DE102023135515A1 - Head-up-Display-Vorrichtung und Gefährt - Google Patents

Abstract

[Aufgabe] Eine Head-up-Display-Vorrichtung und ein Gefährt werden bereitgestellt, mit denen ein virtuelles Bild in einem gewünschten Neigungswinkel angezeigt werden kann.[Lösungsmittel] Eine Head-up-Display-Vorrichtung 100 ist mit einer Lichtabstrahlfläche 11, die ein Bild G anzeigt und Anzeigelicht L abstrahlt, das dem angezeigten Bild G entspricht, und einem Hohlspiegel 30 versehen, der das Anzeigelicht L in Richtung auf eine Windschutzscheibe 201 reflektiert, wobei ein Index S, der in der Formel „S = 10,7 × Mh + (- 8,32) × Mv + (- 0,0187) × Wh + (- 0,000995) × Wv + 0,345 × Wi + (- 3,52) × Ci + 3,90 × Dv“ gezeigt wird, auf 90 oder mehr festgelegt ist. Mh und Mv beziehen sich auf den Vergrößerungsfaktor in der Querrichtung und in der Längsrichtung des virtuellen Bildes V bezüglich des Bildes G in der Lichtachsenposition. Wh und Wv beziehen sich auf den Krümmungsradius in der Querrichtung und in der Längsrichtung in der Lichtachse-Eintreffposition der Windschutzscheibe. Wi bezieht sich auf den Einstrahlwinkel der Lichtachse in die Windschutzscheibe. Ci bezieht sich auf den Einstrahlwinkel der Lichtachse in den Hohlspiegel. Dv bezieht sich auf einen Winkel, der durch eine Normale der Lichtabstrahlfläche und die Lichtachse des Anzeigelichts eingeschlossen wird.

Description

• [Technisches Gebiet]
• Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Head-up-Display-Vorrichtung und ein Gefährt.
• [Technischer Hintergrund]
• Die Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Patentdokument 1 zeigt ein virtuelles Bild in einem geneigten Zustand an, indem die Anzeigefläche einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung relativ zur Ausstrahlfläche eines Lichtquellenabschnitts um einen vorbestimmten Kippwinkel geneigt wird.
• [Dokument zum Stand der Technik]
• [Patentdoku ment]
• [Patentdokument 1] WO 2015/093294 A1
• [Zusammenfassung der Erfindung]
• [Zu lösende Aufgabe der Erfindung]
• Die Einstellung des Neigungswinkels eines virtuellen Bildes wird tatsächlich auch durch Parameter beeinflusst, bei denen es sich nicht um den Kippwinkel handelt, wobei es unklar war, welche Parameter auf welche Weise Einfluss auf den Neigungswinkel ausüben. Deshalb war es schwierig, ein virtuelles Bild in einem gewünschten Neigungswinkel anzuzeigen.
• Der vorliegenden Offenbarung, die angesichts der oben genannten Situation geschaffen wurde, liegt das Ziel zugrunde, eine Head-up-Display-Vorrichtung und ein Gefährt bereitzustellen, mit denen ein virtuelles Bild in einem gewünschten Neigungswinkel angezeigt werden kann.
• [Mittel zum Lösen der Aufgabe]
• Zum Erzielen des oben genannten Ziels ist die Head-up-Display-Vorrichtung gemäß dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung eine Head-up-Display-Vorrichtung, die ein virtuelles Bild durch Abstrahlen von Anzeigelicht in Richtung auf eine Windschutzscheibe anzeigt, wobei die Head-up-Display-Vorrichtung mit einer Lichtabstrahlfläche, die ein Bild anzeigt und das Anzeigelicht abstrahlt, das dem angezeigten Bild entspricht, und einem Hohlspiegel, der das Anzeigelicht in Richtung auf die Windschutzscheibe reflektiert, versehen ist, und wobei ein Index S, der in der unten genannten Formel 1 gezeigt wird, auf 90 oder mehr festgelegt ist. $$\begin{array}{l}\text{S}=\mathrm{10,7}\times \text{Mh}+\left(-\mathrm{8,32}\right)\times \text{Mv}+\left(-\mathrm{0,0187}\right)\times \text{Wh}+\left(-\mathrm{0,000995}\right)\times \text{Wv}+\mathrm{0,345}\times \text{Wi}+\left(-\mathrm{3,52}\right)\\ \times \text{Ci}+\mathrm{3,90}\times \text{Dv}\end{array}$$

  

  Mh: Vergrößerungsfaktor [-] in der Querrichtung des virtuellen Bildes bezüglich des Bildes in der Lichtachsenposition des Anzeigelichts
  Mv: Vergrößerungsfaktor [-] in der Längsrichtung des virtuellen Bildes bezüglich des Bildes in der Lichtachsenposition des Anzeigelichts
  Wh: Krümmungsradius [mm] in der Querrichtung in einer Position der Windschutzscheibe, an der die Lichtachse des Anzeigelichts eintrifft
  Wv: Krümmungsradius [mm] in der Längsrichtung in einer Position der Windschutzscheibe, an der die Lichtachse des Anzeigelichts eintrifft
  Wi: Einstrahlwinkel [Grad] der Lichtachse des Anzeigelichts in die Windschutzscheibe Ci: Einstrahlwinkel [Grad] der Lichtachse des Anzeigelichts in den Hohlspiegel
  Dv: Winkel [Grad], der von der Querrichtung gesehen durch eine Normale der Lichtabstrahlfläche und die Lichtachse des von der Lichtabstrahlfläche abgestrahlten Anzeigelichts eingeschlossen wird
• Zum Erzielen des oben genannten Ziels wird in einem Gefährt gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung die Head-up-Display-Vorrichtung eingebaut, wobei die Head-up-Display-Vorrichtung das virtuelle Bild in einem Winkel anzeigt, in dem es parallel zur vom Gefährt befahrenen Straßenfläche liegt.
• [Vorteile der Erfindung]
• Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein virtuelles Bild in einem gewünschten Neigungswinkel angezeigt werden.
• [Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
• [1] ist eine schematische Ansicht einer Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• [2] ist eine Tabelle, die Parameterwerte und Koeffizienten für jedes Modell zeigt.
• [3] ist eine Tabelle, die einen Index und einen Neigungswinkel o. Ä. für jedes Modell zeigt.
• [4] ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Index und der Tiefe eines virtuellen Bildes für jedes Modell zeigt.
• [Ausführungsform der Erfindung]
• Die Head-up-Display-Vorrichtung und das Gefährt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Wie in 1 gezeigt, wird eine Head-up-Display-Vorrichtung 100 in einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs 200 installiert. Die Head-up-Display-Vorrichtung 100 strahlt Anzeigelicht L, das ein Bild anzeigt, in Richtung auf eine Windschutzscheibe 201 des Fahrzeugs 200 aus. Die Windschutzscheibe 201 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material wie einem Verbundglas o. Ä. und bildet die Form einer gekrümmten Platte aus, die in der Fahrzeugbreitenrichtung (Querrichtung) und in der Höhenrichtung (Längsrichtung) jeweils mit voneinander unterschiedlichen Krümmungen gebogen ist. Das Anzeigelicht L wird durch die Windschutzscheibe 201 reflektiert und gelangt zu einem visuell Erkennenden 1 (hauptsächlich einem Fahrer des Fahrzeugs 200). Dadurch wird ein virtuelles Bild V derart angezeigt, dass es vom visuell Erkennenden 1 visuell erkennbar ist.
• Die Head-up-Display-Vorrichtung 100 ist mit einem Anzeigeabschnitt 10, einem Hohlspiegel 30 und einem Gehäuse 60 versehen.
• Das Gehäuse 60 ist aus einem lichtundurchlässigen Harz oder Metall gebildet und bildet einen hohlen, annähernden Quader aus. Im Gehäuse 60 ist ein Öffnungsabschnitt in einer der Windschutzscheibe 201 gegenüberstehenden Position gebildet. Das Gehäuse 60 ist mit einem Fensterabschnitt 62 versehen, der einen Öffnungsabschnitt 61 verschließt. Der Fensterabschnitt 62 besteht aus einem lichtdurchlässigen Harz wie Acryl o. Ä., durch das das Anzeigelicht L durchgelassen wird. Im Gehäuse 60 sind der Anzeigeabschnitt 10 und der Hohlspiegel 30 eingelagert.
• Der Anzeigeabschnitt 10 ist mit einem Display 12 und einer Beleuchtungsvorrichtung 13 versehen, die das Display 12 beleuchtet. Die Beleuchtungsvorrichtung 13 ist mit mehreren LEDs (Light Emitting Diode) versehen, die Beleuchtungslicht IL abstrahlen. Das Display 12 ist eine Flüssigkristallanzeigetafel vom TFT (Thin Film Transistor)-Typ und bildet die Form einer rechteckigen Platte aus. Das Display 12 empfängt das Beleuchtungslicht IL von der Beleuchtungsvorrichtung 13 und strahlt das Anzeigelicht L von einer Lichtabstrahlfläche 11 ab. An der Lichtabstrahlfläche 11 ist ein Bild G angezeigt, das dem virtuellen Bild V entspricht. Das Bild G besteht aus einem Bild, das dadurch erhalten wurde, dass das virtuelle Bild V hinsichtlich seiner Längs- und Quergrößen verkleinert wird und einer Verzerrungskorrektur unterzogen wird. Die Lichtabstrahlfläche 11 ist in einer Richtung, die nicht orthogonal zum Beleuchtungslicht IL liegt, und zwar im vorliegenden Beispiel in einer derartigen Richtung vorgesehen, dass der Abstand eines oberen Endes Qu der Lichtabstrahlfläche 11 zu einer Reflexionsfläche 31 des Hohlspiegels 30 kleiner als derjenige eines unteren Endes Qb der Lichtabstrahlfläche 11 ist.
• Der Anzeigeabschnitt 10 wird nicht darauf beschränkt. Es ist auch möglich, dass der Anzeigeabschnitt 10 derart aufgebaut ist, dass er mit einem MEMS (Micro Electro Mechanical System), einem DMD (Digital Micro mirror Device) oder einer organischen EL (Electro-Luminescence)-Tafel versehen ist.
• Der Hohlspiegel 30 weist die Reflexionsfläche 31 auf, die das Anzeigelicht L vom Anzeigeabschnitt 10 in Richtung auf die Windschutzscheibe 201 vergrößert und reflektiert. Die Reflexionsfläche 31 ist derart gebildet, dass sie von der Fahrzeugbreitenrichtung gesehen konkavförmig gekrümmt ist.
• Das virtuelle Bild V, das durch die Head-up-Display-Vorrichtung 100 angezeigt wird, ist mit einem Neigungswinkel θ geneigt. Der Neigungswinkel θ wird durch einen Winkel definiert, den eine Strecke, die sich von einer Mittelposition Pc des virtuellen Bildes V (genauer genommen eines Bereichs, in dem das virtuelle Bild V anzeigbar ist) zu einem oberen Ende Pu hin erstreckt, mit einer Referenzlinie Ls einschließt. Die Referenzlinie Ls ist eine Linie, die sich entlang einer orthogonal zur Fortbewegungsrichtung des durch die Windschutzscheibe 201 reflektierten Anzeigelichts L liegenden Richtung erstreckt und sich ausgehend von der Mittelposition Pc des virtuellen Bildes V nach oben erstreckt. Das virtuelle Bild V ist derart geneigt, dass ein unteres Ende Pb des virtuellen Bildes V nahe dem visuell Erkennenden 1 liegt, und dass das obere Ende Pu des virtuellen Bildes V weit vom visuell Erkennenden 1 entfernt ist. Das untere Ende Pb des virtuellen Bildes V entspricht optisch dem oberen Ende Qu der Lichtabstrahlfläche 11 und das obere Ende Pu des virtuellen Bildes V entspricht optisch dem unteren Ende Qb der Lichtabstrahlfläche 11. Der Längsbildwinkel des virtuellen Bildes V beträgt 3 Grad. Der Längsbildwinkel ist ein Winkel, der durch eine Strecke, die den Sichtpunkt des visuell Erkennenden 1 mit dem oberen Ende Pu des virtuellen Bildes V verbindet, und eine Strecke, die den Sichtpunkt des visuell Erkennenden 1 mit dem unteren Ende Pb des virtuellen Bildes V verbindet, eingeschlossen wird.
• Die Tiefe L des virtuellen Bildes V wird durch einen Abstand zwischen dem oberen Ende Pu und dem unteren Ende Pb definiert, der entlang der Fortbewegungsrichtung des durch die Windschutzscheibe 201 reflektierten Anzeigelichts L verläuft.
• Das Prinzip, wonach sich das virtuelle Bild V neigt, besteht hauptsächlich darin, dass abhängig von der Position in der Flächenrichtung der Lichtabstrahlfläche 11 eine Differenz in der Lichtweglänge des Anzeigelichts L entsteht, und dass der Vergrößerungsfaktor je nach dieser Differenz variiert. Die Lichtweglänge, die vom unteren Ende Qb der Lichtabstrahlfläche 11 ausgeht, ist z. B. größer als die Lichtweglänge, die vom oberen Ende Qu der Lichtabstrahlfläche 11 ausgeht. Deshalb wird das obere Ende Pu des virtuellen Bildes V, das dem unteren Ende Qb entspricht, im Vergleich zum unteren Ende Pb des virtuellen Bildes V, das dem oberen Ende Qu entspricht, weiter vom visuell Erkennenden 1 entfernt angezeigt und weist einen höheren Bildvergrößerungsfaktor vor.
• Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung sind zu der Erkenntnis gelangt, dass als Faktoren, die eine Differenz in der Lichtweglänge (Unterschied im Vergrößerungsfaktor) erzeugen, die unten genannten Parameterwerte (Mh, Mv, Wh, Wv, Wi, Ci, Dv) eingestellt werden müssen.
  Mh: Vergrößerungsfaktor [-] in der Querrichtung des virtuellen Bildes V bezüglich des Bildes G in der Lichtachsenposition des Anzeigelichts L
  Mv: Vergrößerungsfaktor [-] in der Längsrichtung des virtuellen Bildes V bezüglich des Bildes G in der Lichtachsenposition des Anzeigelichts L
  Wh: Krümmungsradius [mm] in der Querrichtung in einer Position der Windschutzscheibe 201, an der die Lichtachse des Anzeigelichts L eintrifft
  Wv: Krümmungsradius [mm] in der Längsrichtung in einer Position der Windschutzscheibe 201, an der die Lichtachse des Anzeigelichts L eintrifft
  Wi: Einstrahlwinkel [Grad] der Lichtachse des Anzeigelichts L in die Windschutzscheibe 201
  Ci: Einstrahlwinkel [Grad] der Lichtachse des Anzeigelichts L in den Hohlspiegel 30
  Dv: Winkel [Grad], der von der Querrichtung gesehen durch eine Normale der Lichtabstrahlfläche 11 und die Lichtachse des von der Lichtabstrahlfläche 11 abgestrahlten Anzeigelichts L eingeschlossen wird
• Der Vergrößerungsfaktor des virtuellen Bildes V bezüglich des Bildes G variiert je nach der Position in der Flächenrichtung des Bildes G und des virtuellen Bildes V, wie oben erwähnt wurde. Deshalb basieren die Vergrößerungsfaktoren Mh, Mv auf dem Vergrößerungsfaktor der mittleren Position (Lichtachsenposition) des Bildes G und des virtuellen Bildes V. Je höher der Vergrößerungsfaktor Mv in der Längsrichtung (Richtung, die entlang der Höhenrichtung verläuft) wird, desto stärker wird das auf der Lichtabstrahlfläche 11 angezeigte Bild G in der Längsrichtung gedehnt und so als virtuelles Bild V angezeigt. Je höher der Vergrößerungsfaktor Mh in der Querrichtung (Fahrzeugbreitenrichtung) wird, desto stärker wird das Bild G in der Querrichtung gedehnt und so als virtuelles Bild V angezeigt.
• Der Krümmungsradius Wh in der Querrichtung zeigt die Krümmung in der Querrichtung der Windschutzscheibe 201 an einem Reflexionspunkt, an dem die Lichtachse des Anzeigelichts L reflektiert wird, wobei je sanfter die Kurve wird, desto größer der Krümmungsradius Wh wird.
  Der Krümmungsradius Wv in der Längsrichtung zeigt die Krümmung in der Längsrichtung der Windschutzscheibe 201 an einem Reflexionspunkt, an dem die Lichtachse des Anzeigelichts L reflektiert wird, wobei je sanfter die Kurve wird, desto größer der Krümmungsradius Wv wird.
  Die Lichtachse des Anzeigelichts L ist ein Lichtstrahl, der durch den Mittelpunkt einer Schnittfläche des Anzeigelichts L, die senkrecht zur Fortbewegungsrichtung des Anzeigelichts L ist, durchgelassen wird, wobei in 1 nur die Lichtachse als Anzeigelicht L linienförmig gezeigt ist.
• Der Einstrahlwinkel Wi ist der Einstrahlwinkel der Lichtachse des Anzeigelichts L beim Reflektieren des Anzeigelichts L vom Hohlspiegel 30 durch die Windschutzscheibe 201 in Richtung auf den visuell Erkennenden 1.
  Der Einstrahlwinkel Ci ist der Einstrahlwinkel der Lichtachse des Anzeigelichts L beim Reflektieren des Anzeigelichts L von der Lichtabstrahlfläche 11 durch den Hohlspiegel 30 in Richtung auf die Windschutzscheibe 201.
• Der Winkel Dv ist ein Winkel, der durch zwei Vektoren auf einer Fläche zum Projizieren, die dadurch erhalten wurden, dass ein räumlicher Vektor, der sich entlang einer Normalen der Lichtabstrahlfläche 11 von der Mittelposition der Lichtabstrahlfläche 11 erstreckt, und ein räumlicher Vektor, der sich entlang der Lichtachse des von der Lichtabstrahlfläche 11 abgestrahlten Anzeigelichts L erstreckt, jeweils auf die Fläche zum Projizieren, die entlang der Fahrzeug-Vorder-Hinter-Richtung und der Höhenrichtung verläuft, projiziert werden, eingeschlossen wird. Der Winkel Dv ist dem Kippwinkel des Displays 12 bezüglich einer Lichtquellenplatine (nicht dargestellt) der Beleuchtungsvorrichtung 13 gleich.
• Außerdem sind die Erfinder der vorliegenden Anmeldung zu der Erkenntnis gelangt, dass eine gewünschte Neigung, d. h. eine Neigung, mit der das virtuelle Bild V entlang der Straßenfläche verläuft, dadurch erhalten wird, dass ein Index S, der sich aus der unten genannten Formel 1 herleiten lässt, 90 oder mehr (S ≥ 90) beträgt. $$\begin{array}{l}\text{S}=\mathrm{10,7}\times \text{Mh}+\left(-\mathrm{8,32}\right)\times \text{Mv}+\left(-\mathrm{0,0187}\right)\times \text{Wh}+\left(-\mathrm{0,000995}\right)\times \text{Wv}+\mathrm{0,345}\times \text{Wi}+\left(-\mathrm{3,52}\right)\\ \times \text{Ci}+\mathrm{3,90}\times \text{Dv}\end{array}$$

  
• Der Index S ist ein Bewertungsindex, der die Tendenz des virtuellen Bildes V zum Kippen zeigt, wobei je größer der Index S wird, desto stärker ein virtuelles Bild V erhalten wird, das sich vom visuell Erkennenden 1 gesehen in einem kippenden Zustand befindet. Die Head-up-Display-Vorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform ist derart aufgebaut, dass der Index S 90 oder mehr beträgt.
• Hierbei wird das Verfahren zum Herleiten der oben genannten Formel 1 erläutert. Zuerst werden Head-up-Display-Vorrichtungen Modell Nr. 1 bis 17 mit unterschiedlichen Parameterwerten (Mh, Mv, Wh, Wv, Wi, Ci, Dv) bereitgestellt. Bei jedem der Modelle Nr. 1 bis 17 gilt Längsbildwinkel = 3 Grad.
• Die Modelle Nr. 1 bis 17 sind keine bereits bestehenden Modelle, sondern neue Modelle. Insbesondere ist das Merkmal, dass der Winkel Dv 40 Grad oder mehr beträgt, nicht in bereits bestehenden Modellen zu finden. Bei den Modellen Nr. 1 bis 17 sind keine Bedingungen bezüglich der Neigung des virtuellen Bildes V wie Anzeigeabstand (Abstand vom Sichtpunkt des visuell Erkennenden 1 zum virtuellen Bild V) = 4 m bis 8 m, Tiefe (Depth) = 4 m, Neigungswinkel θ = 85 Grad als Optimierungsbedingungen bei der optischen Konstruktion vorgegeben. Es ist bestimmt, dass sich der Mittelpunkt des virtuellen Bildes V innerhalb des Bereichs der gleichen Bildqualität wie bisher 5,3 m vorne abbildet.
  Unter diesen Bedingungen wurde gemessen, ob ein gewünschter Neigungswinkel (85,5 Grad) und ein gewünschter Anzeigeabstand (4 bis 8 m) erzielt werden.
  Aus dem Ergebnis der Konstruktion der Modelle Nr. 1 bis 17 wurde gegenüber dem gewünschten Anzeigeabstand von 4 bis 8 m (Tiefe 4 m) das Ergebnis erhalten, wonach die Tiefe 2,54 bis 4,60 m beträgt und der Neigungswinkel θ 83,47 bis 85,94 Grad beträgt, wie in 3 gezeigt ist.
  In 3 steht VID (Virtual Image Distance) für den Anzeigeabstand. VID1 ist der Abstand vom Sichtpunkt des visuell Erkennenden 1 zum unteren Ende Pb des virtuellen Bildes V. VID2 ist der Abstand vom Sichtpunkt des visuell Erkennenden 1 zur Mittelposition Pc des virtuellen Bildes V. VID3 ist der Abstand vom Sichtpunkt des visuell Erkennenden 1 zum oberen Ende Pu des virtuellen Bildes V.
• Als Nächstes wird der Zielindex T des Modells Nr. 13, dessen Neigungswinkel θ von den Modellen Nr. 1 bis 17 dem gewünschten Neigungswinkel (85,5 Grad) am nächsten liegt, als 100 bestimmt. Ferner wird der Zielindex T eines anderen Modells, bei dem es sich nicht um das Modell Nr. 13 handelt, durch die unten genannte Formel 2 bestimmt. $$\begin{array}{l}\text{T}=100\times \text{Tiefe des virtuellen Bildes eines anderen Modells/Tiefe des virtuellen Bildes}\\ \text{des Modells Nr}.13\end{array}$$

  
• Die Tiefe des virtuellen Bildes des Modells Nr. 13 beträgt 3,95 m. Hierbei wird der Index S dadurch ermittelt, dass die jeweiligen Parameterwerte (Mh, Mv, Wh, Wv, Wi, Ci, Dv) jeweils mit unbekannten Koeffizienten A bis G multipliziert werden, wie in der unten genannten Formel 3 gezeigt wird. $$\text{S}=\text{A}\times \text{Mh}+\text{B}\times \text{Mv}+\text{C}\times \text{Wh}+\text{D}\times \text{Wv}+\text{E}\times \text{Wi}+\text{F}\times \text{Ci}+\text{G}\times \text{Dv}$$

  
• Es ist bevorzugt, dass die Koeffizienten A bis G derart bestimmt werden, dass der Bewertungsindex S der jeweiligen Modelle Nr. 1 bis 17 dem Zielindex T entspricht. Hierfür wird bestimmt, dass Abweichung Δ = S - T gilt, und Koeffizienten A bis G, mit denen die Summe der Quadrate von Δ minimiert wird, werden mittels der Solver-Funktion berechnet, wodurch die Koeffizienten A bis G berechnet werden, wie im Oberteil der 2 gezeigt ist.
• Das heißt, dass die Koeffizienten A bis G wie folgt berechnet werden.
  A = 10,652
  B = - 8,324
  C = - 0,0187
  D = - 0,000995
  E = 0.345
  F = - 3,521
  G = 3,902
• Die oben genannte Formel 1 wird dadurch erhalten, dass die berechneten Werte der Koeffizienten A bis G mit drei signifikanten Stellen angegeben werden und in die oben genannte Formel 3 eingesetzt werden.
• Je größer Mh, Wi, Dv sind, die mit den Koeffizienten A, E, G, die Pluswerte sind, multipliziert werden, desto größer wird der Index S. Darüber hinaus je größer Mv, Wh, Wv, Ci sind, die mit den Koeffizienten B bis D, F, die Minuswerte sind, multipliziert werden, desto kleiner wird der Index S.
• Als Nächstes wird der Grund erläutert, warum die Tatsache, dass der Index S 90 oder mehr beträgt (S ≥ 90), zur Bedingung gemacht wurde.
• Der allgemeine Abwärtsblickwinkel eines virtuellen Bildes, das durch eine Head-up-Display-Vorrichtung, die in einem Fahrzeug eingebaut ist, angezeigt wird, beträgt etwa 0 bis 5 Grad. Deshalb muss das virtuelle Bild V mindestens um 85 Grad oder mehr geneigt sein, um die Anzeige des virtuellen Bildes V, das parallel zur Straße liegt, zu erhalten.
• Der Abwärtsblickwinkel bezieht sich auf einen Winkel, den eine Strecke, die ausgehend vom Sichtpunkt eines visuell Erkennenden durch die Mittelposition eines virtuellen Bildes durchgelassen wird, mit der Horizontalebene einschließt.
• Wenn die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel θ und dem Index S aus dem Ergebnis von 17 Mustern der Modelle Nr. 1 bis 17 als annähernde gerade Linie ausgedrückt wird, gilt die unten genannte Formel 4. $$\mathrm{\theta }=\mathrm{0,0474}\times \text{S}+\mathrm{80,70}$$

  
• Wenn der Index S, mit dem der Neigungswinkel θ 85 Grad oder mehr beträgt, anhand der oben genannten Formel 4 ermittelt wird, gilt Index S = 90,7. Der Index S beträgt 90, indem die erste Nachkommastelle abgeschnitten wird.
• Folglich hat es sich herausgestellt, dass beim Abwärtsblickwinkel von 0 bis 5 Grad ein geneigtes virtuelles Bild von 4 bis 8 m, das vom visuell Erkennenden 1 gesehen annähernd parallel zur Straßenfläche liegt, erhalten werden kann, wenn der Index S 90 oder mehr beträgt.
• 4 ist ein Graph, in dem der Index S und die Tiefe (Depth) L für jedes der Modelle Nr. 1 bis 17 zur Verbindung mittels einer Strecke eingezeichnet sind. Aus diesem Graph geht hervor, dass der Index S mit der Tiefe L in Wechselbeziehung steht und als Bewertungsindex geeignet ist.
• Bei den Modellen Nr. 1 bis 8 unterschreitet der Index S 90 und das virtuelle Bild V besitzt keine Tendenz zum Kippen, so dass es schwierig ist, ein geneigtes virtuelles Bild, das vom visuell Erkennenden 1 gesehen annähernd parallel zur Straßenfläche liegt, zu erhalten. Bei den Modellen Nr. 9 bis 17 beträgt der Index S 90 oder mehr, so dass ein geneigtes virtuelles Bild, das vom visuell Erkennenden 1 gesehen annähernd parallel zur Straßenfläche liegt, erhalten werden kann. Bei den Modellen Nr. 9 bis 17 beträgt der Bereich der jeweiligen Parameterwerte wie folgt:
• Mh = 14,1 bis 16,7
• Mv = 12,1 bis 16,0
• Wh = 2192 bis 3798
• Wv = 4618 bis 10138
• Wi = 60,3 bis 64,9
• Ci = 21,5 bis 26,5
• Dv = 40 bis 46
• S = 96 bis 112
• Während die Untergrenze für den Index S auf 90 festgelegt wurde, wird keine Obergrenze für den Index S festgelegt. Der Grund dafür ist, dass der Neigungswinkel θ baulich keine Tendenz dazu besitzt, sich übermäßig zu vergrößern, und dass, auch wenn der Neigungswinkel θ einen gewünschten Neigungswinkel überschreitet, der Neigungswinkel θ z. B. dadurch ohne weiteres verkleinert werden kann, dass der Winkel Dv verkleinert wird, usw. Folglich ist es kaum erforderlich, die Obergrenze für den Index S festzulegen.
• Die vorliegende Offenbarung wird nicht auf das vorliegende Beispiel beschränkt. Es ist auch möglich, dass die Tatsache, dass der Index S 91 oder mehr (S ≥ 91) beträgt, eine Aufbaubedingung für die Head-up-Display-Vorrichtung 100 ist, da der Index S 91 beträgt, indem Index S = 90,7 auf die erste Vorkommastelle aufgerundet wird.
• Es ist auch möglich, dass die Head-up-Display-Vorrichtung 100 eines der Modelle Nr. 9 bis 17 ist oder ein Modell ist, das Parameterwerte hat, mit denen die Aufbaubedingung, wonach der Index S 90 beträgt oder 91 oder mehr beträgt, erfüllt wird, und die sich von denjenigen der Modelle Nr. 9 bis 17 unterscheiden.
• (Vorteile)
• Gemäß der ersten Ausführungsform, die im Vorstehenden erläutert wurde, werden die folgenden Vorteile erzielt.
1. (1) Die Head-up-Display-Vorrichtung 100 zeigt das virtuelle Bild V durch Abstrahlen des Anzeigelichts L in Richtung auf die Windschutzscheibe 201 an. Die Head-up-Display-Vorrichtung 100 ist mit der Lichtabstrahlfläche 11, die das Bild G anzeigt und das Anzeigelicht L abstrahlt, das dem angezeigten Bild G entspricht, und dem Hohlspiegel 30 versehen, der das Anzeigelicht L in Richtung auf die Windschutzscheibe 201 reflektiert, wobei der Index S, der in der unten genannten Formel 1 gezeigt wird, auf 90 oder mehr festgelegt ist. $$\begin{array}{l}\text{S}=\mathrm{10,7}\times \text{Mh}+\left(-\mathrm{8,32}\right)\times \text{Mv}+\left(-\mathrm{0,0187}\right)\times \text{Wh}+\left(-\mathrm{0,000995}\right)\times \text{Wv}+\mathrm{0,345}\times \text{Wi}+\left(-\mathrm{3,52}\right)\\ \times \text{Ci}+\mathrm{3,90}\times \text{Dv}\end{array}$$
   
   • Mh: Vergrößerungsfaktor [-] in der Querrichtung (Links-Rechts-Richtung bezogen auf den visuell Erkennenden 1) des virtuellen Bildes V bezüglich des Bildes G in der Lichtachsenposition des Anzeigelichts L
   • Mv: Vergrößerungsfaktor [-] in der Längsrichtung (Oben-Unten-Richtung bezogen auf den visuell Erkennenden 1) des virtuellen Bildes V bezüglich des Bildes G in der Lichtachsenposition des Anzeigelichts L
   • Wh: Krümmungsradius [mm] in der Querrichtung in einer Position der Windschutzscheibe 201, an der die Lichtachse des Anzeigelichts L eintrifft
   • Wv: Krümmungsradius [mm] in der Längsrichtung in einer Position der Windschutzscheibe 201, an der die Lichtachse des Anzeigelichts L eintrifft
   • Wi: Einstrahlwinkel [Grad] der Lichtachse des Anzeigelichts L in die Windschutzscheibe 201
   • Ci: Einstrahlwinkel [Grad] der Lichtachse des Anzeigelichts L in den Hohlspiegel 30
   • Dv: Winkel [Grad], der von der Querrichtung gesehen durch eine Normale der Lichtabstrahlfläche 11 und die Lichtachse des von der Lichtabstrahlfläche 11 abgestrahlten Anzeigelichts L eingeschlossen wird
• Gemäß diesem Aufbau wird unterdrückt, dass das virtuelle Bild V vom visuell Erkennenden 1 gesehen keine Tendenz zum Kippen besitzt, weshalb das virtuelle Bild V in einem gewünschten Neigungswinkel angezeigt werden kann.
• (2) Das Fahrzeug 200, das ein Beispiel für ein Gefährt ist, in dem die Head-up-Display-Vorrichtung 100 eingebaut wird, wobei die Head-up-Display-Vorrichtung 100 das virtuelle Bild V in einem Winkel anzeigt, in dem es parallel zur vom Fahrzeug 200 befahrenen Straßenfläche liegt.
• Gemäß diesem Aufbau kann das virtuelle Bild V in einem Winkel, in dem es parallel zur Straßenfläche liegt, angezeigt werden.
• Die vorliegende Offenbarung wird nicht durch die vorstehende Ausführungsform und Zeichnungen beschränkt. Soweit das wesentliche Merkmal der vorliegenden Offenbarung nicht geändert wird, können Änderungen (einschließlich der Streichung von Aufbauelementen) den Umständen entsprechend vorgenommen werden. Im Folgenden werden beispielhafte Abwandelungen erläutert.
• (Abgewandelte Beispiele)
• In der oben genannten Ausführungsform ist es auch möglich, dass die Head-up-Display-Vorrichtung 100 mit einem oder mehreren Planspiegeln, die derart angeordnet werden, dass der Lichtweg des Anzeigelichts L von der Lichtabstrahlfläche 11 bis zur Windschutzscheibe 201 abgewinkelt wird, versehen ist. Es ist z. B. auch möglich, dass ein Planspiegel derart aufgebaut wird, dass das Anzeigelicht L von der Lichtabstrahlfläche 11 in Richtung auf die Reflexionsfläche 31 des Hohlspiegels 30 reflektiert wird.
• Obwohl in der oben genannten Ausführungsform die Head-up-Display-Vorrichtung 100 im Fahrzeug 200 eingebaut war, ist es auch möglich, dass diese in einem Gefährt, bei dem es sich nicht um das Fahrzeug 200 handelt, eingebaut ist.
• [Bezugszeichenliste]

1

Visuell Erkennender

10

Anzeigeabschnitt

11

Lichtabstrahlfläche

12

Display

13

Beleuchtungsvorrichtung

30

Hohlspiegel

31

Reflexionsfläche

60

Gehäuse

61

Öffnungsabschnitt

62

Fensterabschnitt

100

Head-up-Display-Vorrichtung

200

Fahrzeug

201

Windschutzscheibe

θ

Neigungswinkel

G

Bild

L

Anzeigelicht

S

Index

T

Zielindex

V

Virtuelles Bild

IL

Beleuchtungslicht

Pb, Qb

Unteres Ende

Pu, Qu

Oberes Ende

Pc

Mittelposition

Mh, Mv

Vergrößerungsfaktor

Wi, Ci

Einstrahlwinkel

Dv

Winkel

Ls

Referenzlinie

Wh, Wv

Krümmungsradius

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2015/093294 A1 [0003]

Claims (3)

1. Head-up-Display-Vorrichtung, die ein virtuelles Bild durch Abstrahlen von Anzeigelicht in Richtung auf eine Windschutzscheibe anzeigt, wobei die Head-up-Display-Vorrichtung mit einer Lichtabstrahlfläche, die ein Bild anzeigt und das Anzeigelicht abstrahlt, das dem angezeigten Bild entspricht, und einem Hohlspiegel, der das Anzeigelicht in Richtung auf die Windschutzscheibe reflektiert, versehen ist, und wobei ein Index S, der in der unten genannten Formel 1 gezeigt wird, auf 90 oder mehr festgelegt ist. S = 10,7 × Mh + (- 8,32) × Mv + (- 0,0187) × Wh + (- 0,000995) × Wv + 0,345 × Wi + (- 3,52) × Ci + 3,90 × Dv ... (Formel 1) Mh: Vergrößerungsfaktor [-] in der Querrichtung des virtuellen Bildes bezüglich des Bildes in der Lichtachsenposition des Anzeigelichts Mv: Vergrößerungsfaktor [-] in der Längsrichtung des virtuellen Bildes bezüglich des Bildes in der Lichtachsenposition des Anzeigelichts Wh: Krümmungsradius [mm] in der Querrichtung in einer Position der Windschutzscheibe, an der die Lichtachse des Anzeigelichts eintrifft Wv: Krümmungsradius [mm] in der Längsrichtung in einer Position der Windschutzscheibe, an der die Lichtachse des Anzeigelichts eintrifft Wi: Einstrahlwinkel [Grad] der Lichtachse des Anzeigelichts in die Windschutzscheibe Ci: Einstrahlwinkel [Grad] der Lichtachse des Anzeigelichts in den Hohlspiegel Dv: Winkel [Grad], der von der Querrichtung gesehen durch eine Normale der Lichtabstrahlfläche und die Lichtachse des von der Lichtabstrahlfläche abgestrahlten Anzeigelichts eingeschlossen wird
2. Head-up-Display-Vorrichtung nach Anspruch 1, die versehen ist mit einem oder mehreren Planspiegeln, die derart angeordnet werden, dass der Lichtweg des Anzeigelichts von der Lichtabstrahlfläche bis zur Windschutzscheibe abgewinkelt wird.
3. Gefährt, in dem die Head-up-Display-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 eingebaut wird, wobei die Head-up-Display-Vorrichtung das virtuelle Bild in einem Winkel anzeigt, in dem es parallel zur vom Gefährt befahrenen Straßenfläche liegt.

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