiegels auf, der externes Licht SL reflektiert, das auf die transparente Abdeckung 5A von außerhalb des Fahrzeugs 100 einfällt. Mit anderen Worten reflektiert die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b das auf die transparente Abdeckung 5A einfallende externe Licht SL in eine Richtung, die sich von der Richtung des Augenpunkts 201 des Fahrers 200 unterscheidet. Beispielsweise reflektiert die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b das einfallende externe Licht SL in Richtung einer Lichtabschirmungswand 2b. Die Dicke zwischen der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a und der konkav-gekrümmten Oberfläche 5b, das heißt die Dicke der transparenten Abdeckung 5B, ist im Hinblick auf die Festigkeit vorzugsweise erhöht. In einem Fall, in dem die Dicke erhöht ist, kann jedoch die Reflexion der hinteren Oberfläche der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a und der konkav-gekrümmten Oberfläche 5b das Anzeigebild erheblich beeinflussen. Dementsprechend ist die Dicke vorzugsweise eine Dicke, die die Möglichkeit berücksichtigt.
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Bei der transparenten Abdeckung 5B ist die Lichtabschirmungswand 2b im vorderen Randabschnitt des Fahrzeugs 100 in vorne-hinten-Richtung montiert. Die Lichtabschirmungswand 2b ist auf dem optischen Weg des externen Lichts SL angeordnet, das von der Außenseite des Fahrzeugs 100 einfällt, von der transparenten Abdeckung 5B reflektiert wird und von der transparenten Abdeckung 5B zum Augenpunkt 201 des Fahrers 200 des Fahrzeugs 100 über die Windschutzscheibe 101 gerichtet ist. Die transparente Abdeckung 5B reflektiert das von der Außenseite des Fahrzeugs 100 einfallende externe Licht SL in Richtung der Lichtabschirmungswand 2b.
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Die Viertelwellen-Platte 6 ist an einer Position angeordnet, die sich auf dem optischen Weg des Anzeigelichts von einer Anzeige 3B zur Windschutzscheibe 101 befindet und dem reflektierenden Spiegel 9B zugewandt ist. Die Viertelwellen-Platte 6 lässt das von der transparenten Abdeckung 5B einfallende Anzeigelicht durch und lässt das von dem reflektierenden Spiegel 9B einfallende Anzeigelicht durch. Die Viertelwellen-Platte 6 ist eine Art sogenannter Wellen-Platte, und ein doppelbrechendes Material oder dergleichen, das die Viertelwellen-Platte 6 bildet. Die Viertelwellen-Platte 6 wird erhalten, indem eine Phasendifferenz (optische Wegdifferenz) an zwei linear polarisierte Phasen Lichtstrahlen, die zueinander senkrechte Schwingungsrichtungen haben, gegeben wird. Die Viertelwellen-Platte 6 der vorliegenden Ausführungsform wandelt das von der transparenten Abdeckung 5B einfallende und zur Seite des reflektierenden Spiegels 9B durchgelassene Anzeigelicht L1 in Anzeigelicht L2a (zirkular polarisiertes Licht) um, das in einer um 45° geneigten Richtung in Bezug auf die Referenzschwingungsrichtung schwingt. Mit anderen Worten, wie in 4 gezeigt, wandelt die Viertelwellen-Platte 6 das linear polarisierte Licht (Anzeigelicht L1), das von der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a der transparenten Abdeckung 5B reflektiert wird, in zirkular polarisiertes Licht (Anzeigelicht L2a) um, das gegen den Uhrzeigersinn und um 45° geneigt ist. Zusätzlich wandelt die Viertelwellen-Platte 6 das von dem reflektierenden Spiegel 9B reflektierte und in Richtung des reflektierenden Spiegels 7B durchgelassene Anzeigelicht L2b in das Anzeigelicht L3 (zweites linear polarisiertes Licht) um, das in einer Richtung orthogonal zur Referenzschwingungsrichtung schwingt. Mit anderen Worten, wie in 4 gezeigt, wandelt die Viertelwellen-Platte 6 das zirkular polarisierte Licht (Anzeigelicht L2b), das von der reflektierenden Oberfläche des reflektierenden Spiegels 9B reflektiert wird, in linear polarisiertes Licht (Anzeigelicht L3) orthogonal zur Referenzschwingungsrichtung um. Auf diese Weise wandelt die Viertelwellen-Platte 6 durchgelassenes linear polarisiertes Licht in zirkular polarisiertes Licht um und wandelt durchgelassenes zirkular polarisiertes Licht in linear polarisiertes Licht um. Hier ist das Anzeigelicht L2b zirkular polarisiertes Licht, dessen Drehrichtung derjenigen des zirkular polarisierten Lichts, das das Anzeigelicht L2a ist, entgegengesetzt ist. Mit anderen Worten wird das Anzeigelicht L2a, sobald es durch den reflektierenden Spiegel 9B reflektiert wurde, in zirkular polarisiertes Anzeigelicht L2b umgewandelt, das sich in die entgegengesetzte Richtung dreht.
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Die reflektierenden Spiegel 7B und 9B befinden sich an Positionen, an denen der optische Weg des Anzeigelichts von der Anzeige 3B zur Windschutzscheibe 101 zurückgefaltet ist und das Anzeigelicht reflektiert. Die reflektierenden Spiegel 7B und 9B sind optische Systeme, die den optischen Weg des von der Anzeige 3B in dem Gehäuse 2 emittierten Anzeigelichts ändern. Die reflektierenden Spiegel 7B und 9B der vorliegenden Ausführungsform sind Vergrößerungsspiegel, die das Anzeigebild, das durch das Anzeigelicht dargestellt wird, vergrößern und reflektieren. Die reflektierenden Spiegel 7B und 9B sind beispielsweise aus einem Spiegel mit konkav-gekrümmter Oberfläche (oder konvexer gekrümmter Oberfläche) mit einer asphärischen reflektierenden Oberfläche ausgebildet. Mit anderen Worten, die reflektierenden Spiegel 7B und 9B vergrößern und reflektieren das Anzeigebild derart, dass das durch das Anzeigelicht nach der Reflexion durch die reflektierenden Spiegel 7B und 9B dargestellte Anzeigebild relativ größer wird als das durch das Anzeigelicht dargestellte Anzeigebild vor der Reflexion durch die reflektierenden Spiegel 7B und 9B. Der reflektierende Spiegel 9B der vorliegenden Ausführungsform ist ein Zwischen-Beugungs-Spiegel, der das Anzeigelicht vollständig reflektiert, das von der transparenten Abdeckung 5B reflektiert wird und durch die Viertelwellen-Platte 6 in Richtung des reflektierenden Spiegels 7B erneut durchgelassen wird, durch die Transmission durch die Viertelwellen-Platte 6. Der reflektierende Spiegel 7B der vorliegenden Ausführungsform ist ein endgültiger reflektierender Spiegel, der das durch die Viertelwellen-Platte 6 einfallende Anzeigelicht in Richtung der Windschutzscheibe 101 vollständig reflektiert, die auf der gegenüberliegenden Seite mit der transparenten Abdeckung 5B zwischen dem reflektierenden Spiegel 7B und der Windschutzscheibe 101 angeordnet ist. Obwohl der reflektierende Spiegel 7B fest von dem Gehäuse 2 gehalten wird, kann der reflektierende Spiegel 7B von einem Einstellmechanismus gehalten werden, um den Reflexionswinkel des Anzeigelichts, mit dem die Windschutzscheibe 101 bestrahlt wird, fein einzustellen.
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Als nächstes wird ein Anzeigevorgang der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Zunächst wird das von der Anzeige 3B emittierte Anzeigelicht auf die transparente Abdeckung 5B gerichtet. Die transparente Abdeckung 5B reflektiert das von der Anzeige 3B einfallende Anzeigelicht in Richtung der Viertelwellen-Platte 6 durch die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a. Die Viertelwellen-Platte 6 lässt das von der transparenten Abdeckung 5B einfallende Anzeigelicht in Richtung des reflektierenden Spiegels 9B durch. Das auf den reflektierenden Spiegel 9B einfallende Anzeigelicht wird von der konkaven reflektierenden Oberfläche vollständig reflektiert und auf die Viertelwellen-Platte 6 gerichtet. Die Viertelwellen-Platte 6 lässt das von dem reflektierenden Spiegel 9B einfallende Anzeigelicht in Richtung des reflektierenden Spiegels 7B durch. Das auf den reflektierenden Spiegel 7B einfallende Anzeigelicht wird von der konkaven reflektierenden Oberfläche vollständig reflektiert und erneut auf die transparente Abdeckung 5B gerichtet. Die transparente Abdeckung 5B lässt das von dem reflektierenden Spiegel 7B einfallende Anzeigelicht von der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a in Richtung der Windschutzscheibe 101 über die konkav gekrümmte Oberfläche 5b durch. Als Ergebnis wird das Anzeigebild auf die Windschutzscheibe 101 projiziert und das virtuelle Bild 110 wird vor dem Augenpunkt 201 des Fahrers 200 angezeigt.
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In der oben beschriebenen Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C weist die transparente Abdeckung 5B eine Polarisationsstruktur auf, um das zweite linear polarisierte Licht, das von dem ersten linear polarisierten Licht umgewandelt wird, in Richtung der Windschutzscheibe 101 durchzulassen, indem das von der Anzeige 3B emittierte erste linear polarisierte Licht reflektiert und das erste linear polarisiertes Licht durch Zurückfalten der Viertelwellen-Platte 6 durchgelassen wird. Indem die transparente Abdeckung 5B eine Funktion als Polarisationsplatte erhält und das Anzeigelicht auf diese Weise an der transparenten Abdeckung 5B reflektiert wird, ist es möglich, die optische Weglänge des Anzeigelichts zu vergrößern, und es ist möglich, einen Anzeigebildschirm zu vergrößern, indem das Anzeigebild, das das Anzeigelicht darstellt, mit der verlängerten optischen Weglänge vergrößert wird. Außerdem kann das Gehäuse 2 in der Größe reduziert werden, da es möglich ist, die optische Weglänge des Anzeigelichts zu verlängern, ohne eine neue optische Systemkomponente hinzuzufügen. Außerdem wird die entfernte Standpunkt-Anzeige des Anzeigebildes auf der Grundlage der Verlängerung der optischen Weglänge des Anzeigelichts erleichtert. Ferner reflektiert (oder absorbiert) die transparente Abdeckung 5B das linear polarisierte Licht, das das externe Licht SL bildet, und schwingt in der Referenzschwingungsrichtung, und somit nimmt das externe Licht SL ab, das die Anzeige 3B über die reflektierenden Spiegel 7B und 9B oder dergleichen erreicht und ein Anstieg der Temperatur der Anzeige 3B, der dem Einfall des externen Lichts SL zuzuschreiben ist, kann unterdrückt werden.
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Zusätzlich weist in der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C die transparente Abdeckung 5B die Lichtabschirmungswand 2b auf, die auf dem optischen Weg des externen Lichts SL angeordnet ist, das von der transparenten Abdeckung 5B reflektiert wird und von der transparenten Abdeckung 5B zum Augenpunkt 201 über die Windschutzscheibe 101 gerichtet ist. Dies führt dazu, dass das von der transparenten Abdeckung 5B reflektierte und auf den Augenpunkt 201 des Fahrers 200 gerichtete externe Licht SL durch die Lichtabschirmungswand 2b abgeschirmt werden kann und eine Erscheinung verhindert werden kann, bei der das auf der Windschutzscheibe 101 angezeigte virtuelle Bild 110 eine doppelte oder verschwommene Erscheinung (sogenannte Geistererscheinung) aufweist.
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Zusätzlich emittiert in der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C die Anzeige 3B linear polarisiertes Licht, das in der Referenzschwingungsrichtung als Anzeigelicht schwingt. Infolgedessen ist es möglich, beispielsweise das Anzeigelicht, das von der Anzeige 3B emittiert wird, mittels der transparenten Abdeckung 5B zu reflektieren oder durchzulassen.
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Zusätzlich reflektiert in der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C die transparente Abdeckung 5B linear polarisiertes Licht, das in der Referenzschwingungsrichtung schwingt, und linear polarisiertes Licht durchlässt, das in einer Richtung orthogonal zu der Referenzschwingungsrichtung schwingt. Infolgedessen ist es möglich, die optische Weglänge des Anzeigelichts durch Reflektieren des Anzeigelichts an der transparenten Abdeckung 5B zu verlängern, und es ist möglich, das Anzeigelicht von dem Gehäuse 2 in Richtung der Windschutzscheibe 101 zu emittieren, indem das Anzeigelicht durch die transparente Abdeckung 5B durchgelassen wird.
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Zusätzlich ist in der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C die transparente Abdeckung 5B durch Kombination eines lichtdurchlässigen Elements und eines Polarisationsfilms konfiguriert, und somit kann die Produktherstellung erleichtert werden und eine Kostensteigerung kann unterdrückt werden.
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In dem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform weist jede der Fahrzeuganzeigevorrichtungen 1B und 1C zwei reflektierende Spiegel auf. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und jede der Fahrzeuganzeigevorrichtungen 1B und 1C kann stattdessen drei oder mehr reflektierende Spiegel haben.
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In der ersten Ausführungsform, dem Modifikationsbeispiel, und der zweiten Ausführungsform wird das Anzeigebild auf die Windschutzscheibe 101 des Fahrzeugs 100 projiziert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und das Anzeigebild kann auf einen Kombinierer oder dergleichen stattdessen projiziert werden.
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Dritte Ausführungsform
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Als Nächstes wird eine Fahrzeuganzeigevorrichtung 1D gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben. 5 ist ein schematisches Anordnungsschaubild der Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform. 6 ist ein schematisches Schaubild, das eine Änderung des Anzeigelichts der Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt. Übrigens zeigt 6 den optischen Weg des Anzeigelichts von einer Anzeige 3Ba zu einem Kombinierer 20, der in 5 dargestellt ist. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1D gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1A darin, dass die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1D mit der Anzeige 3B und der transparenten Abdeckung 5B bereitgestellt ist und eine Halbwellen-Platte 10 zu der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1D hinzugefügt ist. Übrigens weist die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1D, die in 5 gezeigt ist, zwei Anzeigen 3Ba und 3Bb auf und weist den optischen Weg des Anzeigelichts von der Anzeige 3Ba zum Kombinierer 20 und den optischen Pfad des Anzeigelichts von einer Anzeige 3Bb zur Windschutzscheibe 101 auf. Hier ist der Kombinierer 20 ein projizierendes Element und ein konkaver Spiegel, der beispielsweise aus einem Halbspiegel hergestellt ist, der in einer rechteckigen Form geformt ist. Der Kombinierer 20, der halb-durchlässige Eigenschaften aufweist, reflektiert einen Teil des einfallenden Lichts und lässt den anderen Teil durch. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1D projiziert ein Anzeigebild auf den Kombinierer 20 und zeigt ein virtuelles Bild 111 vor dem Augenpunkt 201 des Fahrers 200 an. Der Kombinierer 20 ist im vorderen Randbereich des Gehäuses 2 in die vorne-hinten Richtung montiert und erstreckt sich zur Oberseite der Lichtabschirmungswand 2b in oben-unten-Richtung. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1D ist so konfiguriert, dass sie das Gehäuse 2, die Anzeigen 3Ba und 3Bb, die transparente Abdeckung 5B, die Halbwellen-Platte 10 und die reflektierenden Spiegel 7A, 9A und 7B umfasst.
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Die Anzeige 3Ba emittiert das auf den Kombinierer 20 projizierte Anzeigebild als Anzeigelicht und hat die gleiche Konfiguration wie die Anzeige 3B, die oben beschrieben wurde. Mit anderen Worten emittiert die Anzeige 3Ba linear polarisiertes Licht, das in der Referenzschwingungsrichtung als Anzeigelicht L1 schwingt. Inzwischen emittiert die Anzeige 3Bb linear polarisiertes Licht, das in einer Richtung orthogonal zu der Referenzschwingungsrichtung schwingt. Mit anderen Worten weist die Anzeige 3Bb eine Polarisationsachse in horizontaler Richtung auf und emittiert das Anzeigelicht L3 parallel zur Polarisationsachse. Beispielsweise ist die Anzeige 3Bb so angeordnet, dass die Polarisationsachse (Transmissionsachse) von einer der Polarisationsplatten, die die Flüssigkristallanzeige bilden, die sich auf der Lichtemissionsseite befindet, in horizontaler Richtung liegt.
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Die transparente Abdeckung 5B der vorliegenden Ausführungsform ist so konfiguriert, dass sie das von der Anzeige 3Ba emittierte Anzeigelicht in Richtung der Halbwellen-Platte 10 reflektiert und das von dem reflektierenden Spiegel 7B reflektierte Anzeigelicht in Richtung des Kombinierers 20 durchlässt. Ferner ist die transparente Abdeckung 5B konfiguriert um das von dem reflektierenden Spiegel 7A reflektierte Anzeigelicht in Richtung der Windschutzscheibe 101 durchzulassen. Die transparente Abdeckung 5B der vorliegenden Ausführungsform weist die oben beschriebene Lichtabschirmungswand 2b auf. Der Kombinierer 20 ist oberhalb der Lichtabschirmungswand 2b in oben-unten-Richtung angeordnet.
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Die Halbwellen-Platte 10 ist an einer Position angeordnet, die sich im optischen Weg des Anzeigelichts befindet und der transparenten Abdeckung 5B gegenüberliegt. Die Halbwellen-Platte 10 lässt das von einer transparenten Abdeckung 5B einfallende Anzeigelicht in Richtung des reflektierenden Spiegels 7B durch. Die Halbwellen-Platte 10 ist eine Art sogenannte Wellen-Platte, und ein doppelbrechendes Material oder dergleichen bildet die Halbwellen-Platte 10. Die Halbwellen-Platte 10 wird erhalten, indem zwei linear polarisierten Lichtstrahlen, die zueinander senkrechte Schwingungsrichtungen haben, eine Phasendifferenz (optische Wegdifferenz) aufgegeben wird. Unter Verwendung der Schwingungsrichtung des von der Anzeige 3Ba emittierten Anzeigelichts als Referenzschwingungsrichtung wandelt die Halbwellen-Platte 10 der vorliegenden Ausführungsform das von der transparenten Abdeckung 5B einfallende und zur Seite des reflektierenden Spiegels 7B durchgelassene Anzeigelicht in das Anzeigelicht L3 um, das in einer um 90 ° geneigten Richtung in Bezug auf die Referenzschwingungsrichtung schwingt. Mit anderen Worten, wie in 6 gezeigt wandelt die Halbwellen-Platte 10 das linear polarisierte Licht (Anzeigelicht L1), das von der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a der transparenten Abdeckung 5B reflektiert wird, in linear polarisiertes Licht (Anzeigelicht L3) um, das in einer zur Referenzschwingungsrichtung orthogonalen Richtung schwingt. Auf diese Weise wandelt die Halbwellen-Platte 10 die Polarisationsachse des durchgelassenen linear polarisierten Lichts von der vertikalen Richtung in die horizontale Richtung um.
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Die reflektierenden Spiegel 7A und 9A der vorliegenden Ausführungsform befinden sich an Positionen, an denen der optische Weg des Anzeigelichts von der Anzeige 3Bb zur Windschutzscheibe 101 zurückgefaltet ist und das Anzeigelicht reflektiert. Die reflektierenden Spiegel 7A und 9A sind optische Systeme, die den optischen Weg des Anzeigelichts, das von der Anzeige 3Bb in dem Gehäuse 2 emittiert wird, ändern. Die reflektierenden Spiegel 7A und 9A der vorliegenden Ausführungsform sind Vergrößerungsspiegel. Die reflektierenden Spiegel 7A und 9A sind beispielsweise aus einem Spiegel mit einer konkav-gekrümmten (oder konvex-gekrümmten) reflektierenden Oberfläche gebildet. Der reflektierende Spiegel 9A der vorliegenden Ausführungsform reflektiert das von der Anzeige 3Bb emittierte Anzeigelicht vollständig in Richtung des reflektierenden Spiegels 7A. Der reflektierende Spiegel 7A der vorliegenden Ausführungsform reflektiert das von dem reflektierenden Spiegel 9A reflektierte Anzeigelicht vollständig in Richtung der Windschutzscheibe 101. Obwohl der reflektierende Spiegel 7A an dem Gehäuse 2 befestigt ist, kann der reflektierende Spiegel 7A durch einen Einstellmechanismus zum Feinjustieren des Reflexionswinkels des Anzeigelichts, mit dem die Windschutzscheibe 101 bestrahlt wird, gestützt werden.
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Der reflektierende Spiegel 7B gemäß der vorliegenden Ausführungsform befindet sich an einer Position, an der der optische Weg des Anzeigelichts von der Anzeige 3Ba zum Kombinierer 20 zurückgefaltet ist und das Anzeigelicht reflektiert. Der reflektierende Spiegel 7B ist ein optisches System, das den optischen Weg des Anzeigelichts, das von der Anzeige 3Ba in dem Gehäuse 2 emittiert wird, ändert. Der reflektierende Spiegel 7B der vorliegenden Ausführungsform ist ein Vergrößerungsspiegel. Der reflektierende Spiegel 7B ist beispielsweise aus einem konkaven Spiegel gebildet, der eine Freiformfläche aufweist, die eine konkave reflektierende Oberfläche aufweist. Mit anderen Worten vergrößert und reflektiert der reflektierende Spiegel 7B das Anzeigebild derart, dass das durch das Anzeigelicht nach der Reflexion durch den reflektierenden Spiegel 7B dargestellte Anzeigebild relativ größer wird als das durch das Anzeigelicht dargestellte Anzeigebild vor der Reflexion durch den reflektierenden Spiegel 7B. Der reflektierende Spiegel 7B der vorliegenden Ausführungsform reflektiert das von der transparenten Abdeckung 5B reflektierte Anzeigelicht vollständig in Richtung des Kombinierers 20. Obwohl der reflektierende Spiegel 7B fest durch das Gehäuse 2 gestützt wird, kann der reflektierende Spiegel 7B durch einen Einstellmechanismus zum Feinjustieren des Reflexionswinkels des Anzeigelichts, mit dem der Kombinierer 20 bestrahlt wird, gestützt werden.
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Als nächstes wird ein Anzeigebetrieb der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1D mit Bezug auf 4 beschrieben. Zunächst wird das von der Anzeige 3Ba emittierte Anzeigelicht auf die transparente Abdeckung 5B gerichtet. Die transparente Abdeckung 5B reflektiert das von der Anzeige 3Ba einfallende Anzeigelicht zur Halbwellen-Platte 10 durch die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a. Die Halbwellen-Platte 10 lässt das von der transparenten Abdeckung 5B einfallende Anzeigelicht in Richtung des reflektierenden Spiegels 7B durch. Das auf den reflektierenden Spiegel 7B einfallende Anzeigelicht wird von der konkaven reflektierenden Oberfläche vollständig reflektiert und erneut auf die transparente Abdeckung 5B gerichtet. Die transparente Abdeckung 5B lässt das von dem reflektierenden Spiegel 7B von der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a einfallende Anzeigelicht über die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b zum Kombinierer 20 durch. Als Ergebnis wird das Anzeigebild auf den Kombinierer 20 projiziert und das virtuelle Bild 111 wird vor dem Augenpunkt 201 des Fahrers 200 angezeigt.
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Auf der anderen Seite wird das von der Anzeige 3Bb emittierte Anzeigelicht auf den reflektierenden Spiegel 9A gerichtet. Das auf den reflektierenden Spiegel 9A einfallende Anzeigelicht wird von der konkaven reflektierenden Oberfläche vollständig reflektiert und auf den reflektierenden Spiegel 7A gerichtet. Der reflektierende Spiegel 7A reflektiert das von dem reflektierenden Spiegel 9A einfallende Anzeigelicht vollständig in Richtung der transparenten Abdeckung 5B. Die transparente Abdeckung 5B lässt das von dem reflektierenden Spiegel 7A von der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a einfallende Anzeigelicht über die konkav gekrümmte Oberfläche 5b in Richtung der Windschutzscheibe 101 durch. Als Ergebnis wird das Anzeigebild auf die Windschutzscheibe 101 projiziert und das virtuelle Bild 110 wird vor dem Augenpunkt 201 des Fahrers 200 angezeigt.
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Bei der oben beschriebenen Fahrzeuganzeigevorrichtung 1D reflektiert die transparente Abdeckung 5B das von der Anzeige 3Ba emittierte erste linear polarisierte Licht und lässt das zweite linear polarisierte Licht, das von dem ersten linear polarisierten Licht durch die Halbwellen-Platte 10 umgewandelt wird, in Richtung der Windschutzscheibe 101 durch. Indem die transparente Abdeckung 5B eine Funktion als Polarisationsplatte erhält und das Anzeigelicht auf diese Weise mittels der transparenten Abdeckung 5B reflektiert und durchgelassen wird, ist es möglich, Effekte zu erzielen, die mit den Effekten der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C identisch sind.
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Obwohl die reflektierenden Spiegel 7B und 9B eine Funktion als Vergrößerungsspiegel in der zweiten und dritten Ausführungsform aufweisen, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die reflektierenden Spiegel 7B und 9B können auch eine Funktion wie der oben beschriebene Korrekturspiegel haben. Die reflektierenden Spiegel 7B und 9B, die als Vergrößerungsspiegel und Korrekturspiegel fungieren, sind als Freiform-Oberflächenspiegel ausgebildet, deren Formen im Gegensatz zu einer sphärischen Oberfläche und einem Paraboloid bezüglich einer optischen Achse asymmetrisch sind.
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Zusätzlich weist die transparente Abdeckung 5B in der zweiten und dritten Ausführungsform eine Form auf, in der die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a einen Bildkrümmungs-Abbildungsfehler korrigiert. Infolgedessen ist es möglich, die Anzeigeverzerrung des Anzeigebildes, das durch das Anzeigelicht dargestellt wird, durch die Reflexion des Anzeigelichts an der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a der transparenten Abdeckung 5B zu korrigieren, und eine Verbesserung der Anzeigequalität erzielt werden kann.
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Zusätzlich weist die transparente Abdeckung 5B in der zweiten und dritten Ausführungsform eine Polarisationsfunktion auf, indem ein Polarisationsfilm an der Seite der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a befestigt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die transparente Abdeckung 5B kann eine Polarisationsfunktion haben, indem ein polarisierender Film an der Seite der konkav-gekrümmten Oberfläche 5b befestigt wird. Zusätzlich kann die transparente Abdeckung 5B eine Abdeckung sein, die einstückig mit einem lichtdurchlässigen Element und einer Polarisationsplatte geformt ist.
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In der ersten Ausführungsform, dem Modifikationsbeispiel, der zweiten Ausführungsform und der oben beschriebenen dritten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, in dem eine Fahrzeuganzeigevorrichtung 1 auf das Fahrzeug 100 angewendet wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auch auf andere als das Fahrzeug 100 angewendet werden, wobei Beispiele davon Schiffe und Flugzeuge umfassen.
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Mit der Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Anzeigebildschirm erweitert werden und ein Gehäuse kann in der Größe reduziert werden.
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Obwohl die Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungsformen für eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben wurde, sind die beigefügten Ansprüche nicht auf diese Weise beschränkt, sondern sind so auszulegen, dass sie alle Modifikationen und alternativen Konstruktionen verkörpern, die einem Fachmann auf diesem Gebiet, innerhalb der hier dargelegte grundlegende Lehre, einfallen können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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