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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug, welches mittels einer Reflexionsanordnung
das Licht eines Anzeigebildes einer Leuchtanzeigeeinheit, die ein
Fahrzeuginformationen enthaltendes Bild anzuzeigen vermag, auf eine
im Blickfeld vor dem Fahrersitz angeordnete durchsichtige Reflexionseinrichtung wirft,
damit der Fahrer ein virtuelles Bild vor der Windschutzscheibe des
Fahrzeugs sehen kann, wobei die Anzeigeposition des virtuellen Bildes
in der Weise eingestellt werden kann, dass der Blickwinkel sich selbst
dann nicht ändert,
wenn ein Augenpunkt des Fahrers sich innerhalb eines Augenbereichs ändert.
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Zum Beispiel gibt es ein herkömmliches
System mit einem in 6 gezeigten
Aufbau. Gemäß dieser
Figur ist eine eine Fluoreszenzanzeigeröhre, einen Flüssigkristall
oder dergleichen aufweisende Leuchtanzeigeeinheit 111 in
einem (nicht dargestellten) Armaturenbrett angeordnet, wobei die
Anzeigefläche
der Anzeigeeinheit 111 zur Vorderseite des Fahrzeugs gerichtet
ist. In einem festen Winkel zur Anzeigefläche der Anzeigeeinheit 111 ist
ein Reflexionsspiegel 113 zum Reflektieren des Lichts des
Anzeigebildes der Anzeigeeinheit 111 angeordnet. Hierbei
kann – obwohl
nicht dargestellt – das
Licht des Anzeigebildes der Anzeigeeinheit 111 auf den
Reflexionsspiegel 113 durch eine als optisches Aufweitungssystem
arbeitende Fresnellinse projiziert werden.
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Der Reflexionsspiegel 113 spiegelt
das Licht des Anzeigebildes der Anzeigeeinheit 111 durch
eine Öffnung
der (nicht dargestellten) Armaturenbrettoberseite an die Innenfläche einer
Windschutzscheibe (vorderen Glasscheibe) 20 des Fahrzeugs.
An der inneren, zur Fahrgastzelle gewandten Fläche der Windschutzscheibe 20 ist
eine durchsichtige Reflexionsbeschichtung 21 ausgebildet,
um das vom Reflexionsspiegel 113 eingespiegelte Anzeigebild
in die Richtung der Blicklinie des Fahrers zu reflektieren. Dadurch
kann der Fahrer das von dem Reflexionsspiegel 113 und der
durchsichtigen Reflexionsbeschichtung 21 reflektierte Anzeigebild
der Anzeigeeinheit als virtuelles Bild vor der Windschutzscheibe sehen.
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Hierbei sind die Leuchtanzeigeeinheit 111 und
der Reflexionsspiegel 113 in einem nicht dargestellten
Gehäuse
untergebracht. Die Bezugsziffern 30 und 31 bezeichnen
Augenpunkte bzw. einen Augenbereich.
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Der Augenbereich 31 definiert
einen Bereich oder Raum, aus dem die von der durchsichtigen Reflexionsbeschichtung 21 reflektierte
Anzeige, d.h. das Bild, betrachtet werden soll.
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Um sicherzustellen, dass ein Fahrer,
d.h. der Augenpunkt, die Anzeige aus dem gesamten Augenbereich sehen
kann, ist das System mit einem Einstellmechanismus versehen, der
ausgebildet ist, die Position des Anzeigebildes einzustellen. Wenn
die Augenpunkte eines Fahrers sich im Augenbereich zum Beispiel
vertikal bewegen, bewegt der Einstellmechanismus den Reflexionsspiegel 113 linear,
wie gezeigt, und kippt den Reflexionsspiegel 113, wie ebenfalls
gezeigt, damit der Blickwinkel unverändert bleiben kann.
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Beim vorstehend beschriebenen herkömmlichen
Einstellmechanismus ist jedoch die Kippeinstellung des Reflexionsspiegels 113 sehr
schwierig, da der Winkelunterschied, d.h. die Differenz zwischen den
Winkeln α (alpha)
und β (beta),
sehr klein ist, wenn – wie
bei einem Lastkraftwagen – die
Windschutzscheibe nahezu vertikal steht.
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Angesichts des vorstehend Gesagten
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Angabe eines
Head-Up-Display-Systems
in einem Kraftfahrzeug, bei dem die Positionseinstellung des Anzeigebildes
bei Vertikalbewegung der Augenpunkte genau ausgeführt werden
kann.
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Zur Erreichung dieses Ziels weist
ein Head-Up-Display-System in einem Kraftfahrzeug nach einem ersten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung folgende Merkmale auf:
eine
Leuchtanzeigeeinheit zum Anzeigen eines Bildes, das Information über ein
Fahrzeug enthält;
eine Reflexionsanordnung zum Reflektieren von Licht des Anzeigebildes
der Leuchtanzeigeeinheit; eine an einer Windschutzscheibe vor einem
Fahrersitz angeordnete durchsichtige Reflexionseinrichtung, die
das von der Reflexionsanordnung kommende Licht des Anzeigebildes
reflektiert und einen Fahrer ein virtuelles Bild auf der Windschutzscheibe
sehen lässt;
eine Bewegungsanordnung zum linearen Bewegen der Reflexionsanordnung
nach vorn und nach hinten, in Fahrzeugrichtung gesehen; und eine
Anzeigebildbewegungsvorrichtung zum Aufwärtsbewegen des Anzeigebildes
der Leuchtanzeigeeinheit, wenn sich die Reflexionsanordnung durch
die Bewegungsanordnung nach hinten bewegt, und zum Abwärtsbewegen des
Anzeigebildes der Leuchtanzeigeeinheit, wenn sich die Reflexionsanordnung
durch die Bewegungsanordnung nach vorn bewegt, wobei eine Anzeigeposition
in der Weise eingestellt wird, dass der Blickwinkel sich nicht ändert, wenn
ein Augenpunkt sich innerhalb eines Augenbereichs ändert.
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Gemäß dem vorstehend genannten Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug bewegt die Anzeigebildbewegungsvorrichtung
das Anzeigebild der Leuchtanzeigeeinheit nach oben, wenn die Reflexionsanordnung
sich nach hinten bewegt, und bewegt das Anzeigebild der Leuchtanzeigeeinheit
nach unten, wenn die Reflexionsanordnung sich nach vorn bewegt,
so dass der nach unten geneigte Fahrerblickwinkel sich nicht ändert, wenn
die Anzeigeposition eingestellt wird. Wenn man von einem anderen
Augenpunkt des Augenbereichs auf die Anzeige schaut, braucht daher
nur das Anzeigebild vertikal verschoben zu werden und die Reflexionsanordnung braucht
nur linear nach vorn und nach hinten bewegt zu werden.
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Nach einem auf dem ersten Gesichtspunkt beruhenden
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Anzeigebildbewegungsvorrichtung eine
Anzeigeeinheitbewegungsvorrichtung zum vertikalen Bewegen der Leuchtanzeigeeinheit.
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Gemäß dem vorstehend genannten Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug braucht nur die Leuchtanzeigeeinheit entsprechend der
Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung
der Reflexionsanordnung vertikal bewegt zu werden.
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Nach einem auf dem zweiten Gesichtspunkt beruhenden
dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Anzeigeeinheitbewegungsvorrichtung
eine Anzeigeneigungsvorrichtung auf, die ausgebildet ist, eine Anzeigefläche der
Leuchtanzeigeeinheit in der Weise zu neigen, dass eine optische Achse
der Leuchtanzeigeeinheit unverändert
bleibt, wenn die Leuchtanzeigeeinheit vertikal bewegt wird.
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Gemäß dem vorstehend genannten Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug ändert
sich das zu betrachtende Bild nicht, wenn der Augenpunkt sich innerhalb
des Augenbereichs bewegt.
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Nach einem auf dem zweiten Gesichtspunkt beruhenden
vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Anzeigeeinheitbewegungsvorrichtung
folgende weitere Merkmale auf: ein Antriebsorgan zum Antreiben der
Leuchtanzeigeeinheit, und ein Führungsorgan,
in Form einer bogenförmigen Nut,
zum vertikalen Führen
der vom Antriebsorgan angetriebenen Leuchtanzeigeeinheit und zum
Neigen einer Anzeigefläche
der Leuchtanzeigeeinheit in der Weise, dass eine optische Achse
der Leuchtanzeigeeinheit unverändert
bleibt, wenn die Leuchtanzeigeeinheit vertikal bewegt wird.
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Gemäß dem Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug ändert
sich das zu betrachtende Bild nicht, wenn der Augenpunkt sich innerhalb
des Augenbereichs bewegt.
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Nach einem auf dem zweiten Gesichtspunkt beruhenden
fünften
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besitzt die Anzeigeeinheitbewegungsvorrichtung
ein Antriebsorgan zum Antreiben der Leuchtanzeigeeinheit und ein
Führungsorgan
zum linearen vertikalen Führen
der vom Antriebsorgan angetriebenen Leuchtanzeigeeinheit.
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Gemäß dem Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug kann die Anzeigeposition eingestellt werden,
ohne den Blickwinkel zu ändern.
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Nach einem auf dem ersten Gesichtspunkt beruhenden
sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Anzeigebildbewegungsvorrichtung
eine Vorrichtung zum vertikalen Bewegen des Anzeigebildes auf der
Anzeigefläche
der Leuchtanzeigeeinheit.
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Gemäß dem Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug braucht die Leuchtanzeigeeinheit nicht mechanisch
bewegt zu werden.
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Die vorstehend genannten sowie weitere Ziele
und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehenden
Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher hervor.
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1 ist
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Head-Up-Display-Systems
in einem Kraftfahrzeug;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht der Einzelheiten eines Teils der 1;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der Einzelheiten eines anderen Teils
der 1;
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4 ist
eine Seitenansicht eines abgeänderten
Ausführungsbeispiels
für ein
Teil der 1;
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5 ist
eine Seitenansicht eines weiteren abgeänderten Ausführungsbeispiels
für ein
Teil der 1; und
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6 ist
eine Seitenansicht eines herkömmlichen
Head-Up-Display-Systems
in einem Kraftfahrzeug.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispie(e) der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
näher beschrieben.
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1 ist
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Head-Up-Display-Systems
in einem Kraftfahrzeug. Gemäß dieser Figur
ist eine eine Fluoreszenzanzeigeröhre, einen Flüssigkristall
oder dergleichen aufweisende Leuchtanzeigeeinheit 11 in
einem (nicht dargestellten) Armaturenbrett angeordnet, wobei die
Anzeigefläche der
Anzeigeeinheit 11 zur Vorderseite des Fahrzeugs gerichtet
ist. In einem festen Winkel zur Anzeigefläche der Anzeigeeinheit 11 ist
ein Reflexionsspiegel 13 zum Reflektieren des Lichts des
Anzeigebildes der Anzeigeeinheit 11 angeordnet.
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Der Reflexionsspiegel 13 spiegelt
das Licht des Anzeigebildes der Anzeigeeinheit 11 durch
eine Öffnung
der (nicht dargestellten) Armaturenbrettoberseite an die Innenfläche einer
Windschutzscheibe (vorderen Glasscheibe) 20 des Fahrzeugs.
An der inneren, zur Fahrgastzelle gewandten Fläche der Windschutzscheibe 20 ist
eine durchsichtige Reflexionsbeschichtung 21 ausgebildet,
um das vom Reflexionsspiegel 13 eingespiegelte Anzeigebild
in die Richtung der Blicklinie des Fahrers zu reflektieren.
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Der Spiegel 13 reflektiert
das Licht des Anzeigebildes der Leuchtanzeigeeinheit 11 an
eine Reflexionsfläche
der durchsichtigen Reflexionsbeschichtung 21. Dadurch kann
der Fahrer das von dem Reflexionsspiegel 13 und der durchsichtigen Reflexionsbeschichtung 21 reflektierte
Anzeigebild der Anzeigeeinheit als virtuelles Bild vor der Windschutzscheibe
sehen.
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Das Head-Up-Display-System in einem Kraftfahrzeug
nach 1 ist mit einem
Einstellmechanismus zum Positionieren des virtuellen Bildes versehen,
damit die Augenpunkte bei Bewegung innerhalb des Augenbereichs das
Bild sehen können. Der
Einstellmechanismus umfasst eine (nicht dargestellte) Spiegelbewegungsvorrichtung
als Anordnung zum Bewegen des Spiegels und eine (nicht dargestellte)
Anzeigebildbewegungsvorrichtung als Anordnung zum Bewegen des Anzeigebildes.
Die Spiegelbewegungsvorrichtung bewegt den Spiegel 13 linear vorwärts und
rückwärts, in
Richtung des Fahrzeugs gesehen. Die Anzeigebildbewegungsvorrichtung
verschiebt das Anzeigebild der Leuchtanzeigeeinheit 11 nach
oben, wenn sich der Spiegel 13 nach hinten bewegt, und
nach unten, wenn sich der Spiegel 13 nach vorne bewegt.
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Die vorstehend genannte Spiegelbewegungsvorrichtung
kann aus einer Führungsanordnung,
die die Bewegung des Spiegels 13 linear (Θ = konstant)
vorwärts
und rückwärts in Längsrichtung des
Fahrzeugs führt,
und einem Antriebsorgan zum Antreiben des Spiegels 13 bestehen.
Das Antriebsorgan besteht aus einer in den Spiegel 13 eingreifenden
Gewindespindel und einem Motor zum Vorwärts- und Rückwärtsdrehen der Gewindespindel.
Wenn der Augenpunkt sich innerhalb des Augenbereichs am unteren
Ende befindet, wird bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau der
Spiegel 13 durch Drehen des Motors in eine entsprechende
vordere Stellung verschoben. Wenn der Augenpunkt sich am oberen Ende
des Augenbereichs befindet, wird der Spiegel 13 durch Rückwärtsdrehung
des Motors in eine entsprechende hintere Stellung verschoben.
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Die Anzeigebildbewegungsvorrichtung
umfasst ein Führungsorgan 14 und
ein Antriebsorgan 15. Das Führungsorgan 14 führt die
Leuchtanzeigeeinheit 11 bogenförmig in Vertikalrichtung, entsprechend
der Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung
des Spiegels 13, wie in 2 und 3 gezeigt. Zusammen mit
dieser Bewegung vollführt
die Leuchtanzeigeeinheit 11 eine Neigungsbewegung. Das
Antriebsorgan 15 bewegt die Leuchtanzeigeeinheit 11 in Vertikalrichtung.
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Genauer ausgeführt besteht das Führungsorgan 14,
wie in 2 gezeigt, aus
bogenförmigen Nuten 14a1, 14b1,
die in je einer Stirnplatte 14a, 14b eines U-förmigen Lagerführungskörpers ausgebildet sind.
Zwei Vorsprünge 11a,
die von der linken Seite der Leuchtanzeigeeinheit 11 abstehen,
greifen in die bogenförmige
Nut 14a1 der einen Stirnplatte 14a ein, und ein
Vorsprung 11b, der von der rechten Seite der Leuchtanzeigeeinheit 11 absteht,
greift in die bogenförmige
Nut 14b1 der anderen Stirnplatte 14b ein. Somit
beschreibt die Leuchtanzeigeeinheit 11 in Vertikalbewegung
einen Kreisbogen.
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Das Antriebsorgan ist eine Motoreinheit 15, die
an der Rückseite
der Leuchtanzeigeeinheit 11 befestigt ist, wie in 2 und 3 gezeigt. Auf einer Ausgangswelle der
Einheit 15 sitzt ein Ritzel 15a. Das Ritzel 15a kämmt mit
einer Zahnstange 14b2, die an der Stirnplatte 14b bogenförmig entlang
der bogenförmigen
Nut 14b1 ausgebildet ist. Wenn sich die Motoreinheit 15 dreht,
bewegt sich die Leuchtanzeigeeinheit 11 in Vertikalrichtung.
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Hierbei sind die Leuchtanzeigeeinheit 11,
der Spiegel 13 usw. in einem einzigen (nicht dargestellten)
Gehäuse
untergebracht. An der Bedienfläche des
Armaturenbretts ist ein (nicht dargestellter) Betätigungsknopf
zum Einstellen der Anzeigeposition angeordnet.
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Wenn der Betätigungsknopf auf Wunsch betätigt wird,
arbeitet das Antriebsorgan, und der Spiegel 13 wird durch
die Führungsanordnung
linear in Fahrzeugrichtung vor- und zurückbewegt. Wenn das Ritzel 15a durch
die Motoreinheit 15 unter gleichzeitiger Linearbewegung
des Spiegels 13 gedreht wird, wird die Leuchtanzeigeeinheit 11 in
Vertikalrichtung bewegt und dabei mittels der bogenförmigen Nuten 14a1 und 14b1 geführt. Gleichzeitig
erfolgt die Neigungsbewegung der Leuchtanzeigeeinheit 11.
Die bogenförmigen
Nuten 14a1 und 14b1 wirken als Anzeigeneigungsvorrichtung,
die die Anzeigefläche
in der Weise neigt, dass die optische Achse der Leuchtanzeigeeinheit 11 während deren
Vertikalbewegung nicht geändert
wird.
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Der Spiegel 13 wird linear
bewegt entsprechend der Bewegung der Augenpunkte 30 im
Augenbereich 31. Wenn die optischen Achsen der Anzeigefläche, des
Spiegels 13 und der Augenpunkte 30 verschoben
werden, behält
die optische Achse der Anzeigefläche
dank der Neigungsbewegung der Leuchtanzeigeeinheit 11 den
richtigen Winkel bei. Deshalb wird die Neigung des vom Fahrer betrachteten
Anzeigebildes durch die Augenpunktposition nicht geändert.
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Jedoch braucht die Neigungsbewegung
der Leuchtanzeigeeinheit 11 nicht genau durchgeführt zu werden.
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Wenn nämlich die Winkeländerung
der optischen Achse gegenüber
der Anzeigefläche
entsprechend der Linearbewegung des Spiegels 13 nicht groß ist, ist
die Neigungsbewegung der Anzeigeeinheit nicht erforderlich. In diesem
Fall könnten
die bogenförmigen
Nuten 14a1, 14b1 des in 2 gezeigten Führungsorgans linear sein, so
dass sie – wie
in 4 gezeigt – die Leuchtanzeigeeinheit 11 lediglich vertikal
bewegen, wodurch der Aufbau vereinfacht werden kann. Wenn die Neigungsbewegung
der Anzeigeeinheit nicht erforderlich ist, kann ferner eine Leuchtanzeigeeinheit 11 mit
größerer Anzeigefläche verwendet
werden. In diesem Fall ist, wie in 5 gezeigt,
die Leuchtanzeigeeinheit 11 feststehend, und das Anzeigebild
wird vertikal innerhalb der Anzeigefläche verschoben, wodurch kein
mechanisches Antriebsorgan zum Bewegen der Anzeigeeinheit erforderlich
ist.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug bewegt die Anzeigebildbewegungsvorrichtung
das Anzeigebild der Leuchtanzeigeeinheit nach oben, wenn die Reflexionsanordnung
sich nach hinten bewegt, und das Anzeigebild der Leuchtanzeigeeinheit
bewegt sich nach unten, wenn die Reflexionsanordnung sich nach vorn
bewegt, so dass durch Einstellen der Anzeigeposition der Blickwinkel
nicht geändert
wird. Wenn man von einer anderen Stelle des Augenbereichs auf die
Anzeige schaut, braucht daher nur das Anzeigebild vertikal verschoben
zu werden und die Reflexionsanordnung nur linear vor- und zurückbewegt
zu werden. Deshalb kann die Einstellung einer Position des Anzeigebildes,
die der Vertikalbewegung der Augenpunkte entspricht, präzise durchgeführt werden.
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Da bei dem vorstehend beschriebenen Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug die Leuchtanzeigeeinheit im Einklang mit
der Vorwärts- und
Rückwärtsbewegung
der Reflexionsanordnung vertikal bewegt wird, kann das Anzeigebild
mit Hilfe eines einfachen Aufbaus leicht vertikal bewegt werden.
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Da bei dem vorstehend beschriebenen Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug das zu betrachtende Bild sich nicht ändert, wenn
der Augenpunkt sich innerhalb des Augenbereichs bewegt, wird eine
hervorragende Anzeigequalität
ermöglicht.
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Da bei dem vorstehend beschriebenen Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug das zu betrachtende Bild sich nicht ändert, wenn
der Augenpunkt sich innerhalb des Augenbereichs bewegt, wird eine
hervorragende Anzeigequalität
mit Hilfe des einfachen Aufbaus ermöglicht.
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Da bei dem Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug die Anzeigeposition eingestellt werden kann,
ohne den Blickwinkel zu ändern,
wird eine hervorragende Anzeigequalität ermöglicht.
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Da bei dem Head-Up-Display-System
in einem Kraftfahrzeug die Leuchtanzeigeeinheit nicht mechanisch
bewegt zu werden braucht, kann das Anzeigebild leicht mittels eines
einfachen Aufbaus in Vertikalrichtung bewegt werden.