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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 Projizierungsvorrichtung und eine Fahrzeuganzeigevorrichtung.
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Beschreibung des verwandten Stand der Technik
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Herkömmlicherweise ist eine Fahrzeuganzeigevorrichtung wie etwa eine Head-Up-Anzeigevorrichtung (HUD: Head Up Display) in einigen Fahrzeugen, wie etwa Autos, installiert. Eine Head-Up-Anzeigevorrichtung projiziert ein Anzeigebild, das durch eine Anzeige angezeigt wird, auf eine Windschutzscheibe oder einen Kombinierer durch einen Reflexionsspiegel oder dergleichen, so dass das Anzeigebild von einem Fahrer als virtuelles Bild gesehen wird (siehe z.B. Japanische Patentanmeldungsoffenlegungs-Nr. 2016-587). Bei einer in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungs-Nr. 2016-587 A beschriebenen Fahrzeuganzeigevorrichtung lässt eine transparente Abdeckung das Anzeigebild durch, die an einem Öffnungsabschnitt einer Instrumententafel bereitgestellt ist, und es wird verhindert, dass Staub und dergleichen in das Innere der Vorrichtung durch die transparente Abdeckung eindringt.
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Heutzutage wird bei einer Fahrzeuganzeigevorrichtung die Größe eines Anzeigebildes durch Verwendung eines asphärisch-konkaven Spiegels als Reflexionsspiegel erhöht. Es gibt jedoch eine Grenze zum Erhöhen eines Vergrößerungsverhältnisses durch Erhöhen einer Krümmung des Reflexionsspiegels. Eine Vielzahl von Reflexionsspiegeln kann als Lösung angeordnet sein, aber dies erhöht jedoch möglicherweise die Größe eines Gehäuses, in dem die Vielzahl von Reflexionsspiegeln aufgenommen sind.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Projizierungsvorrichtung und eine Fahrzeuganzeigevorrichtung bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Größe eines Anzeigebildschirms zu vergrößern und eine Größe eines Gehäuses zu verringern.
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Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, umfasst eine Projizierungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Anzeige , die als Anzeigelicht ein Anzeigebild emittiert, das auf ein Projizierungselement, das in einem Fahrzeug bereitgestellt ist, projiziert wird; ein Abdeckelement, das eine Öffnung, die an einem Gehäuse ausgebildet ist, blockiert und das von der Anzeige emittierte Anzeigelicht reflektiert; einen asphärischen Spiegel, der sich an einer Position zum Falten eines optischen Wegs des Anzeigelichts zwischen der Anzeige und dem Projizierungselement befindet, und der das von dem Abdeckelement eintretende Anzeigelicht reflektiert; und eine Halbwellenlängen-Platte, die auf dem optischen Weg des Anzeigelichts an einer Position angeordnet ist, die dem Abdeckelement zugewandt ist, und die das von dem Abdeckelement eintretende Anzeigelicht in Richtung des asphärischen Spiegels durchlässt, wobei die Anzeige ein erstes linear polarisiertes Licht, das in einer Referenzschwingungsrichtung oszilliert, emittiert, die Halbwellenlängen-Platte das erste linear polarisierte Licht, das von dem Abdeckelement eintritt, in ein zweites linear polarisiertes Licht umwandelt, das in einer zur Referenzschwingungsrichtung orthogonalen Richtung oszilliert, und das zweite linear polarisiertes Licht durchlässt, und das Abdeckelement eine konvex-gekrümmte Oberfläche, die zu einem Inneren des Gehäuses hervorsteht, umfasst, und so aufgebaut ist, dass es das erste linear polarisierte Licht, das von der Anzeige emittiert wird, in Richtung der Halbwellenlängen-Platte reflektiert, und das zweite linear polarisierte Licht von dem asphärischen Spiegel in Richtung des Projizierungselements durchlässt.
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Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, umfasst eine Projizierungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Anzeige, die als Anzeigelicht ein Anzeigebild emittiert, das auf ein Projizierungselement, das in einem Fahrzeug bereitgestellt ist, projiziert wird; ein Abdeckelement, das eine Öffnung, die an einem Gehäuse ausgebildet ist, blockiert und das von der Anzeige emittierte Anzeigelicht reflektiert; einen asphärischen Spiegel, der sich an einer Position zum Falten eines optischen Wegs des Anzeigelichts zwischen der Anzeige und dem Projizierungselement befindet, und der das von dem Abdeckelement eintretende Anzeigelicht reflektiert; und eine Halbwellenlängen-Platte, die auf dem optischen Weg des Anzeigelichts an einer Position angeordnet ist, die dem Abdeckelement zugewandt ist, und die das von dem asphärischen Spiegel eintretende Anzeigelicht in Richtung des Abdeckelements durchlässt, wobei die Anzeige ein erstes linear polarisiertes Licht, das in einer Referenzschwingungsrichtung oszilliert, emittiert, die Halbwellenlängen-Platte das erste linear polarisierte Licht, das von dem asphärischen Spiegel eintritt, in ein zweites linear polarisiertes Licht umwandelt, das in einer Richtung orthogonal zur Referenzschwingungsrichtung oszilliert und das zweite linear polarisiertes Licht durchlässt und das Abdeckelement eine konvexe gekrümmte Oberfläche, die zu einem Inneren des Gehäuses hervorsteht, umfasst, und so aufgebaut ist, dass es das erste linear polarisierte Licht, das von der Anzeige emittiert wird, in Richtung des asphärischen Spiegels reflektiert, und das zweite linear polarisierte Licht, das durch die Halbwellenlängen-Platte durchgelassen wird, in Richtung des Projizierungselements durchlässt.
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Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, umfasst eine Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Anzeige, die als Anzeigelicht ein Anzeigebild emittiert, das auf ein Projizierungselement projiziert wird; ein Polarisationselement, das einen Teil eines Innenelements ausbildet, das in einem Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs an einer Vorderseite in einer Vorne-Hinten-Richtung Fahrzeugs bereitgestellt ist, während es sich in einer Breitenrichtung erstreckt, die die Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs schneidet, wobei das Polarisationselement so konfiguriert ist, dass es wenigstens einen Teil des von der Anzeige emittierten Anzeigelichts reflektiert; ein Reflexionselement, das sich an einer Position zum Falten eines optischen Wegs des Anzeigelichts zwischen dem Polarisationselement und dem Projizierungselement befindet, und das Anzeigelicht reflektiert; und eine Wellenlängen-Platte, die sich auf dem optischen Weg des Anzeigelichts befindet und das Anzeigelicht durchlässt, wobei die Anzeige ein erstes linear polarisiertes Licht emittiert, das in einer Referenzschwingungsrichtung oszilliert, die Wellenlängen-Platte das erste linear polarisierte Licht in ein zweites linear polarisiertes Licht umwandelt, das in einer Richtung orthogonal zu der Referenzschwingungsrichtung oszilliert, und das Polarisationselement so aufgebaut ist, dass es das erste linear polarisierte Licht reflektiert und das zweite linear polarisierte Licht in Richtung des Projizierungselements durchlässt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bei der Fahrzeuganzeigevorrichtung möglich zu konfigurieren, dass die Wellenlängen-Platte zwischen dem Polarisationselement und dem Reflexionselement angeordnet ist, und das erste linear polarisierte Licht, das von einem der Polarisationselemente oder des Reflexionselements reflektiert wird, in das zweite linear polarisierte Licht umwandelt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bei der Fahrzeuganzeigevorrichtung möglich zu konfigurieren, dass das Projizierungselement eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweist und dem Fahrzeuginneren gegenüberliegend an einer Position angeordnet ist, die für einen Fahrer im Fahrzeuginneren sichtbar ist.
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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 von den 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 Projizierungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Änderung des Anzeigelichts der Projizierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
- 3 ist ein schematisches Anordnungsschaubild einer Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 4 ist ein schematisches Anordnungsschaubild einer Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
- 5 ist ein schematisches Anordnungsschaubild einer Projizierungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend werden Ausführungsformen einer Projizierungsvorrichtung und einer Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Die Strukturelemente in den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen umfassen diejenigen, die von Fachmännern leicht übernommen werden können, oder solche, die im Wesentlichen gleich sind. Verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Modifikationen können in Bezug auf die Strukturelemente in den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung gemacht werden.
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Erste Ausführungsform
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Eine Projizierungsvorrichtung 1A gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. 1 ist ein schematisches Anordnungsschaubild der Projizierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 2 ist ein schematisches Schaubild, das eine Änderung des Anzeigelichts der Projizierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. 2 zeigt einen optischen Weg des Anzeigelichts von einer Anzeige 3Ba zu einem Kombinierer 20, die in 1 dargestellt sind.
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Beispielsweise ist die Projizierungsvorrichtung 1A eine Head-Up-Anzeigevorrichtung, die innerhalb einer Instrumententafel (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs 100, wie etwa eines Autos, angeordnet ist und die ein Anzeigebild auf mindestens eine Windschutzscheibe 101 und/oder den Kombinierer 20 projiziert. Die Projizierungsvorrichtung 1A projiziert ein Anzeigebild auf die Windschutzscheibe 101 und zeigt ein virtuelles Bild 110 vor einem Augenpunkt 201 eines Fahrers 200 an. Die Windschutzscheibe 101 ist ein Projizierungselement und hat eine halbtransparente Eigenschaft, die einen Teil des einfallenden Lichts reflektiert und einen anderen Teil durchlässt. Insbesondere reflektiert die Windschutzscheibe 101 als Anzeigelicht ein Anzeigebild, das von der Projizierungsvorrichtung 1A zu dem Augenpunkt 201 des Fahrers 200 projiziert wird, während ein Vordergrund des Fahrzeugs 100 durchgelassen wird. Die Windschutzscheibe 101 ist über der Instrumententafel des Fahrzeugs 100 angeordnet. Es wird im Voraus angenommen, dass der Augenpunkt 201 eine Blickpunktposition des Fahrers 200 des Fahrzeugs 100 ist. Der Fahrer 200 erkennt das von der Windschutzscheibe 101 reflektierte Anzeigebild als das virtuelle Bild 110. Das virtuelle Bild 110 wird vom Fahrer 200 als vor der Windschutzscheibe 101 befindlich erkannt.
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Die Projizierungsvorrichtung 1A 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 ein Projizierungselement und ist ein konkaver Spiegel, der ein halbtransparenter Spiegel ist, der zum Beispiel in einer rechteckigen Form ausgebildet ist. Der Kombinierer 20 weist eine halbtransparente Eigenschaft auf, die einen Teil des einfallenden Lichts reflektiert und einen anderen Teil durchlässt. Der Kombinierer 20 ist in aufrechter Weise an einem Randabschnitt an einer Vorderseite in einer Vorne-Hinten-Richtung eines Gehäuses 2 installiert, in einer Art, die sich auf einer Oberseite in einer Oben-Unten-Richtung einer Lichtabschirmungswand 2b erstreckt.
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In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die „Vorne-Hinten-Richtung“ auf eine Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs 100, sofern nichts anderes angegeben ist. Die „Oben-Unten-Richtung“ bezieht sich auf eine Oben-Unten-Richtung des Fahrzeugs 100, und eine „Breitenrichtung“ bezieht sich auf eine Fahrzeugbreitenrichtung des Fahrzeugs 100, sofern nicht anders angegeben.
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Die Projizierungsvorrichtung 1A umfasst ein Gehäuse 2, Anzeigen 3Ba, 3Bb, eine transparente Abdeckung 5B, eine Halbwellenlängen-Platte 10 und Reflexionsspiegel 7A, 9A, 7B. Die Projizierungsvorrichtung 1A der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen optischen Weg des Anzeigelichts von der Anzeige 3Ba zu dem Kombinierer 20 und einen optischen Weg des Anzeigelichts von der Anzeige 3Bb zur Windschutzscheibe 101.
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Das Gehäuse 2 ist so ausgebildet, dass es ein hohles kastenförmiges Inneres aufweist, und eine Vielzahl von Anzeigen 3Ba, 3Bb, eine Vielzahl von Reflexionsspiegeln 7A, 9A und dergleichen in einem Innenraum aufnimmt. Eine Öffnung 2a, bei der Anzeigelicht in Richtung der Windschutzscheibe 101 emittiert wird und durch den Kombinierer 20 läuft, ist an dem Gehäuse 2 ausgebildet. Die Öffnung 2a ist an einer oberen Seite des Gehäuses 2 in der Oben-Unten-Richtung ausgebildet, während sie sich in der Vorne-Hinten-Richtung und der Breitenrichtung des Gehäuses 2 erstreckt, und ist an einer Position positioniert, die der Windschutzscheibe 101 zugewandt ist. Das Gehäuse 2 umfasst die Lichtabschirmungswand 2b, die in aufrechter Weise an einem Randabschnitt an der Vorderseite in der Vorne-Hinten-Richtung der Öffnung 2a angebracht ist. Die Lichtabschirmungswand 2b ist in einer nach oben hervorstehenden Art in der Oben-Unten-Richtung ausgebildet, und erstreckt sich in der Breitenrichtung. Insbesondere ist die Lichtabschirmungswand 2b in einer nach oben hervorstehenden Art an einem Randabschnitt an einer Vorderseite, in der Vorne-Hinten-Richtung der durchsichtigen Abdeckung 5B, ausgebildet, und erstreckt sich in der Breitenrichtung der durchsichtigen Abdeckung 5B. Die Lichtabschirmungswand 2b schirmt das Außenlicht SL an der Vorderseite, in der Vorne-Hinten-Richtung, der transparenten Abdeckung 5B ab, und verhindert die Reflexion des Außenlichts SL durch die transparente Abdeckung 5B. Das Außenlicht SL ist Licht, wie beispielsweise Sonnenlicht oder Straßenlicht, das von außerhalb des Fahrzeugs 100 in das Fahrzeug eintritt.
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Die Anzeige 3Ba emittiert als Anzeigelicht ein Anzeigebild, um es auf den Kombinierer 20 zu projizieren. Zum Beispiel umfasst die Anzeige 3Ba eine Flüssigkristalltafel (nicht dargestellt) und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (nicht dargestellt). Die Flüssigkristalltafel ist zum Beispiel aus einer lichtdurchlässigen oder halb-lichtdurchlässigen Dünnfilmtransistor (TFT) -Flüssigkristallanzeige gebildet. Eine Anzeigeoberfläche auf einer Vorderseite der Flüssigkristalltafel emittiert Licht, wenn die Flüssigkristalltafel von einer hinteren Oberflächenseite aus bestrahlt wird. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit dient zum Bestrahlen der Flüssigkristallplatte von der Rückseite. Zum Beispiel wird die Hintergrundbeleuchtungseinheit durch Energie angetrieben, die von einer Batterie (nicht dargestellt) in dem Fahrzeug 100 geliefert wird. Wie in 2 gezeigt, emittiert die Anzeige 3Ba der vorliegenden Ausführungsform als Anzeigelicht L1 linear polarisiertes Licht, das in einer Referenzschwingungsrichtung oszilliert.
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Die Anzeige 3Bb dient dazu als Anzeigelicht ein Anzeigebild zu emittieren, um es auf die Windschutzscheibe 101 zu projizieren. Wie die Anzeige 3Ba umfasst die Anzeige 3Bb eine Flüssigkristalltafel (nicht dargestellt) und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (nicht dargestellt). Die Anzeige 3Bb der vorliegenden Ausführungsform emittiert linear polarisiertes Licht, das in einer Richtung orthogonal zur Referenzschwingungsrichtung oszilliert. Das heißt, die Anzeige 3Bb weist eine Polarisationsachse entlang einer horizontalen Richtung auf und emittiert Anzeigelicht L3, das parallel zur Polarisationsachse ist. Beispielsweise ist die Anzeige 3Bb so angeordnet, dass eine Polarisationsachse (Transmissionsachse) einer Polarisationsplatte auf einer lichtemittierenden Seite der Polarisationsplatten, die die Flüssigkristalltafel bilden, entlang der horizontalen Richtung liegt.
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Die transparente Abdeckung 5B ist ein Abdeckelement, das die am Gehäuse 2 vorgesehene Öffnung 2a blockiert und wenigstens einen Teil des Anzeigelichts reflektiert. Die transparente Abdeckung 5B verhindert, dass Staub und dergleichen von außen in das Gehäuse 2 eindringen, indem die Öffnung 2a blockiert wird. Die transparente Abdeckung 5B ist aus einem lichtdurchlässigen Element konfiguriert zum Durchlassen von dem durch die Anzeige 3Ba, 3Bb emittierten Anzeigelicht, wie Glas oder Kunstharz, wie Acrylharz oder Polycarbonat, und einem Polarisationselement, das mit dem zuvor genannten Element kombiniert ist. Das Polarisationselement umfasst zum Beispiel einen Polarisationsfilm. Der Polarisationsfilm ist an einer Oberfläche der transparenten Abdeckung 5B befestigt, die zur Innenseite des Gehäuses weist, und ist mit dem lichtdurchlässigen Element kombiniert. Typischerweise hat das Polarisationselement eine Polarisationsachse und überträgt Licht, das parallel zur Polarisationsachse oszilliert, und reflektiert Licht, das in einer zur Polarisationsachse orthogonalen Richtung oszilliert. Das heißt, wie in 2 gezeigt, weist die transparente Abdeckung 5B eine Polarisationsachse entlang der horizontalen Richtung orthogonal zu einer vertikalen Richtung auf und lässt das Anzeigelicht L3 durch, das in einer Richtung parallel zur Polarisationsachse (dh einer Richtung orthogonal zur Bezugsoszillationsrichtung) oszilliert, und reflektiert das Anzeigelicht L1, das in einer Richtung orthogonal zur Polarisationsachse (dh der Referenzschwingungsrichtung) oszilliert. Die transparente Abdeckung 5B der vorliegenden Ausführungsform ist so konfiguriert, dass sie Anzeigelicht, das von der Anzeige 3Ba emittiert wird, in Richtung der Halbwellenlängen-Platte 10 reflektiert, während Anzeigelicht, das von dem Reflexionsspiegel 7B reflektiert wird, in Richtung des Kombinierers 20 übertragen wird. Die transparente Abdeckung 5B kann auch Anzeigelicht, das von dem Reflexionsspiegel 7A reflektiert wird, in Richtung der Windschutzscheibe 101 übertragen.
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Die transparente Abdeckung 5B umfasst eine konvex-gekrümmte Oberfläche 5a, die zur Innenseite des Gehäuses 2 hervorsteht, und eine konkav-gekrümmte Oberfläche 5b, die auf einer der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a gegenüberliegenden Oberfläche vorgesehen ist und von der Außenseite des Gehäuses 2 ausgespart ist. Die konvex-gekrümmte Fläche 5a und die konkav-gekrümmte Fläche 5b sind beispielsweise asphärische Flächen (wie eine frei gekrümmte Fläche). Die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a der vorliegenden Ausführungsform ist so geformt, dass sie die Bildkrümmungs-Abbildungsfehler korrigiert, die durch einen Einfluss von wenigstens einer gekrümmten Oberfläche, die in einem optischen System enthalten ist, wie etwa dem Reflexionsspiegel 7A und einer Oberflächenform der Windschutzscheibe 101 des Fahrzeugs, verursacht werden. Die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Funktion eines Reflexionsspiegels, der das Außenlicht SL, das in die transparente Abdeckung 5B von außerhalb des Fahrzeugs 100 eintritt, reflektiert. Das heißt, die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b reflektiert das in die transparente Abdeckung 5B eintretende Außenlicht SL in einer Richtung verschieden von einer Augenpunkt-Richtung zu dem Augenpunkt 201 des Fahrers 200. Zum Beispiel reflektiert die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b das einfallende Außenlicht SL in Richtung der Lichtabschirmungswand 2b. Eine Dicke zwischen der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a und der konkav-gekrümmten Oberfläche 5b, oder mit anderen Worten einer Dicke der transparenten Abdeckung 5B, ist vom Standpunkt der Festigkeit aus vorzugsweise dick; wenn jedoch die Dicke erhöht wird, wird möglicherweise ein Einfluss der Reflexion der hinteren Oberfläche der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a und der konkav-gekrümmten Oberfläche 5b auf einem Anzeigebild erhöht, und die Dicke berücksichtigt vorzugsweise einen solchen Einfluss. Die transparente Abdeckung 5B umfasst auf einer Seite der konvex-gekrümmten Fläche 5a eine Reflexionsfläche 5aa und eine Transmissionsfläche 5ab. Die Reflexionsoberfläche 5aa ist eine Oberfläche, die linear polarisiertes Licht (erstes linear polarisiertes Licht) in der von der Anzeige 3Ba emittierten vertikalen Richtung zu der Halbwellenlängen-Platte 10 reflektiert. Die Transmissionsfläche 5ab ist eine Fläche, die in Richtung der Windschutzscheibe 101 linear polarisiertes Licht (zweites linear polarisiertes Licht) in horizontaler Richtung überträgt, das von der transparenten Abdeckung 5B durch die Halbwellenlängen-Platte 10 durchgelassen wird und das polarisiert ist. Die Reflexionsfläche 5aa und die Transmissionsfläche 5ab der vorliegenden Ausführungsform sind an verschiedenen Positionen auf der Seite der konvex-gekrümmten Fläche 5a der transparenten Abdeckung 5B vorgesehen. Eine Installationsposition kann somit leicht für die Halbwellenlängen-Platte 10 gesichert werden. Außerdem können die Reflexionsfläche 5aa und die Transmissionsfläche 5ab an derselben Position auf der Seite der konvex-gekrümmten Fläche 5a der transparenten Abdeckung 5B vorgesehen sein.
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Die Halbwellenlängen-Platte 10 ist auf dem optischen Weg des Anzeigelichts an einer Position angeordnet, die der transparenten Abdeckung 5B gegenüberliegt, und die Halbwellenlängen-Platte 10 überträgt das von der transparenten Abdeckung 5B eintretende Anzeigelicht in Richtung des Reflexionsspiegels 7B. Die Halbwellenlängen-Platte 10 ist eine Art sogenannte Wellenlängen-Platte und ist beispielsweise aus einem doppelbrechenden Material gebildet. Die Halbwellenlängen-Platte 10 bewirkt, dass eine Phasendifferenz (optische Wegdifferenz) zwischen zwei Strahlen von linear polarisiertem Licht auftritt, deren Schwingungsrichtungen orthogonal zueinander sind. Die Halbwellenlängen-Platte 10 der vorliegenden Ausführungsform nimmt eine Schwingungsrichtung des Anzeigelichts, das von der Anzeige 3Ba emittiert wird, als Referenzschwingungsrichtung und wandelt das von der transparenten Abdeckung 5B eintretende Anzeigelicht L1 in das Anzeigelichtlicht L3 um, das in einer Richtung, die um 90 Grad in Bezug auf die Referenzschwingungsrichtung geneigt ist, oszilliert. Das heißt, wie in 2 gezeigt, wandelt die Halbwellenlängen-Platte 10 linear polarisiertes 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 Richtung orthogonal zu der Referenzschwingungsrichtung oszilliert. Auf diese Weise ändert die Halbwellenlängen-Platte 10 die Polarisationsachse von linear polarisiertem Licht, das von der vertikalen Richtung in die horizontale Richtung durchgelassen wird.
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Die Reflexionsspiegel 7A, 9A dienen zum Reflektieren von Anzeigelicht und sind jeweils in einer Position zum Falten des optischen Wegs des Anzeigelichts zwischen der Anzeige 3Bb und der Windschutzscheibe 101. Die Reflexionsspiegel 7A, 9A sind optische Systeme, die innerhalb des Gehäuses 2 den optischen Weg des Anzeigelichts, das von der Anzeige 3Bb emittiert wird, verändern. Die Reflexionsspiegel 7A, 9A der vorliegenden Ausführungsform sind Vergrößerungsspiegel und sind jeweils aus einem asphärischen Spiegel mit einer konkaven Reflexionsfläche (beispielsweise einem Spiegel mit frei gekrümmter Oberfläche) gebildet.
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Der Reflexionsspiegel 9A der vorliegenden Ausführungsform reflektiert das von der Anzeige 3Bb emittierte Anzeigelicht vollständig in Richtung des Reflexionsspiegels 7A. Der Reflexionsspiegel 7A der vorliegenden Ausführungsform reflektiert das Anzeigelicht, das von dem Reflexionsspiegel 9A reflektiert wird, vollständig in Richtung der Windschutzscheibe 101. Der Reflexionsspiegel 7A ist an dem Gehäuse 2 befestigt, kann jedoch alternativ durch einen Einstellmechanismus zum Feinjustieren von einem Reflexionswinkel des Anzeigelichts, das auf die Windschutzscheibe 101 abgestrahlt wird, gestützt werden.
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Der Reflexionsspiegel 7B dient zum Reflektieren von Anzeigelicht und ist an einer Position angeordnet, in der der optische Weg des Anzeigelichts zwischen der Anzeige 3Ba und dem Kombinierer 20 gefaltet wird. Der Reflexionsspiegel 7B ist ein optisches System, das innerhalb des Gehäuses 2 den optischen Weg des Anzeigelichts, das von der Anzeige 3Ba emittiert wird, verändert. Der Reflexionsspiegel 7B der vorliegenden Ausführungsform ist ein Vergrößerungsspiegel, und ist aus einem konkaven Spiegel ausgebildet, beispielsweise einer Reflexionsfläche, die eine konkave, frei gekrümmte Oberfläche ist. Das heißt, der Reflexionsspiegel 7B vergrößert und reflektiert ein Anzeigebild derart, dass ein Anzeigebild, das nach der Reflexion durch den Reflexionsspiegel 7B durch Anzeigelicht gebildet wird, größer ist als ein Anzeigebild, das vor der Reflexion durch den Reflexionsspiegel 7B durch das Anzeigelicht gebildet wird. Der Reflexionsspiegel 7B der vorliegenden Ausführungsform reflektiert das Anzeigelicht, das von der transparenten Abdeckung 5B reflektiert wird, vollständig in Richtung des Kombinierers 20. Der Reflexionsspiegel 7B ist durch das Gehäuse 2 fixiert und gestützt, kann jedoch alternativ durch einen Einstellmechanismus zum Feinjustieren von einem Reflexionswinkel des Anzeigelichts, das auf den Kombinierer 20 abgestrahlt wird, gestützt werden
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Als nächstes wird ein Projizierungsvorgang der Projizierungsvorrichtung 1A mit Bezug auf 1 beschrieben. Zunächst wird das von der Anzeige 3Ba emittierte Anzeigelicht in Richtung der transparenten Abdeckung 5B übertragen. Die transparente Abdeckung 5B reflektiert das von der Anzeige 3Ba einfallende Anzeigelicht durch die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a in Richtung der Halbwellenlängen-Platte 10. Die Halbwellenlängen-Platte 10 lässt das von der transparenten Abdeckung 5B einfallende Anzeigelicht in Richtung des Reflexionsspiegels 7B durch. Das in den Reflexionsspiegel 7B einfallende Anzeigelicht wird von der konkaven Reflexionsfläche vollständig reflektiert und wird erneut in Richtung der transparenten Abdeckung 5B übertragen. Die transparente Abdeckung 5B lässt das von dem Reflexionsspiegel 7B einfallende Anzeigelicht von der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a durch die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b zum Kombinierer 20 durch. Dadurch wird ein Anzeigebild auf den Kombinierer 20 projiziert und das virtuelle Bild 111 wird vor dem Augenpunkt 201 des Fahrers 200 angezeigt.
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Für seinen Teil wird das von der Anzeige 3Bb emittierte Anzeigelicht in Richtung des Reflexionsspiegels 9A übertragen. Das in den Reflexionsspiegel 9A einfallende Anzeigelicht wird von der konkaven Reflexionsfläche vollständig reflektiert und wird in Richtung des Reflexionsspiegels 7A übertragen. Der Reflexionsspiegel 7A reflektiert das von dem Reflexionsspiegel 9A einfallende Anzeigelicht vollständig in Richtung der transparenten Abdeckung 5B. Die transparente Abdeckung 5B lässt das von dem Reflexionsspiegel 7A einfallende Anzeigelicht von der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a durch die konkav-gekrümmte Oberfläche 5b zur Windschutzscheibe 101 durch. Dadurch wird ein 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 Ausführungsform emittiert die Anzeige 3Ba linear polarisiertes Licht, das in vertikaler Richtung mit Bezug auf linear polarisiertes Licht in horizontaler Richtung oszilliert, das durch die transparente Abdeckung 5B durchgelassen wird, jedoch ist ein solcher Fall nicht einschränkend. Beispielsweise kann die Anzeige 3Ba linear polarisiertes Licht emittieren, das in horizontaler Richtung oszilliert, und die transparente Abdeckung 5B kann linear polarisiertes Licht durchlassen, das in vertikaler Richtung oszilliert.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Reflexionsspiegel 7B auf dem optischen Weg des Anzeigelichts von der Anzeige 3Ba zum Kombinierer 20 in der Projizierungsvorrichtung 1A vorgesehen, jedoch ist ein solcher Fall nicht einschränkend, und es können eine Vielzahl von Reflexionsspiegel auf dem optischen Weg angeordnet sein.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a der transparenten Abdeckung 5B so geformt, um die Bildkrümmungs-Abbildungsfehler zu korrigieren. Dementsprechend kann eine Anzeigeverzerrung eines Anzeigebildes, die durch das Anzeigelicht ausgebildet wird, durch das Anzeigelicht, das von der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a der transparenten Abdeckung 5B reflektiert wird, korrigiert werden, und die Anzeigequalität kann verbessert werden.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform enthalten die Reflexionsspiegel 7A, 7B, 9A jeweils eine Funktion eines Vergrößerungsspiegels, jedoch ist ein solcher Fall nicht einschränkend, und die Reflexionsspiegel 7A, 7B, 9A können jeweils eine Funktion eines oben beschriebenen Korrekturspiegels enthalten. Der Reflexionsspiegel 7A, 7B, 9A, der als Vergrößerungsspiegel und Korrekturspiegel fungiert, ist als Spiegel einer frei gekrümmten Oberfläche ausgebildet, der im Gegensatz zu einer sphärischen Oberfläche oder einer parabolischen Oberfläche bezüglich einer optischen Achse asymmetrisch ist.
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Zweite Ausführungsform
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Als nächstes wird eine Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist ein schematisches Anordnungsschaubild der Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. Im Folgenden werden die gleichen Strukturelemente wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine redundante Beschreibung der gleichen Konfigurationen, Vorgänge und Wirkungen wird so weit wie möglich ausgelassen.
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Beispielsweise ist die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B eine Projizierungsvorrichtung, die innerhalb einer Instrumententafel 102 eines Fahrzeugs 100, wie eines Autos, angeordnet ist und die ein Anzeigebild auf einen Bildschirm S projiziert. Die Instrumententafel 102 ist ein inneres Element, das in einem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs 100 vorgesehen ist, wo ein Fahrersitz und dergleichen an einer Vorderseite des Fahrzeugs 100 in der Vorne-Hinten-Richtung vorgesehen sind, während er sich in der Breitenrichtung erstreckt, die die Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs 100 schneidet. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B projiziert ein Anzeigebild auf den Bildschirm S und zeigt das Anzeigebild vor einem Augenpunkt 201 eines Fahrers 200 an. Der Bildschirm S ist ein Projizierungselement und ein Bildschirm, der in der Instrumententafel 102 bereitgestellt wird. Der Bildschirm S ist ein Element in der Instrumententafel 102, auf dem Anzeigelicht, das ein Anzeigebild ausbildet, von der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B projiziert wird und an einer beliebigen Position angeordnet ist. Der Bildschirm S bildet in der Instrumententafel 102 einen Übertragungsbildschirm, der Licht von der Seite der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B zur Seite des Augenpunkts 201 im Fahrzeuginneren durchlässt und das durchgelassene Licht streut. Zusätzlich, mit Bezug auf den Augenpunkt 201, wird der Fahrers 200 des Fahrzeugs 100 angenommen, aber alternativ kann auch ein anderer Insasse des Fahrzeugs 100 angenommen werden. Der Bildschirm S wird manchmal als Rückprojizierungsbildschirm bezeichnet. Das heißt, wenn Anzeigelicht zum Ausbilden eines Anzeigebildes von der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B einfällt, überträgt und streut der Bildschirm S das Anzeigelicht, um es dem Fahrer 200 oder dergleichen zu ermöglichen, das Anzeigebild zu sehen. Um das Anzeigelicht zum Ausbilden eines von der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B projizierten Anzeigebildes an der Instrumententafel 102 wünschenswerterweise durchzulassen und zu streuen, ist der Bildschirm S aus einem lichtdurchlässigen halbtransparenten Element wie etwa Vinylharz, Acrylharz oder Glas gebildet. Der Bildschirm S ist so vorgesehen, dass er vollständig mit der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B in Kontakt steht.
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Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B umfasst ein Gehäuse 2, eine Anzeige 3A, ein Polarisationselement 5A, einen Reflexionsspiegel 7 und eine Halbwellenlängen-Platte 10. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B der vorliegenden Ausführungsform weist einen optischen Weg des Anzeigelichts von der Anzeige 3A auf dem Bildschirm S auf.
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Das Gehäuse 2 ist mit einem hohlen kastenförmigen Innenraum ausgebildet und nimmt die Anzeige 3A, den Reflexionsspiegel 7 und die Halbwellenlängen-Platte 10 in einem Innenraum auf. Das Gehäuse 2 umfasst eine Wandfläche 21, die an einer Rückseite in der Vorne-Hinten-Richtung ausgebildet ist und die einen Teil der Instrumententafel 102 bildet. Die Wandfläche 21 ist an einer Fahrzeuginnenseite der Instrumententafel 102 ausgebildet auf derselben Oberfläche wie die Instrumententafel 102.
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Die Anzeige 3A emittiert als Anzeigelicht ein auf den Bildschirm S zu projizierendes Anzeigebild. Die Anzeige 3A umfasst beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (nicht dargestellt) und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (nicht dargestellt). Die Flüssigkristalltafel ist zum Beispiel aus einer lichtdurchlässigen oder halb-lichtdurchlässigen Dünnfilmtransistor (TFT) -Flüssigkristallanzeige gebildet. Eine Anzeigeoberfläche auf einer Vorderseite der Flüssigkristallanzeige emittiert Licht, wenn die Flüssigkristallanzeige von einer hinteren Oberflächenseite aus bestrahlt wird. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit dient zum Bestrahlen der Flüssigkristallanzeige von der hinteren Oberflächenseite. Beispielsweise wird die Hintergrundbeleuchtungseinheit durch Energie angetrieben, die von einer Batterie (nicht dargestellt) im Fahrzeug geliefert wird. Die Anzeige 3A der vorliegenden Ausführungsform emittiert linear polarisiertes Licht (erstes linear polarisiertes Licht), das in einer Referenzschwingungsrichtung oszilliert. Beispielsweise ist die Referenzschwingungsrichtung eine vertikale Richtung und ist eine Richtung parallel zu einer Polarisationsachse der Anzeige 3A. Das heißt, die Anzeige 3A weist eine Polarisationsachse entlang der vertikalen Richtung auf und emittiert Anzeigelicht, das parallel zur Polarisationsachse ist. Beispielsweise ist die Anzeige 3A so angeordnet, dass eine Polarisationsachse (Transmissionsachse) einer Polarisationsplatte auf einer lichtemittierenden Seite von Polarisationsplatten, die die Flüssigkristallanzeige bilden, entlang der vertikalen Richtung liegt.
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Das Polarisationselement 5A ist an einer Position angeordnet, die der Anzeige 3A gegenüberliegt, und reflektiert wenigstens einen Teil des von der Anzeige 3A emittierten Anzeigelichts. Das Polarisationselement 5A der vorliegenden Ausführungsform ist an der Wandfläche 21 des Gehäuses 2 vorgesehen und bildet einen Teil der Instrumententafel 102. Das heißt, das Polarisationselement 5A bildet einen Teil der Instrumententafel 102. Das Polarisationselement 5A ist mit der Wandfläche 21 zusammen so ausgebildet, um sich auf derselben Oberfläche wie die Fahrzeuginnenseite der Instrumententafel 102 zu befinden, aber ein solcher Fall ist nicht einschränkend. Das Polarisationselement 5A ist durch ein Lichtübertragungselement zum Durchlassen des von der Anzeige 3A emittierten Anzeigelichts, wie Glas oder Kunstharz, wie Acrylharz oder Polycarbonat, und einem Polarisationsfilm, der mit dem vorgenannten Element kombiniert ist, konfiguriert. Das Polarisationselement 5A hat eine Transmissionsachse entlang einer horizontalen Richtung orthogonal zu der vertikalen Richtung und reflektiert linear polarisiertes Licht, das in der vertikalen Richtung (Referenzschwingungsrichtung) oszilliert und linear polarisiertes Licht überträgt, das parallel zur Transmissionsachse (Richtung orthogonal zur Referenzschwingungsrichtung) in horizontaler Richtung oszilliert. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Polarisationselement 5A der vorliegenden Ausführungsform so konfiguriert, dass es linear polarisiertes Licht (erstes linear polarisiertes Licht) in der vertikalen Richtung, das von der Anzeige 3A emittiert wird, in Richtung des Reflexionsspiegels 7 reflektiert und in Richtung des Bildschirms S linear polarisiertes Licht (zweites linear polarisiertes Licht) in horizontaler Richtung überträgt, das vom Reflexionsspiegel 7 und durch die Halbwellenlängen-Platte 10 übertragen wird und das polarisiert ist. Das Polarisationselement 5A umfasst eine Reflexionsfläche 5Aa und eine Transmissionsfläche 5Ab. Die Reflexionsfläche 5Aa ist eine Oberfläche, die das linear polarisierte Licht (erstes linear polarisiertes Licht), das von der Anzeige 3A emittiert wird, in vertikaler Richtung zu dem Reflexionsspiegel 7 hin reflektiert. Die Transmissionsfläche 5Ab ist eine Fläche, die das linear polarisierte Licht (zweites linear polarisiertes Licht) in horizontaler Richtung zu dem Bildschirm übertragt, das vom Reflexionsspiegel 7 und durch die Halbwellenlängen-Platte 10 übertragen wird und das polarisiert ist. Die Reflexionsfläche 5Aa und die Transmissionsfläche 5Ab der vorliegenden Ausführungsform sind an verschiedenen Positionen des Polarisationselements 5A vorgesehen. Eine Installationsposition kann somit leicht für die Halbwellenlängen-Platte 10 gesichert werden. Außerdem können die Reflexionsfläche 5Aa und die Transmissionsfläche 5Ab an derselben Position des Polarisationselements 5A vorgesehen sein.
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Der Reflexionsspiegel 7 ist ein Reflexionselement und dient zum Reflektieren von Anzeigelicht an einer Position des Faltens eines optischen Wegs des Anzeigelichts zwischen der Anzeige 3A und dem Bildschirm S. Der Reflexionsspiegel 7 ist ein optisches System, das den optischen Weg von Anzeigelicht ändert, das von der Anzeige 3A emittiert wird. Der Reflexionsspiegel 7 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Funktion eines Vergrößerungsspiegels, und eine Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels 7 ist beispielsweise als asphärische konkav-gekrümmte Oberfläche (oder konvex gekrümmte Oberfläche) ausgebildet. Das heißt, der Reflexionsspiegel 7 vergrößert und reflektiert ein Anzeigebild derart, dass ein Anzeigebild, das nach der Reflexion durch den Reflexionsspiegel 7 durch das Anzeigelicht gebildet wird, größer ist als ein Anzeigebild, das vor der Reflexion durch den Reflexionsspiegel 7 durch das Anzeigelicht gebildet wird. Der Reflexionsspiegel 7 der vorliegenden Ausführungsform reflektiert das Anzeigelicht, das von dem Polarisationselement 5A in Richtung der Halbwellenlängen-Platte 10 einfällt, vollständig. Der Reflexionsspiegel 7 ist durch das Gehäuse 2 fixiert und gestützt, kann jedoch alternativ auch durch einen Einstellmechanismus zum Feinjustieren eines Reflexionswinkels von Anzeigelicht, das auf den Bildschirm S abgestrahlt wird, gestützt werden.
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Die Halbwellenlängen-Platte 10 ist eine Wellenlängen-Platte auf dem optischen Weg des Anzeigelichts zum Durchlassen des Anzeigelichts. Die Halbwellenlängen-Platte 10 ist auf dem optischen Weg des Anzeigelichts zwischen dem Reflexionsspiegel 7 und dem Polarisationselement 5A angeordnet und lässt das von der Seite des Reflexionsspiegels 7 einfallende Anzeigelicht in Richtung des Polarisationselements 5A durch. Die Halbwellenlängen-Platte 10 ist eine Art sogenannte Wellenlängen-Platte und ist beispielsweise aus einem doppelbrechenden Material ausgebildet. Typischerweise dreht die Halbwellenlängen-Platte 10 eine Schwingungsrichtung des Eintritts von linear polarisiertem Licht um 90 Grad. Das heißt, die Halbwellenlängen-Platte 10 lässt das erste linear polarisierte Licht, das von dem Reflexionsspiegel 7 eintritt, durch und wandelt dieses in das zweite linear polarisierte Licht um. Die Halbwellenlängen-Platte 10 der vorliegenden Ausführungsform nimmt eine Schwingungsrichtung des von der Anzeige 3A emittierten Anzeigelichts als Referenzschwingungsrichtung an und wandelt das vom Reflexionsspiegel 7 einfallende Anzeigelicht in Anzeigelicht um, das in einer Richtung geneigt um 90 Grad in Bezug auf die Referenzschwingungsrichtung oszilliert, und überträgt das Anzeigelicht. Das heißt, die Halbwellenlängen-Platte 10 wandelt linear polarisiertes Licht (erstes linear polarisiertes Licht) in vertikaler Richtung, das von dem Polarisationselement 5A reflektiert wird, in linear polarisiertes Licht (zweites linear polarisiertes Licht) in horizontaler Richtung um. Zusätzlich kann die Halbwellenlängen-Platte 10 auf dem optischen Weg des Anzeigelichts zwischen dem Reflexionsspiegel 7 und dem Polarisationselement 5A auf einer stromaufwärtigen Seite (Seite der Anzeige 3A) in Bezug auf den Reflexionsspiegel 7 oder auf einer stromabwärtigen Seite (halbe Wellenlängenseite) angeordnet sein, wie in 3 gezeigt.
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Als nächstes wird ein Anzeigevorgang der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B mit Bezug auf 1 beschrieben. Zuerst wird das von der Anzeige 3A emittierte Anzeigelicht in Richtung des Polarisationselements 5A ausgebreitet. Das Polarisationselement 5A reflektiert das von der Anzeige 3A einfallende Anzeigelicht in Richtung des Reflexionsspiegels 7. Das in den Reflexionsspiegel 7 einfallende Anzeigelicht wird von der konkaven Reflexionsfläche vollständig reflektiert und breitet sich in Richtung der Halbwellenlängen-Platte 10 aus. Die Wellenlängen-Platte 10 lässt das vom Reflexionsspiegel 7 einfallende Anzeigelicht in Richtung des Polarisationselements 5A durch. Das Polarisationselement 5A lässt das von der Halbwellenlängen-Platte 10 einfallende Anzeigelicht auf den Bildschirm S durch. Ein Anzeigebild wird dadurch auf den Bildschirm S projiziert, und das Anzeigebild wird vor dem Augenpunkt 201 des Fahrers 200 angezeigt.
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Die oben beschriebene Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B umfasst das Polarisationselement 5A, das einen Teil der Instrumententafel 102 bildet und das erste linear polarisierte Licht von der Anzeige 3A reflektiert, wo das Polarisationselement 5A das zweite linear polarisierte Licht zum Bildschirm S überträgt, das durch Übertragen und Umwandeln des ersten linear polarisierten Lichts durch die Halbwellenlängen-Platte 10 erhalten wird. Durch Reflektieren des Anzeigelichts durch das Polarisationselement 5A auf eine solche Weise kann eine optische Weglänge des Anzeigelichts erhöht werden. und ein Anzeigebild, das das Anzeigelicht ist, kann aufgrund der vergrößerten optischen Weglänge vergrößert werden, und eine Größe eines Anzeigebildschirms kann vergrößert werden. Da die optische Weglänge des Anzeigelichts erhöht werden kann, ohne neue optische Systemteile hinzuzufügen, können die Größe und Dicke des Gehäuses 2 reduziert werden. Ferner kann durch Erhöhen der optischen Weglänge des Anzeigelichts die Fernsichtanzeige eines Anzeigebildes erleichtert werden.
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Dritte Ausführungsform
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Als nächstes wird eine Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist ein schematisches Anordnungsschaubild der Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B, die oben beschrieben wurde, darin, dass eine Viertelwellenlängen-Platte 11 auf einem optischen Pfad von Anzeigelicht zwischen einem Reflexionsspiegel 7 und einem Polarisationselement 5A anstelle der Halbwellenlängen-Platte 10 angeordnet ist. Die Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C umfasst ein Gehäuse 2, eine Anzeige 3A, das Polarisationselement 5A, den Reflexionsspiegel 7 und die Viertelwellenlängen-Platte 11.
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Die Viertelwellenlängen-Platte 11 ist auf dem optischen Weg des Anzeigelichts an einer Position angeordnet, die dem Reflexionsspiegel 7 zugewandt ist, und die Viertelwellenlängen-Platte 11 lässt das vom Polarisationselement 5A eintretende Anzeigelicht durch und lässt auch das vom Reflexionsspiegel 7 einfallende Anzeigelicht durch. Die Viertelwellenlängen-Platte 11 ist eine Art sogenannte Wellenlängen-Platte und ist zum Beispiel aus einem doppelbrechenden Material ausgebildet. Typischerweise dient die Viertelwellenlängen-Platte 11 zum Umwandeln von einfallendem linear polarisierten Licht in zirkular polarisiertes Licht, das in einer Richtung oszilliert, die in Bezug auf eine Schwingungsrichtung des linear polarisierten Lichts um 45 Grad geneigt ist. Die Viertelwellenlängen-Platte 11 der vorliegenden Ausführungsform nimmt eine Schwingungsrichtung des von der Anzeige 3A emittierten Anzeigelichts als Referenzschwingungsrichtung an und wandelt das von dem Polarisationselement 5A einfallende Anzeigelicht in Anzeigelicht (zirkular polarisiertes Licht) um, das in einer Richtung, die um 45 Grad in Bezug auf die Referenzschwingungsrichtung geneigt ist, und lässt das Anzeigelicht durch. Das heißt, die Viertelwellenlängen-Platte 11 wandelt linear polarisiertes Licht, das von dem Polarisationselement 5A reflektiert wird, in linksgängiges zirkular polarisiertes Licht um, das um 45 Grad geneigt ist. Ferner wandelt die Viertelwellenlängen-Platte 11 Anzeigelicht, das von dem Reflexionsspiegel 7 reflektiert und in Richtung des Polarisationselements 5A durchgelassen wird, in Anzeigelicht (zirkular polarisiertes Licht) um, das in einer zur Referenzschwingungsrichtung orthogonalen Richtung oszilliert. Das heißt, die Viertelwellenlängen-Platte 11 wandelt das von dem Reflexionsspiegel 7 reflektierte zirkular polarisierte Licht in linear polarisiertes Licht um, das orthogonal zur Bezugsschwingungsrichtung ist. Auf diese Weise wandelt die Viertelwellenlängen-Platte 11 linear polarisiertes Licht, das durchgelassen wird, in zirkular polarisiertes Licht um und wandelt zirkular polarisiertes Licht, das durchgelassen wird, in linear polarisiertes Licht um. Das zirkular polarisierte Licht, das durch die Viertelwellenlängen-Platte 11 von dem Reflexionsspiegel 7 zu der Seite des Polarisationselements 5A durchgelassen wird, ist zirkular polarisiertes Licht mit entgegengesetzter Händigkeit von dem zirkular polarisierten Licht, das durch die Viertelwellenlängen-Platte 11 von dem Polarisationselement 5A zur Seite des Reflexionsspiegels 7 durchgelassen wird.
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Als Nächstes wird ein Anzeigevorgang der Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C mit Bezug auf 4 beschrieben. Zuerst wird das von der Anzeige 3A emittierte Anzeigelicht in Richtung des Polarisationselements 5A ausgebreitet. Das Polarisationselement 5A reflektiert das von der Anzeige 3A einfallende Anzeigelicht in Richtung der Viertelwellenlängen-Platte 11. Die Viertelwellenlängen-Platte 11 lässt das von dem Polarisationselement 5A einfallende Anzeigelicht in Richtung des Reflexionsspiegels 7 durch. Das von dem Reflexionsspiegel 7 einfallende Anzeigelicht wird von einer konkaven Reflexionsfläche vollständig reflektiert und wird erneut in Richtung der Viertelwellenlängen-Platte 11 ausgebreitet. Die Viertelwellenlängen-Platte 11 überträgt das von dem Reflexionsspiegel 7 einfallende Anzeigelicht in Richtung des Polarisationselements 5A. Das Polarisationselement 5A lässt das von der Viertelwellenlängen-Platte 11 einfallende Anzeigelicht in Richtung des Bildschirms S durch. Ein Anzeigebild wird dadurch auf den Bildschirm S projiziert, und das Anzeigebild wird vor einem Augenpunkt 201 eines Fahrers 200 angezeigt.
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Die oben beschriebene Fahrzeuganzeigevorrichtung 1C umfasst das Polarisationselement 5A, das einen Teil der Instrumententafel 102 bildet und das das erste linear polarisierte Licht von der Anzeige 3A reflektiert, wobei das Polarisationselement 5A das von der Anzeige 3A emittierte Anzeigelicht in Richtung der Viertelwellenlängen-Platte 11 reflektiert und das Anzeigelicht, das von dem Reflexionsspiegel 7 reflektiert wird, in Richtung des Bildschirms S durchlässt. Indem bewirkt wird, dass Anzeigelicht von dem Polarisationselement 5A auf diese Weise reflektiert wird, hat dies die gleiche Wirkung wie die Wirkung, die durch die oben beschriebene Fahrzeuganzeigevorrichtung 1B erhalten werden kann.
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Zusätzlich wird in der zweiten und dritten Ausführungsform das Polarisationselement 5A durch Kombinieren eines lichtdurchlässigen Elements und eines Polarisationsfilms gebildet, jedoch ist ein solcher Fall nicht einschränkend, und stattdessen können ein lichtdurchlässiges Element und eine Polarisationsplatte integral ausgebildet sein.
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In der zweiten und dritten Ausführungsform umfasst der Reflexionsspiegel 7 eine Funktion eines Vergrößerungsspiegels, jedoch ist ein solcher Fall nicht einschränkend, und eine Funktion des oben beschriebenen Korrekturspiegels kann ebenfalls enthalten sein. Der Reflexionsspiegel 7, 9, der als Vergrößerungsspiegel und Korrekturspiegel wirkt, ist als Spiegel mit frei gekrümmter Oberfläche ausgebildet, der im Gegensatz zu einer sphärischen Oberfläche oder einer Paraboloidoberfläche bezüglich einer optischen Achse asymmetrisch ist. Dementsprechend kann eine Anzeigeverzerrung eines Anzeigebildes, das durch Anzeigelicht ausgebildet wird, durch das von dem Reflexionsspiegel 7 reflektierte Anzeigelicht korrigiert werden, und die Anzeigequalität verbessert werden kann.
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Vierte Ausführungsform
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Eine Projizierungsvorrichtung 1D gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist ein schematisches Anordnungsschaubild der Projizierungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform. Die Projizierungsvorrichtung 1D gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen Projizierungsvorrichtung 1A darin, dass eine Halbwellenlängen-Platte 10 an einer Position angeordnet ist, die einer transparenten Abdeckung 5B zugewandt ist, und Anzeigelicht, das von einem Reflexionsspiegel 7A einfällt, in Richtung der transparenten Abdeckung 5B durchgelassen wird. Die Projizierungsvorrichtung 1D umfasst ein Gehäuse 2, eine Anzeige 3Ba, die transparente Abdeckung 5B, die Halbwellenlängen-Platte 10 und Reflexionsspiegel 7A, 9A.
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Die Halbwellenlängen-Platte 10 ist auf einem optischen Weg des Anzeigelichts an einer Position angeordnet, die der transparenten Abdeckung 5B zugewandt ist, und die Halbwellenlängen-Platte 10 überträgt Anzeigelicht, das von dem Reflexionsspiegel 7A in Richtung der transparenten Abdeckung 5B einfällt. Die Halbwellenlängen-Platte 10 der vorliegenden Ausführungsform nimmt eine Schwingungsrichtung des von der Anzeige 3Ba emittierten Anzeigelichts als Referenzschwingungsrichtung an, und wandelt das von dem Reflexionsspiegel 7A einfallende Anzeigelicht in ein Anzeigelicht um, das in einer Richtung um 90 Grad geneigt in Bezug auf die Referenzschwingungsrichtung oszilliert und das Anzeigelicht durchlässt. Die Halbwellenlängen-Platte 10 wandelt linear polarisiertes Licht, das von einer konvex-gekrümmten Oberfläche 5a der transparenten Abdeckung 5B reflektiert wird, in linear polarisiertes Licht um, das in einer zur Referenzschwingungsrichtung orthogonalen Richtung oszilliert.
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Die Reflexionsspiegel 7A, 9A der vorliegenden Ausführungsform dienen dazu in dem Gehäuse 2 Anzeigelicht, das von der transparenten Abdeckung 5B reflektiert wird, zu der Halbwellenlängen-Platte 10 zu reflektieren. Der Reflexionsspiegel 9A der vorliegenden Ausführungsform reflektiert das Anzeigelicht, das von der transparenten Abdeckung 5B in Richtung des Reflexionsspiegels 7A reflektiert wird, vollständig. Der Reflexionsspiegel 7A der vorliegenden Ausführungsform reflektiert das Anzeigelicht, das von dem Reflexionsspiegel 9A reflektiert wird, in Richtung einer Windschutzscheibe 101 durch die Halbwellenlängen-Platte 10 und die transparente Abdeckung 5B.
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Als nächstes wird ein Projizierungsvorgang der Projizierungsvorrichtung 1D mit Bezug auf 5 beschrieben. Zunächst wird das von der Anzeige 3Ba emittierte Anzeigelicht in Richtung der transparenten Abdeckung 5B ausgebreitet. Die transparente Abdeckung 5B reflektiert das von der Anzeige 3Ba einfallende Anzeigelicht durch die konvex-gekrümmte Oberfläche 5a (deren Reflexionsoberfläche 5aa) in Richtung des Reflexionsspiegels 9A. Der Reflexionsspiegel 9A reflektiert das von der transparenten Abdeckung 5B einfallende Anzeigelicht in Richtung des Reflexionsspiegels 7A. Das in den Reflexionsspiegel 7A einfallende Anzeigelicht wird durch die konkave Reflexionsoberfläche vollständig reflektiert und breitet sich in Richtung der Halbwellenlängen-Platte 10 aus. Die Halbwellenlängen-Platte 10 lässt das von dem Reflexionsspiegel 7A einfallende Anzeigelicht in Richtung der transparenten Abdeckung 5B durch. Die transparente Abdeckung 5B lässt das von der Halbwellenlängen-Platte 10 einfallende Anzeigelicht von der konvex-gekrümmten Oberfläche 5a (Transmissionsfläche 5ab derselben) und durch eine konkav-gekrümmte Oberfläche 5b in Richtung der Windschutzscheibe 101 durch. Dadurch wird ein Anzeigebild auf die Windschutzscheibe 101 projiziert und ein virtuelles Bild 110 wird vor einem Augenpunkt 201 eines Fahrers 200 angezeigt.
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Mit der oben beschriebenen Projizierungsvorrichtung 1D reflektiert die transparente Abdeckung 5B erstes linear polarisiertes Licht, das von der Anzeige 3Ba emittiert wird, und lässt in Richtung der Windschutzscheibe 101 zweites linear polarisiertes Licht durch, das durch Umwandlung des ersten linear polarisierten Lichts durch die Halbwellenlängen-Platte 10 erhalten wird. Indem bewirkt wird, dass die transparente Abdeckung 5B eine Funktion einer Polarisationsplatte umfasst, und indem bewirkt wird, dass die transparente Abdeckung 5B Anzeigelicht reflektiert und durchlässt, hat dies die gleiche Wirkung wie die Wirkung, die durch die oben beschriebene Projizierungsvorrichtung 1A erhalten werden kann.
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Die oben beschriebene erste bis vierte Ausführungsform beschreiben Fälle, in denen die vorliegende Erfindung auf das Fahrzeug 100 angewendet wird, aber ein solcher Fall ist nicht einschränkend, und eine Anwendung auf ein anderes Fahrzeug als das Fahrzeug 100, wie beispielsweise ein Schiff oder ein Flugzeug, ist ebenfalls möglich.
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Mit der Projizierungsvorrichtung und der Fahrzeuganzeigevorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen kann eine Vergrößerung der Größe des Anzeigebildschirms und eine Verringerung der Größe des Gehäuses erreicht 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 unterlaufen können, die in die hierin dargelegte grundlegende Lehre fallen.
