DE112013002801T5

DE112013002801T5 - Head-Up-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE112013002801T5
Application number: DE112013002801.8T
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Ando Hiroshi; c/o DENSO CORPORATION Fujikawa Takayuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2015-03-05
Also published as: JP2013254031A; JP5724949B2; KR20150003906A; US9477080B2; KR101643077B1; WO2013183253A1; US20150198802A1

Abstract

Es ist eine Head-Up-Anzeigevorrichtung offenbart, die ein Schirmglied (30, 330, 430), einen ersten Erzeugungsabschnitt (27, 351, 353, 310, 453) und einen zweiten Erzeugungsabschnitt (28, 51, 353, 310, 453) aufweist. Das Schirmglied ist mit mehreren optischen Elementen (34, 334) versehen, von denen jedes einen gekrümmten Oberflächenabschnitt (32) hat, und bildet durch ein Array der gekrümmten Oberflächenabschnitte eine Abtastoberfläche. Der erste Erzeugungsabschnitt erzeugt einen ersten Laserstrahl (L1), der zu der Abtastoberfläche gestrahlt wird, um ein Anzeigebild zu zeichnen. Der zweite Erzeugungsabschnitt erzeugt einen zweiten Laserstrahl (L2), der zu der Abtastoberfläche aus einer Richtung, die sich von dem ersten Laserstrahl unterscheidet, gestrahlt wird, um ein Anzeigebild zu zeichnen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Erfindung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-128235 , eingereicht am 5. Juni 2012, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Head-Up- bzw. Kopf-oben-Anzeigevorrichtung, die ein Anzeigebild, das durch Überstreichen bzw. Abtasten eines Laserstrahls erzeugt wird, projiziert und dadurch ein virtuelles Bild des Anzeigebilds sichtbar macht.
HINTERGRUNDTECHNIK
Es ist üblicherweise bekannt, dass eine Head-Up-Anzeigevorrichtung ein Anzeigebild auf eine Fahrzeugwindschutzscheibe projiziert und dadurch ein virtuelles Bild des Anzeigebilds von einem vorbestimmten Sichtbereich sichtbar macht. Als ein Typ einer solchen Vorrichtung offenbart beispielsweise die Patentliteratur 1 eine Head-Up-Anzeigevorrichtung mit einem überstreichenden bzw. abtastenden Strahl, die ein Mikrolinsenarray bzw. eine Mikrolinsenanordnung aufweist, das bzw. die viele kleine Linsen und einen Strahlerzeuger hat, um einen Laserstrahl zu erzeugen, der zu dem Mikrolinsenarray gestrahlt wird und ein Anzeigebild zeichnet.
BEKANNTE LITERATUR
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: Japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nr. 2007-523369 (die der US-Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 20050237615 entspricht).

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn ein abtastender Strahl auf das Mikrolinsenarray gemäß der Patentliteratur 1 gestrahlt wird, interferiert der Laserstrahl, der durch eine kleine Linse gebeugt wird, mit dem Laserstrahl, der durch eine andere kleine Linse, die benachbart zu dieser kleinen Linse ist, gebeugt wird, um die Stärke zu erhöhen. Dies verursacht eine Ungleichmäßigkeit der Stärkenverteilung des Laserstrahls, der einen Sichtbereich erreicht, und folglich eine Ungleichmäßigkeit in einem virtuellen Bild für ein Anzeigebild, das durch einen Betrachter betrachtet wird.
Eine Konfiguration, die in der Patentliteratur 1 offenbart ist, platziert ein Paar von Mikrolinsenarrays, um einander zugewandt zu sein. Gemäß dieser Konfiguration wird der Laserstrahl, der durch ein Mikrolinsenarray geht, durch die andere Mikrolinse gestreut, um eine ungleichmäßige Stärkenverteilung, die durch die Interferenz verursacht wird, gleichmäßig zu machen. Die Vorrichtung gemäß der Patentliteratur 1 muss jedoch mehrere Mikrolinsenarrays verwenden und dieselben genau positionieren. Die Konfiguration des Mikrolinsenarrays ist unvermeidlich kompliziert.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht des Vorhergehenden gemacht. Eine Aufgabe der Offenbarung besteht darin, eine Head-Up-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die fähig ist, eine einfache Konfiguration eines Schirmglieds, wie zum Beispiel eines Mikrolinsenarrays, beizubehalten und ein ungleichmäßiges virtuelles Bild, das durch die Laserstrahlinterferenz verursacht wird, zu reduzieren.
Eine Head-Up-Anzeigevorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung projiziert ein Anzeigebild, das durch Überstreichen bzw. Abtasten eines Laserstrahls auf einer Abtastoberfläche gezeichnet wird, und macht ein virtuelles Bild des Anzeigebilds von einem vorbestimmten Sichtbereich sichtbar. Die Head-Up-Anzeigevorrichtung weist ein Schirmglied, einen ersten Erzeugungsabschnitt und einen zweiten Erzeugungsabschnitt auf. Das Schirmglied ist mit einer Mehrzahl von optischen Elementen versehen, von denen jedes einen gekrümmten Oberflächenabschnitt hat, der gekrümmt ist, um einen Laserstrahl zu dem Sichtbereich zu verbreitern. Die Abtastoberfläche ist aus einem Array der gekrümmten Oberflächenabschnitte der optischen Elemente gebildet. Der erste Erzeugungsabschnitt erzeugt einen ersten Laserstrahl, der zu der Abtastoberfläche gestrahlt wird, um das Anzeigebild zu zeichnen. Der zweite Erzeugungsabschnitt erzeugt einen zweiten Laserstrahl, der aus einer Richtung, die sich von derselben des ersten Laserstrahls unterscheidet, zu der Abtastoberfläche gestrahlt wird, um das Anzeigebild zu zeichnen.
Gemäß der im Vorhergehenden erwähnten Head-Up-Anzeigevorrichtung unterscheidet sich die Richtung, um den ersten Laserstrahl von dem ersten Erzeugungsabschnitt zu strahlen, von der Richtung, um den zweiten Laserstrahl von dem zweiten Erzeugungsabschnitt zu strahlen. Eine Position, um den ersten Laserstrahl, der durch den gekrümmten Oberflächenabschnitt gebeugt wurde, aufgrund einer Interferenz zu verstärken, kann von einer Position abweichen, um den zweiten Laserstrahl, der durch den gekrümmten Oberflächenabschnitt gebeugt wurde, aufgrund einer Interferenz zu verstärken. Wenn der erste und der zweite Laserstrahl einander überlappen, ergänzt eine ungleichmäßige Helligkeit, die durch einen Laserstrahl aufgrund der Interferenz verursacht wird, eine ungleichmäßige Helligkeit, die durch den anderen Laserstrahl aufgrund der Interferenz verursacht wird, um die Stärkenverteilung von Laserstrahlen, die den Sichtbereich erreichen, gleichmäßig zu machen. Ein Überlappen von mehreren Laserstrahlen, die aus unterschiedlichen Strahlungsrichtungen gestrahlt werden, kann ein ungleichmäßiges virtuelles Bild, das durch eine Laserstrahlinterferenz verursacht wird, reduzieren, während eine einfache Konfiguration des Schirmglieds beibehalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehenden und andere Ziele, Charakteristiken und Vorteile der Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlicher. Es zeigen:
1 ein Diagramm, das eine Platzierung einer Head-Up-Anzeigevorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Fahrzeug darstellt;
2 ein Diagramm, das im Detail eine Konfiguration und einen Betrieb einer Laserabtastvorrichtung darstellt;
3 ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Mikrospiegelarrays, das als ein Schirm für die Head-Up-Anzeigevorrichtung verwendet wird, schematisch darstellt;
4 ein Diagramm, das eine Bedingung einer Laserstrahlinterferenz aufgrund einer Beugung darstellt und einer Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV von 3 entspricht;
5 ein Diagramm, das im Detail eine Konfiguration und eine Funktion eines MEMS-Spiegelabschnitts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
6 ein Diagramm, das eine Stärkenverteilung einer Helligkeit in einem betrachteten virtuellen Bild gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
7 ein Diagramm, das eine Einrichtung eines Gleichmäßigmachens einer ungleichmäßigen Helligkeit eines virtuellen Bilds durch Überlappen von ersten und zweiten Laserstrahlen untereinander schematisch darstellt;
8 ein Diagramm, das im Detail eine Konfiguration und eine Funktion eines MEMS-Spiegelabschnitts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt;
9 ein Diagramm, das die Einrichtung eines Gleichmäßigmachens einer ungleichmäßigen Helligkeit eines virtuellen Bilds durch Überlappen von ersten bis dritten Laserstrahlen untereinander schematisch darstellt;
10 ein Diagramm, das im Detail eine Konfiguration eines Keilprismas und einer Drehungseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellt;
11 eine perspektivische Ansicht, die die Keilprismenform darstellt;
12 ein Diagramm, das im Detail eine Funktion des Keilprismas und einer Drehungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel darstellt;
13 ein Diagramm, das eine Stärkenverteilung einer Helligkeit in einem betrachteten virtuellen Bild gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
14 ein Diagramm, das eine Einrichtung eines kreisförmigen Bewegens eines hellen Abschnitts, der durch die Beugungsinterferenz eines Laserstrahls verursacht wird, und dadurch eines Gleichmäßigmachens einer ungleichmäßigen Helligkeit eines virtuellen Bilds schematisch darstellt;
15 ein Diagramm, das im Detail eine Konfiguration einer sich hin und her bewegenden Einrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel darstellt;
16 ein Diagramm, das im Detail eine Funktion der sich hin und her bewegenden Einrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel darstellt; und
17 ein Diagramm, das eine Einrichtung eines linearen Bewegens eines hellen Abschnitts, der durch eine Beugungsinterferenz eines Laserstrahls verursacht wird, und dadurch eines Gleichmäßigmachens einer ungleichmäßigen Helligkeit eines virtuellen Bilds schematisch darstellt.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele sind im weiteren Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezüge können für gegenseitig entsprechende Elemente in den Ausführungsbeispielen verwendet werden, um eine doppelte Beschreibung wegzulassen. Ein folgendes Ausführungsbeispiel kann lediglich einen Teil der Konfiguration beschreiben. In einem solchen Fall ist der andere Teil der Konfiguration auf den entsprechenden Teil der Konfiguration, der in dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, anwendbar. Kombinationen der Konfigurationen sind nicht auf jene begrenzt, die in den Ausführungsbeispielen explizit beschrieben sind. Die Konfigurationen der Ausführungsbeispiele können teilweise kombiniert sein, selbst wenn dies nicht explizit beschrieben ist, abgesehen von einer ungültigen Kombination.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Teile A und B in 1 stellen eine Head-Up-Anzeigevorrichtung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar. Die Head-Up-Anzeigevorrichtung 100 ist beispielsweise in einer Instrumententafel 80 eines Fahrzeugs enthalten. Ein Anzeigebild 71 durchdringt eine lichtdurchlässige Staubverhinderungsabdeckung 50, die eine Öffnung 51 bedeckt. Die Head-Up-Anzeigevorrichtung 100 projiziert das Anzeigebild 71 auf ein Anzeigeglied, wie zum Beispiel eine Windschutzscheibe 90, des Fahrzeugs und ermöglicht, dass ein virtuelles Bild 70 des Anzeigebilds 71 von einem vorbestimmten Augenkasten 60 sichtbar ist. Das Augenkasten 60 ist beispielsweise 100 bis 200 Millimeter horizontal und 40 bis 90 Millimeter vertikal dimensioniert. Eine Projektionsebene 91 ist auf der Oberfläche der Windschutzscheibe 90 auf einer Fahrzeugzellenseite gebildet. Die Head-Up-Anzeigevorrichtung 100 projiziert das Anzeigebild 71 auf die Projektionsebene 91. Das Licht des Anzeigebilds 71 wird auf die konkav gekrümmte Projektionsebene 91 projiziert, die dann das Licht zu dem Augenkasten 60 reflektiert. Das Licht erreicht einen Augenpunkt 61 eines Betrachters. Der Betrachter kann, um das Licht des Anzeigebilds 71 wahrzunehmen, das virtuelle Bild 70 des Anzeigebilds 71, das vor der Windschutzscheibe 90 gebildet ist, betrachten. Das Anzeigebild 71, das auf die Projektionsebene 91 projiziert wird, ist horizontal länger als die vertikale Richtung des Fahrzeugs. Dies liegt daran, dass sich allgemein der Augenpunkt 61 des Betrachters leichter horizontal als vertikal bewegen kann. Das Anzeigebild 1 enthält beispielsweise eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, in dem die Head-Up-Anzeigevorrichtung 100 angebracht ist, eine Anweisung über die Fahrtrichtung, die von dem Navigationssystem geliefert wird, und einen Bildteil einer Warnung zu dem Fahrzeug.
(Grundkonfiguration)
Die Konfiguration der Head-Up-Anzeigevorrichtung 100 ist unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. Die Head-Up-Anzeigevorrichtung 100, die in 1 und 2 dargestellt ist, weist eine Laserabtastvorrichtung 10 bzw. einen Laserscanner, einen Schirm 30 und einen konkaven Spiegel 40 auf.
Der Schirm 30 ist zwischen der Laserabtasteinrichtung 10 und der Projektionsebene 91 platziert. Die Laserabtastvorrichtung 10 ist in der vertikalen Position gegenüber der Projektionsebene 91 positioniert und weist einen Lichtquellenabschnitt 13, einen optischen Abschnitt 20, einen Spiegelabschnitt 26 eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) und eine Steuerung 11 auf.
Der Lichtquellenabschnitt 13 weist drei Laserstrahlungsabschnitte 14, 15 und 16 auf. Die Laserstrahlungsabschnitte 14, 15 und 16 strahlen Laserstrahlen unterschiedlicher Frequenzen, das heißt unterschiedlicher Farbtöne. Der Laserstrahlungsabschnitt 14 strahlt genauer gesagt einen roten Laserstrahl. Der Laserstrahlungsabschnitt 15 strahlt einen blauen Laserstrahl. Der Laserstrahlungsabschnitt 16 strahlt einen grünen Laserstrahl. Verschiedene Farben können durch Mischen der Laserstrahlen unterschiedlicher Farbtöne dargestellt werden. Die Laserstrahlungsabschnitte 14, 15 und 16 sind mit der Steuerung 11 verbunden. Die Laserstrahlungsabschnitte 14, 15 und 16 strahlen basierend auf einem Steuersignal von der Steuerung 11 Laserstrahlen der entsprechenden Farbtöne.
Der optische Abschnitt 20 weist drei Kollimationslinsen 21, dichroitische Filter 22, 23, 24 und eine Kondensorlinse 25 auf. Die Kollimationslinsen 21 sind entlang von Richtungen der Laserstrahlen, die von den Laserstrahlungsabschnitten 14, 15 und 16 gestrahlt werden, platziert. Die Kollimationslinsen 21 brechen einen Laserstrahl, um ein paralleles Licht zu erzeugen.
Die dichroitischen Filter 22, 23 und 24 sind entlang entsprechender Strahlungsrichtungen für die Laserstrahlungsabschnitte 14, 15, 16 positioniert. Die Kollimationslinsen 21 sind zwischen den dichroitischen Filtern und den Laserstrahlungsabschnitten positioniert. Das dichroitische Filter 22 ist entlang der Strahlungsrichtung für den Laserstrahlungsabschnitt 14 platziert. Das dichroitische Filter 22 transmittiert das Licht einer Frequenz, die rot entspricht, und reflektiert das Licht der anderen Frequenzen. Das dichroitische Filter 23 ist entlang der Strahlungsrichtung für den Laserstrahlungsabschnitt 15 platziert. Das dichroitische Filter 23 transmittiert das Licht einer Frequenz, die blau entspricht, und reflektiert das Licht der anderen Frequenzen. Das dichroitische Filter 24 ist entlang der Strahlungsrichtung für den Laserstrahlungsabschnitt 16 platziert. Das dichroitische Filter 24 transmittiert das Licht einer Frequenz, die grün entspricht, und reflektiert das Licht der anderen Frequenzen. Laserstrahlen, die von den Laserstrahlungsabschnitten 14, 15 und 16 gestrahlt werden, erreichen unter der Wirkung der dichroitischen Filter 22, 23 und 24 die Kondensorlinse 25.
Die Kondensorlinse 25 ist eine plankonvexe Linse, die eine flache Einfallsoberfläche und eine konvexe Ausfallsoberfläche hat. Die Kondensorlinse 25 bricht den Laserstrahl, der auf der Einfallsoberfläche einfällt, um den Laserstrahl konvergieren zu lassen. Der Laserstrahl, der durch die Kondensorlinse 25 geht, kondensiert dadurch auf einer Abtastoberfläche 31 (die zu beschreiben ist) des Schirms 30.
Der MEMS-Spiegelabschnitt 26 weist eine Abtastvorrichtung und einen Spiegel, die später im Detail zu beschreiben sind, auf und reflektiert den Laserstrahl zu dem Schirm 30. Der MEMS-Spiegelabschnitt 26 ist mit der Steuerung 11 verbunden. Die Steuerung 11 ist eine Steuereinheit, die einen Prozessor aufweist, und ist mit den Laserstrahlungsabschnitten 14, 15, 16 sowie mit dem MEMS-Spiegelabschnitt 26 verbunden ist. Die Steuerung 11 gibt zu den Laserstrahlungsabschnitten 14, 15, 16 ein Steuersignal aus, um den Laserstrahl wie einen Lichtpuls intermittierend zu aktivieren. Die Steuerung 11 gibt zusätzlich ein Antriebssignal zu dem MEMS-Spiegelabschnitt 26 aus und steuert dadurch die Richtung des Laserstrahls, der an dem Spiegelabschnitt 26 reflektiert wird, um mit einer Abtastlinie SL, die in 2 dargestellt ist, übereinzustimmen.
Unter der Steuerung der Steuerung 11 projiziert die Laserabtastvorrichtung 10 gemäß der im Vorhergehenden erwähnten Konfiguration das Licht, das als das Anzeigebild 71 auf der Abtastoberfläche 31 (die zu beschreiben ist) des Schirms 30 zu bilden ist. Ein Überstreichen bzw. Abtasten einer gepunkteten Lichtemission aufgrund des projizierten Laserstrahls zeichnet und bildet genauer gesagt das Anzeigebild 71 auf der Abtastoberfläche 31 des Schirms 30 unter der Annahme ab, dass das Anzeigebild 71 aus der gepunkteten Lichtemission als ein Pixel gebildet ist.
Der Schirm 30, der in 3 und 4 dargestellt ist, ist ein reflektierender Schirm, der durch beispielsweise Aufbringen von Aluminium an der Oberfläche eines Glassubstrats gebildet wird. Der Schirm 30 liefert ein sogenanntes Mikrospiegelarray, das mehrere feine Mikrospiegel 34 aufweist, die im Wesentlichen in regelmäßigen Intervallen in einer x-Achsen- und einer y-Achsen-Richtung entlang einer virtuellen Bezugsebene RP arraymäßig angeordnet sind. Ein Metalldünnfilm eines aufgebrachten Aluminiums bildet beispielsweise die Abtastoberfläche 31 des Schirms 30. Jeder Mikrospiegel 34 weist einen konvex gekrümmten Abschnitt 32 auf, der gekrümmt ist, um den Laserstrahl zu einer Reflexionsoberfläche 41 (siehe Teil A von 1) zu reflektieren und zu beugen und den Laserstrahl zu dem Augenkasten (siehe Teil B von 1) zu verbreitern. Ein Array von konvex gekrümmten Abschnitten 32 bildet die Abtastoberfläche 31.
Wie in 1 dargestellt ist, bildet ein Aufbringen von Aluminium an der Oberfläche eines Glassubstrats den konkaven Spiegel 40. Der konkave Spiegel 40 ist in der horizontalen Richtung des Schirms 30 positioniert. Der konkave Spiegel 40 weist die Reflexionsoberfläche 41, die den Laserstrahl, der an der Abtastoberfläche 31 des Schirms 30 reflektiert wird, zu der Projektionsebene 91 der Windschutzscheibe 90 reflektiert, auf. Die Reflexionsoberfläche 41 ist stufenlos gekrümmt, um in der Richtung, die der Mitte der Reflexionsoberfläche 41 ermöglicht, von der Abtastoberfläche 31 und der Projektionsebene 91 zurückzutreten, konkav zu sein. Die Reflexionsoberfläche 41 vergrößert und reflektiert das Anzeigebild 71, das an der Abtastoberfläche 31 reflektiert wird, und projiziert dadurch das Anzeigebild 71 auf die Projektionsebene 91. Das Anzeigebild 71 hat aufgrund der gekrümmten Reflexionsoberfläche 41 in der horizontalen und der vertikalen Richtung des Anzeigebilds 71 unterschiedliche Vergrößerungsprozentsätze. Der Vergrößerungsprozentsatz in der horizontalen Richtung ist genauer gesagt größer als der Vergrößerungsprozentsatz in der vertikalen Richtung, sodass die Reflexionsoberfläche 41 das Anzeigebild 71 horizontal stärker als vertikal vergrößert.
(Spezifische Konfiguration)
Das Folgende beschreibt eine spezifische Konfiguration der Head-Up-Anzeigevorrichtung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Wie in 2 und 5 dargestellt ist, strahlt der MEMS-Spiegelabschnitt 26 einen ersten Laserstrahl L1 und einen zweiten Laserstrahl L2 zu der Abtastoberfläche 31, um das Anzeigebild 71 zu zeichnen. Der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 werden aus unterschiedlichen Richtungen zu der Abtastoberfläche 31 gestrahlt. Die Konfiguration des MEMS-Spiegelabschnitts 26 ist im Detail im Folgenden beschrieben.
Der MEMS-Spiegelabschnitt 26 weist einen Halbspiegel 29a, einen Spiegelreflektor 29b, eine erste Abtastvorrichtung 27 und eine zweite Abtastvorrichtung 28 auf. Ein Aufbringen von Aluminium an der Oberfläche eines Glassubstrats bildet den Halbspiegel 29a und den Spiegelreflektor 29b. Der Halbspiegel 29a hat die Funktion, das einfallende Licht im Wesentlichen mit einer Rate von 1:1 zu reflektieren und zu transmittieren. Der Halbspiegel 29a ist positioniert, sodass die Reflexionsoberfläche desselben zu dem optischen Abschnitt 20 und der ersten Abtastvorrichtung 27 gewandt ist. Der Halbspiegel 29a reflektiert ungefähr eine Hälfte des Laserstrahls, die von dem optischen Abschnitt 20 zu der ersten Abtastvorrichtung 27 gestrahlt wird, und transmittiert ungefähr eine Hälfte des gleichen Laserstrahls zu dem Spiegelreflektor 29b. Der Spiegelreflektor 29b ist positioniert, sodass die Reflexionsoberfläche desselben zu dem Halbspiegel 29a und der zweiten Abtastvorrichtung 28 gewandt ist. Der Spiegelreflektor 29b reflektiert den Laserstrahl, der den Halbspiegel 29a durchdringt, zu der zweiten Abtastvorrichtung 28. Der Halbspiegel 29a und der Spiegelreflektor 29b teilen den Laserstrahl, der von dem Lichtquellenabschnitt 13 und dem optischen Abschnitt 20 gestrahlt wird, und strahlen den geteilten Laserstrahl zu den Abtastvorrichtungen 27 und 28.
Die erste Abtastvorrichtung 27 und die zweite Abtastvorrichtung 28 sind jeweils mit MEMS-Reflexionsoberflächen 27c und 28c versehen. Jede MEMS-Reflexionsoberfläche 27c, 28c enthält einen Metalldünnfilm, der durch Aufbringen von Aluminium gebildet ist. Die erste Abtastvorrichtung 27 ist positioniert, sodass die MEMS-Reflexionsoberfläche 27c dem Halbspiegel 29a und dem Schirm 30 zugewandt ist. Eine Drehungsachse 27a erstreckt sich vertikal. Eine Drehungsachse 27b erstreckt sich horizontal. Die Drehungsachsen 27a und 27b tragen die MEMS-Reflexionsoberfläche 27c, sodass die MEMS-Reflexionsoberfläche 27c zu einem Drehversatz um die Drehungsachsen 27a und 27b fähig ist. Die zweite Abtastvorrichtung 28 ist positioniert, sodass die MEMS-Reflexionsoberfläche 28c zu dem Spiegelreflektor 29b und dem Schirm 30 gewandt ist. Eine Drehungsachse 28a erstreckt sich vertikal. Eine Drehungsachse 28b erstreckt sich horizontal. Die Drehungsachsen 28a und 28b tragen die MEMS-Reflexionsoberfläche 28c, sodass die MEMS-Reflexionsoberfläche 28c zu einem Drehversatz um die Drehungsachsen 28a und 28b fähig ist. Ein Antriebsabschnitt ist für jede der Abtastvorrichtungen 27 und 28 vorgesehen und versetzt die MEMS-Reflexionsoberflächen 27c und 28c um die entsprechenden Drehungsachsen 27a, 27b, 28a und 28b basierend auf einem Antriebssignal von der Steuerung 11 drehungsmäßig. Der Laserstrahl, der an jeder der MEMS-Reflexionsoberflächen 27c und 28c reflektiert wird, zeichnet dadurch das Anzeigebild 71 auf der Abtastoberfläche 31. Die folgende Beschreibung nimmt an, dass die erste Abtastvorrichtung 27 den Laserstrahl L1 zu der Abtastoberfläche 31 strahlt und die zweite Abtastvorrichtung 28 den zweiten Laserstrahl L2 zu der Abtastoberfläche 31 strahlt.
Das Folgende beschreibt, wie der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2, die im Vorhergehenden beschrieben sind, eine ungleichmäßige Helligkeit des virtuellen Bilds 70 reduzieren. Das erste Thema beschreibt, warm das virtuelle Bild 70 des Anzeigebilds 71 eine ungleichmäßige Helligkeit verursacht.
Wie in 4 dargestellt ist, ist der Durchmesser des Lasers, der auf die Abtastoberfläche 31 strahlt, größer als ein Mikrospiegel 34. Der Schirm 30 hat die Abtastoberfläche 31, die ein Array von im Wesentlichen gleich geformten Mikrospiegeln 34 aufweist. Es sind benachbart konvex gekrümmte Abschnitte 32 gebildet, deren Normalenrichtungen einander entsprechen. Die Laserstrahlen, die zu der Abtastoberfläche 31 gestrahlt werden, werden dementsprechend teilweise reflektiert und in der gleichen Richtung von den benachbarten Mikrospiegeln 4 gebeugt. Die Laserstrahlen verstärken einander aufgrund der Interferenz, wenn eine Differenz ΔL eines optischen Wegs zwischen den Laserstrahlen, die in der gleichen Richtung reflektiert werden, die Bedingung einer Gleichung 1 im Folgenden erfüllt. ΔL = P × sin(2θ) = n × λ (Gleichung 1)
In Gleichung 1 ist P eine Teilung zwischen benachbarten Mikrospiegeln 34; θ ist ein Einfallswinkel des Laserstrahls; λ ist eine Wellenlänge des Laserstrahls; und n ist eine Ordnung. Die Abtastoberfläche 31 ist konfiguriert, um die Mikrospiegel 34 aufzuweisen, die im Wesentlichen mit der gleichen Teilung arraymäßig angeordnet sind. Wie in 6 dargestellt ist, erscheinen Abschnitte, in denen die Laserstrahlen aufgrund einer Interferenz verstärkt werden, in einem spezifizierten Intervall (siehe die durchgezogene Linie in 6) in der x-Achsen- und der y-Achsen-Richtung. Es sei vorausgesetzt, dass „a” ein Intervall zwischen Abschnitten ist, in denen die Laserstrahlen aufgrund einer Interferenz zwischen den Ordnungen der Laserstrahlen verstärkt werden. Ein Interferenzintervall „a” kann größer als der Durchmesser (ungefähr 2 Millimeter) der Pupille des Betrachters sein, wenn eine große Teilung P zwischen den benachbarten Mikrospiegeln 34 existiert. Ein Bewegen des Augenpunktes 61 lässt die Stärke des Lichts, das durch den Betrachter wahrgenommen wird, abhängig von Positionen des Augenpunktes 61 variieren.
Der erste Laserstrahl L1 und der zweite Laserstrahl L2 sind im genaueren Detail beschrieben. Wie in 5 dargestellt ist, schneidet eine Linie LAX1 einer ersten optischen Achse des ersten Laserstrahls L1 eine Linie LAX2 einer zweiten optischen Achse des zweiten Laserstrahls L2 in einem Winkel β. Es sei vorausgesetzt, dass „α” ein Winkel zwischen den Abschnitten ist, in denen die Laserstrahlen, die durch die konvex gekrümmten Abschnitte 32 gebeugt werden, aufgrund einer Interferenz zwischen den Ordnungen der Laserstrahlen verstärkt werden. Ein Schnittwinkel β, der durch die Linien LAX1 und LAX2 einer optischen Achse gebildet wird, unterscheidet sich dann von einem Interferenzwinkel α. Der Schnittwinkel β ist genauer gesagt vorzugsweise eingerichtet, um gleich dem Interferenzwinkel α multipliziert mit (m + Δ) zu sein, wobei m eine ganze Zahl ist, und Δ ein Wert ist, der von 1/3 bis 2/3 reicht. Das erste Ausführungsbeispiel richtet den Schnittwinkel β ein, um gleich dem Interferenzwinkel α multipliziert mit (m + 1/2) zu sein. Basierend auf der im Vorhergehenden erwähnten Bedingung weicht die Richtung (siehe die kurz gestrichelte Linie in 5), die durch den ersten Laserstrahl L1 aufgrund einer Interferenz verstärkt wird, ungefähr α/2 von der Richtung (siehe die lang gestrichelte Linie in 5), die durch den zweiten Laserstrahl L2 aufgrund einer Interferenz verstärkt wird, ab.
Das erste Ausführungsbeispiel richtet den Schnittwinkel β entlang der zx-Ebene ein. Wie in 6 dargestellt ist, weicht die Position (siehe die durchgezogene Linie in 6), die durch den ersten Laserstrahl L1 aufgrund einer Interferenz verstärkt wird, von der Position (siehe die lang gestrichelte Linie in 6), die durch den zweiten Laserstrahl aufgrund einer Interferenz verstärkt wird, mit einem Schnittabstand „b” entlang der x-Achsen-Richtung ab. Der Schnittabstand „b” ist ein Wert, der von dem Schnittwinkel β (siehe 5) abhängt. Das im Vorhergehenden erwähnte Interferenzintervall „a” ist ein Wert, der von dem Interferenzwinkel α (siehe 5) abhängt. Der Schnittwinkel β unterscheidet sich von dem Interferenzwinkel α. Der Schnittabstand „b” unterscheidet sich dementsprechend von dem Interferenzintervall „a”. Unter der Voraussetzung, dass der Schnittwinkel β auf (m + 1/2)α eingerichtet ist, befindet sich jede Position, die durch den zweiten Laserstrahl L2 aufgrund einer Interferenz verstärkt wird, zwischen Positionen, die durch den ersten Laserstrahl L1 aufgrund einer Interferenz verstärkt werden.
Unter Bezugnahme auf 7 beschreibt das Folgende im genaueren Detail das virtuelle Bild 70 des Anzeigebilds 71, das aus dem ersten Laserstrahl L1 und dem zweiten Laserstrahl L2, wie es soweit beschrieben ist, resultiert. Eine Interferenz des ersten Laserstrahls L1 verursacht einen punktförmigen hellen Abschnitt BP1 in dem virtuellen Bild 70. Wie im Teil A von 7 dargestellt ist, treten die hellen Abschnitte BP1 in einem zyklischen Muster in der x-Achsen- und der y-Achsen-Richtung auf. Eine Interferenz des zweiten Laserstrahls L2 verursacht andererseits einen punktförmigen hellen Abschnitt BP2. Wie es in Teil B von 7 dargestellt ist, treten die hellen Abschnitte BP2 ebenfalls in einem zyklischen Muster in der x-Achsen- und der y-Achsen-Richtung des virtuellen Bilds 70 auf. Der helle Abschnitt BP1, der aus dem ersten Laserstrahl L1 resultiert, weicht von dem hellen Abschnitt BP2, der aus dem zweiten Laserstrahl L2 resultiert, in der x-Achsen-Richtung ab. Wie in Teil C von 7 dargestellt ist, ermöglicht ein Überlappen des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2 miteinander, dass die ungleichmäßige Helligkeit, die durch eine Interferenz von einem Laserstrahl verursacht wird, die ungleichmäßige Helligkeit, die durch eine Interferenz des anderen Laserstrahls verursacht wird, ergänzt. Dies macht die Stärkenverteilung von Laserstrahlen, die den Augenkasten 60 (siehe Teil B von 1) erreichen, gleichmäßig. Ein Überlappen des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2 untereinander macht es möglich, eine ungleichmäßige Helligkeit des virtuellen Bilds 70 aufgrund einer Interferenz von Laserstrahlen zu reduzieren, während die einfache Konfiguration des Schirms 30 (siehe 3) beibehalten wird.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weicht zusätzlich die Position für eine Verstärkung durch den ersten Laserstrahl L1 aufgrund einer Interferenz sicher von der Position für eine Verstärkung durch den zweiten Laserstrahl L2 aufgrund einer Interferenz ab, da der Schnittwinkel β eingerichtet ist, um gleich dem Interferenzwinkel α multipliziert mit (m + Δ) zu sein. Es besteht eine sich erhöhende Sicherheit, dass die ungleichmäßige Helligkeit, die aus einem Laserstrahl resultiert, die ungleichmäßige Helligkeit von dem anderen Laserstrahl ergänzt.
Der Vergrößerungsprozentsatz des konkaven Spiegels 40 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist eingerichtet, um in der x-Achsen-Richtung größer als in der y-Achsen-Richtung zu sein, da das Augenkasten 60 horizontal lang ist. Aus diesem Grund tendiert das Interferenzintervall „a” dazu, in der x-Achsen-Richtung länger als in der y-Achsen-Richtung zu sein. Um sich diesem zu widmen, ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Schnittwinkel β entlang der zx-Ebene eingerichtet, um die hellen Abschnitte BP1 und BP2 der Laserstrahlen L1 und L2 in der x-Achsen-Richtung zu verschieben. Dies kann effektiv eine ungleichmäßige Helligkeit in dem virtuellen Bild 70 in der x-Achsen-Richtung reduzieren, wo die ungleichmäßige Helligkeit ohne Weiteres bemerkbar ist.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel teilen der Halbspiegel 29a und der Spiegelreflektor 29b Laserstrahlen, die von dem Lichtquellenabschnitt 13 und dem optischen Abschnitt 20 gestrahlt werden. Dies kann die Laserstrahlen L1 und L2 erzeugen, während verhindert wird, dass die Konfiguration des MEMS-Spiegelabschnitts 26 kompliziert ist. Es ist möglich, zu verhindern, dass die Konfiguration des MEMS-Spiegelabschnitts 26 sowie des Schirms 30 kompliziert ist, und dadurch möglich, weiter die Fähigkeit eines Reduzierens einer ungleichmäßigen Helligkeit in dem virtuellen Bild 70 bei der Head-Up-Anzeigevorrichtung 100 zu verbessern.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel können der Lichtquellenabschnitt 13 und der optische Abschnitt 20 zusammen einem Laserstrahlstrahlungsabschnitt (einer Laserstrahlstrahlungseinrichtung) entsprechen. Der Halbspiegel 29a und der Spiegelreflektor 29b können zusammen einem Teilungsabschnitt (einer Teilungseinrichtung) entsprechen. Die erste Abtasteinrichtung kann einem ersten Erzeugungsabschnitt (einer ersten Erzeugungseinrichtung) entsprechen. Die zweite Abtastvorrichtung 28 kann einem zweiten Erzeugungsabschnitt (einer zweiten Erzeugungseinrichtung) entsprechen. Der Schirm 30 kann einem Schirmglied entsprechen. Der Mikrospiegel 34 kann einem optischen Element entsprechen. Der konvex gekrümmte Abschnitt 32 kann einem gekrümmten Oberflächenabschnitt entsprechen. Der Augenkasten kann einem Sichtbereich entsprechen.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Das zweite Ausführungsbeispiel, das in 8 und 9 dargestellt ist, ist eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels. Wie in 8 dargestellt ist, weist ein MEMS-Spiegelabschnitt 226 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel Halbspiegel 29a und 229a, den Spiegelreflektor 29b, die erste Abtastvorrichtung 26, die zweite Abtastvorrichtung 28 und eine dritte Abtastvorrichtung 227 auf. Der Halbspiegel 29a reflektiert ungefähr ein Drittel eines Laserstrahls, der von dem optischen Abschnitt 20 zu der ersten Abtastvorrichtung 27 gestrahlt wird, und transmittiert den Rest, das heißt ungefähr zwei Drittel des Laserstrahls, zu dem Halbspiegel 229a. Der Halbspiegel 229a ist konfiguriert, um im Wesentlichen gleich dem Halbspiegel 29a zu sein, und ist platziert, sodass die Reflexionsoberfläche zu dem Spiegel 29a und der dritten Abtastvorrichtung 227 gewandt ist. Der Halbspiegel 229a reflektiert ungefähr eine Hälfte des Laserstrahls, der den Halbspiegel 29a zu der dritten Abtastvorrichtung 227 durchdringt, und transmittiert den Rest, das heißt ungefähr eine Hälfte des Laserstrahls, zu dem Spiegelreflektor 29b. Die Halbspiegel 29a und 229a und der Spiegelreflektor 29b, die im Vorhergehenden beschrieben sind, teilen den Laserstrahl, der von dem Lichtquellenabschnitt 13 und dem optischen Anschnitt 20 gestrahlt wird, und strahlen den Laserstrahl zu den Abtastvorrichtungen 27, 28 und 227.
Die dritte Abtastvorrichtung 227 ist konfiguriert, um im Wesentlichen gleich der ersten und der zweiten Abtastvorrichtung 27 und 28 zu sein. Die dritte Abtastvorrichtung 227 ist durch eine sich vertikal erstreckende Drehungsachse und eine sich horizontal erstreckende Drehungsachse getragen und weist eine MEMS-Reflexionsoberfläche 227c auf, die zu einem Drehversatz um die Drehungsachsen fähig ist. Die dritte Abtastvorrichtung 227 ist platziert, sodass die Reflexionsoberfläche 227c zu dem Halbspiegel 229a und dem Schirm 30 gewandt ist. Die dritte Abtastvorrichtung 227 ist positioniert, um von der Ebene abzuweichen, die die Linie LAX1 der ersten optischen Achse und die Linie LAX2 der zweiten optischen Achse enthält. Die dritte Abtastvorrichtung 227 strahlt einen Laserstrahl (auf den im Folgenden als ein „dritter Laserstrahl L3” Bezug genommen ist) zu der Abtastoberfläche 31. Der dritte Laserstrahl L3 wird aus einer zu den Richtungen des ersten Laserstrahls L1 und des zweiten Laserstrahls L2 unterschiedlichen Richtung gestrahlt. Jeder der Laserstrahlen L1 bis L3, die an den MEMS-Reflexionsoberflächen 28c, 28c und 227 reflektiert werden, zeichnet dadurch das Anzeigebild 71 auf der Abtastoberfläche 31.
Bei der im Vorhergehenden erwähnten Konfiguration wird der Schnittwinkel β1 zwischen der Linie LAX1 der ersten optischen Achse des ersten Laserstrahls L1 und der Linie LAX2 der zweiten optischen Achse des zweiten Laserstrahls L2 angenommen. Ein Schnittwinkel β2 wird zwischen der Linie LAX2 der zweiten optischen Achse des zweiten Laserstrahls L2 und einer Linie LAX3 einer dritten optischen Achse des dritten Laserstrahls L3 angenommen. Ein Schnittwinkel β3 wird zwischen der Linie LAX3 der dritten optischen Achse des dritten Laserstrahls L3 und der Linie LAX1 der ersten optischen Achse des ersten Laserstrahls L1 angenommen. Ähnlich zu β gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Schnittwinkel β1 entlang der zx-Ebene eingerichtet. Sich unterscheidend von dem Schnittwinkel β1 sind die Schnittwinkel β2 und β3 auf einer Ebene, die die die zx-Ebene schneidet, eingerichtet. Die Ebene, um den Schnittwinkel β2 einzurichten, schneidet die Ebene, um den Schnittwinkel β3 einzurichten.
Unter Bezugnahme auf 9 beschreibt das Folgende im genaueren Detail das virtuelle Bild 70 des Anzeigebilds 71, das aus den Laserstrahlen L1 bis L3, die soweit beschrieben sind, resultiert. Wie in Teil C von 9 dargestellt ist, verursacht eine Interferenz des dritten Laserstrahls L3 einen punktförmigen hellen Abschnitt BP3 ähnlich zu den hellen Abschnitten BP1 und BP2 aufgrund der ersten und zweiten Laserstrahlen L1 und L2, die in Teilen A und B von 9 dargestellt sind. Die hellen Abschnitte BP3 treten ferner in der x-Achsen- und der y-Achsen-Richtung des virtuellen Bilds 70 in einem zyklischen Muster auf. Wie in den Teilen A und B von 9 dargestellt ist, weichen die hellen Abschnitte BP1 und BP2, die aus den ersten und zweiten Laserstrahlen L1 und L2 resultieren, in der x-Achsen-Richtung ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel voneinander ab. Der helle Abschnitt BP3, der aus dem dritten Laserstrahl L3 resultiert, der in Teil C von 9 dargestellt ist, weicht von den hellen Abschnitten BP1 und BP2, die in den Teilen A und B von 9 dargestellt sind, in der x-Achsen-Richtung bzw. der y-Achsen-Richtung ab. Wie in Teil D von 9 dargestellt ist, platziert ein Überlappen der Laserstrahlen L1 bis L3 den hellen Abschnitt BP3 zwischen einem Paar von benachbarten hellen Abschnitten BP1 in der y-Achsen-Richtung und zwischen benachbarten hellen Abschnitten BP1 und BP2 in der x-Achsen-Richtung.
Ein arraymäßiges Anordnen der hellen Abschnitte BP1 bis BP3 ermöglicht, dass sich ungleichmäßige Helligkeiten, die durch eine Interferenz der Laserstrahlen L1 bis L3 verursacht werden, untereinander ergänzen. Dies macht die Stärkenverteilung von Laserstrahlen, die den Augenkasten 60 (siehe Teil B von 1) erreichen, gleichmäßig. Das zweite Ausführungsbeispiel kann dementsprechend ebenfalls eine ungleichmäßige Helligkeit des virtuellen Bilds 70 reduzieren, während die einfache Konfiguration des Schirms 30 beibehalten wird (siehe 3).
Das zweite Ausführungsbeispiel lässt zusätzlich die dritte Abtastvorrichtung 227 von der Ebene, die die Linien LAX1 und LAX2 der ersten und der zweiten optischen Achse enthält, abweichen. Der helle Abschnitt BP3, der aus dem dritten Laserstrahl L3 resultiert, kann dadurch von den hellen Abschnitten BP1 und BP2, die aus den ersten und zweiten Laserstrahlen L1 und L2 resultieren, in der y-Achsen-Richtung abweichen. Der helle Abschnitt BP3, der aus dem dritten Laserstrahl L3 resultiert, ist an einer Position platziert, bei der lediglich ein Überlappen der ersten und zweiten Laserstrahlen L1 und L2 die Helligkeit als dafür anfällig hinterlässt, unzureichend zu sein. Dies kann eine ungleichmäßige Helligkeit in dem virtuellen Bild 70 weiter reduzieren.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel können die Halbspiegel 29a und 229a und der Spiegelreflektor 29b zusammen einem Teilungsabschnitt (einer Teilungseinrichtung) entsprechen. Die dritte Abtasteinrichtung 227 kann einem dritten Erzeugungsabschnitt entsprechen.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Das dritte Ausführungsbeispiel, das in den 10 bis 14 dargestellt ist, ist eine andere Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels. Bei einer Laserabtastvorrichtung 310, die in 10 dargestellt ist, weist ein MEMS-Spiegelabschnitt 326 eine horizontale Abtastvorrichtung 327 und eine vertikale Abtastvorrichtung 328, die mit der Steuerung 11 verbunden sind, auf. Die horizontale Abtastvorrichtung 327 und die vertikale Abtastvorrichtung 328 sind mit Drehungsachsen 327a und 328a und MEMS-Reflexionsoberflächen 327b bzw. 328b versehen. Die MEMS-Reflexionsoberflächen 327b und 328b enthalten jeweils einen Metalldünnfilm, der durch Aufbringen von Aluminium gebildet ist.
Die horizontale Abtastvorrichtung 327 ist platziert, sodass die Reflexionsoberfläche 327b dem optischen Abschnitt 20 und der vertikalen Abtastvorrichtung 328 zugewandt ist. Basierend auf einem Antriebssignal von der Steuerung 11 versetzt die horizontale Abtastvorrichtung 327 die MEMS-Reflexionsoberfläche 327b drehend um die Drehungsachse 327a. Die vertikale Abtastvorrichtung 328 ist platziert, sodass die MEMS-Reflexionsoberfläche 328b der MEMS-Reflexionsoberfläche 327b der horizontalen Abtastvorrichtung 327 und einem Schirm 330 zugewandt ist. Basierend auf einem Antriebssignal von der Steuerung 11 versetzt die vertikale Abtastvorrichtung 328 drehend die MEMS-Reflexionsoberfläche 328b um die Drehungsachse 328a. Der Drehversatz der MEMS-Reflexionsoberflächen 327b und 328b steuert Richtungen des Laserstrahls, der an den Reflexionsoberflächen 327b und 328b, wie es durch die Abtastlinie SL dargestellt ist, reflektiert wird.
Der Schirm 330 stellt einen transmissiven Schirm, der aus Glas hergestellt ist, dar. Wie in 13 dargestellt ist, liefert der Schirm 330 ein sogenanntes Mikrolinsenarray, das mehrere feine Mikrolinsen 334 aufweist, die im Wesentlichen in regelmäßigen Intervallen in einer x-Achsen- und einer y-Achsen-Richtung arraymäßig angeordnet sind. Jede Mikrolinse 334 weist einen konvex gekrümmten Abschnitt 332 auf. Der konvex gekrümmte Abschnitt 332 ist gekrümmt, um einen Laserstrahl zu der Reflexionsoberfläche 41 (siehe Teil A von 1) zu transmittieren und zu beugen und den Laserstrahl zu dem Augenkasten 60 (siehe Teil B von 1) zu verbreitern. Eine Abtastoberfläche 331 des Schirms 330 ist gebildet, um ein Array von konvex gekrümmten Abschnitten 332 aufzuweisen, und ist zu dem MEMS-Spiegelabschnitt 326 gewandt (siehe 10).
Eine Head-Up-Anzeigevorrichtung 300, die in 10 dargestellt ist, weist ein Keilprisma 351 und eine Drehungseinrichtung 353 auf, um Laserstrahlen, die zu der Abtastoberfläche 331 aus mehreren Richtungen, wie die ersten und zweiten Laserstrahlen L1 und L2 (siehe 5) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, gestrahlt werden, zu erzeugen. Wie in 11 und 12 dargestellt ist, ist das Keilprisma 351 ein scheibenartiges transmissives Glied, das aus Glas hergestellt ist. Das Keilprisma 351 ist zwischen dem MEMS-Spiegelabschnitt 326 und dem Schirm 330 positioniert und ausgerichtet, sodass die Mittelachsenrichtung einer Linie LAXi einer Einfallslichtachse eines Laserstrahls, der von dem MEMS-Spiegelabschnitt 326 zu dem Schirm 330 reflektiert wird, folgt. Das Keilprisma 351 ist durch ein Gestell (nicht gezeigt) der Head-Up-Anzeigevorrichtung 300 (siehe 10) in einer Umfangsrichtung drehbar getragen. Das Keilprisma 351 hat eine obere Oberfläche 352a und eine untere Oberfläche 352b. Die obere Oberfläche 352a ist positioniert, um gegen eine orthogonale Ebene, die senkrecht zu der Linie LAXi der Einfallslichtachse ist, geneigt zu sein, und bricht einen Laserstrahl. Die untere Oberfläche 352b ist entlang der orthogonalen Ebene, die senkrecht zu der Linie LAXi der Einfallslichtachse und der xy-Ebene des Schirms 330 ist, positioniert. Ein Winkel zwischen der unteren Oberfläche 352b und der oberen Oberfläche 352a entspricht einem Scheitelwinkel γ, der in 12 dargestellt ist. Das Keilprisma 351 verwendet die obere Oberfläche 352a und die untere Oberfläche 352b, um einen Laserstrahl, der von dem MEMS-Spiegelabschnitt 326 gestrahlt wird, zu dem Schirm 330 abzulenken.
Die Drehungseinrichtung 353, die in 10 dargestellt ist, weist eine Betätigungsvorrichtung 354 und einen Antriebsabschnitt 355 auf. Die Betätigungsvorrichtung 354 ist mit der Steuerung 11 verbunden und dreht basierend auf einem Antriebssignal von der Steuerung 11 eine Ausgangsachse. Der Antriebsabschnitt 355 dreht sich zusammen mit der Ausgangsachse der Betätigungsvorrichtung 354, um die Ausgangsachsendrehung zu dem Keilprisma 351 zu übertragen. Die Drehungseinrichtung 353 dreht das Keilprisma 351 mit einer Drehungsgeschwindigkeit von 30 Umdrehungen pro Sekunde oder mehr. Dies variiert kontinuierlich die Ausrichtung der oberen Oberfläche 352a (siehe 12) des Keilprismas 351. Wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, variiert die Drehungseinrichtung 353 kontinuierlich die Ablenkungswinkelrichtung, um einen Laserstrahl, der von dem Keilprisma 351 gestrahlt wird, und schließlich die Ausrichtung einer Linie LAXo einer Ausfallslichtachse (siehe 12) mit einem Zeitablauf abzulenken. Die Drehungseinrichtung 353 und das Keilprisma 351 arbeiten zusammen, um Laserstrahlen zu erzeugen, die in Richtungen der Laserstrahlen, die zu der Abtastoberfläche 331 gestrahlt werden, mit der Zeit variieren.
Für beschreibende Zwecke sei ein Ablenkungswinkel ε zwischen der Linie LAXi der Einfallslichtachse und der Linie LAXo der Ausfallslichtachse, wie in 12 dargestellt ist, vorausgesetzt. Der Ablenkungswinkel ε ist dann ungefähr gleich einem ganzzahligen Vielfachen des Scheitelwinkels γ des Keilprismas 351. Ein Verdoppeln des Ablenkungswinkels ε ist konfiguriert, um sich von dem Interferenzwinkel α (siehe 5) zu unterscheiden. Der Ablenkungswinkel ε ist genauer gesagt vorzugsweise eingerichtet, um gleich dem Interferenzwinkel α multipliziert mit {(m + Δ)72} zu sein, wobei m eine ganze Zahl ist, und Δ ein Wert ist, der von 1/3 bis 2/3 reicht. Das dritte Ausführungsbeispiel richtet den Ablenkungswinkel ε ein, um gleich dem Interferenzwinkel α multipliziert mit {(m + 1/2)/2} zu sein. Die Richtung eines Laserstrahls, der aufgrund einer Interferenz zu verstärken ist, variiert zeitlich kontinuierlich um die Linie LAXi der Einfallslichtachse mit einer Amplitude eines Ablenkungswinkels ε.
Gemäß der im Vorhergehenden erwähnten Konfiguration verursacht eine Interferenz des Laserstrahls einen punktförmigen hellen Abschnitt BP, wie es in 13 und 14 dargestellt ist. Der helle Abschnitt BP bewegt sich zyklisch, während eine kreisförmige Bewegungsbahn, deren Ablenkungsradius „e” ist, gezeichnet wird. Ein Ablenkungsradius „e” hängt von dem Ablenkungswinkel ε (siehe 12) ab. Der Ablenkungsradius „e” ist ungefähr ein Viertel des Interferenzintervalls „a”, das von dem Interferenzwinkel α abhängt.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, das bis hier beschrieben ist, verstärken Laserstrahlen einander aufgrund einer Interferenz an dem hellen Abschnitt BP, der einen Umlauf der kreisförmigen Bewegungsbahn in einem Dreißigstel einer Sekunde macht. Der helle Abschnitt BP wird in einer Zeit bewegt, die zu kurz ist, um durch den Betrachter wahrgenommen zu werden. Der Betrachter nimmt das virtuelle Bild 70 des Anzeigebilds 71 so wahr, als ob das virtuelle Bild 70 aus überlappenden Laserstrahlen, die aus mehreren Richtungen gestrahlt werden, hergestellt würde. Ungleichmäßige Helligkeiten, die aus einer Interferenz von Laserstrahlen resultieren, bewegen sich, um einander zu ergänzen und dadurch die Stärkenverteilungen der Laserstrahlen, die das Augenkasten 60 (siehe Teil B von 1) erreichen, gleichmäßig zu machen. Das dritte Ausführungsbeispiel kann dementsprechend ferner eine ungleichmäßige Helligkeit des virtuellen Bilds 70, die aus einer Interferenz von Laserstrahlen resultiert, reduzieren, während die einfache Konfiguration des Schirms 330 (siehe 13) beibehalten wird.
Das dritte Ausführungsbeispiel richtet zusätzlich den Ablenkungswinkel ε ein, um gleich dem Interferenzwinkel α multipliziert mit {(m + Δ)/2} zu sein. Als ein Resultat überlappt die Bewegungsbahn eines sich bewegenden hellen Abschnitts BP nicht Bewegungsbahnen der anderen benachbarten hellen Abschnitte BP. Ungleichmäßige Helligkeiten, die aus einer Interferenz von Laserstrahlen resultieren, bewegen sich, um einander effektiver zu ergänzen. Dies verbessert weiter den Effekt eines Reduzierens einer ungleichmäßigen Helligkeit in dem virtuellen Bild 70.
Das dritte Ausführungsbeispiel dreht das Keilprisma 351 mit einer Drehungsgeschwindigkeit von 30 Umdrehungen pro Sekunde oder mehr. Der Betrachter kann nicht tatsächlich die Bewegung eines hellen Abschnitts BP wahrnehmen. Es ist daher möglich, den Effekt eines Bewegens von ungleichmäßigen Helligkeiten, die aus einer Interferenz von Laserstrahlen resultieren, zuverlässig zu liefern, um einander effektiver zu ergänzen. Dies kann die Sicherheit eines Lieferns des Effekts eines Reduzierens einer ungleichmäßigen Helligkeit in dem virtuellen Bild 70 erhöhen.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel kann die Laserabtastvorrichtung 310 einem Laserstrahlungsabschnitt (einer Laserstrahlungseinrichtung) entsprechen. Der Schirm 330 kann einem Schirmglied entsprechen. Die Mikrolinse 334 kann einem optischen Element entsprechen. Der konvex gekrümmte Abschnitt 332 kann einem gekrümmten Oberflächenabschnitt entsprechen. Das Keilprisma 351 kann einem Ablenkungsabschnitt (einer Ablenkungseinrichtung) entsprechen. Die Drehungseinrichtung 353 kann einem Variationsabschnitt (einer Variationseinrichtung) entsprechen. Das Keilprisma 351 und die Drehungseinrichtung 353 können zusammen einem ersten Erzeugungsabschnitt (einer ersten Erzeugungseinrichtung) und einem zweiten Erzeugungsabschnitt (einer zweiten Erzeugungseinrichtung) entsprechen. Die obere Oberfläche 352a kann einer brechenden Oberfläche entsprechen.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Das vierte Ausführungsbeispiel, das in 15 bis 17 dargestellt ist, ist noch eine andere Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels. Eine Head-Up-Anzeigevorrichtung 400, die in 15 dargestellt ist, weist den MEMS-Spiegelabschnitt 326, der im Wesentlichen gleich dem dritten Ausführungsbeispiel ist, auf. Die Head-Up-Anzeigevorrichtung 400 weist einen sich hin und her bewegenden Schirm 430 und eine hin und her bewegende Einrichtung 453 auf, um Laserstrahlen, die zu der Abtastoberfläche 331 aus mehreren Richtungen, wie der erste und der zweite Laserstrahl L1 und L2 (siehe 5) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, gestrahlt werden, zu erzeugen. Der sich hin und her bewegende Schirm 430 ist ähnlich zu dem Schirm 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (siehe 2) ein reflektierender Schirm. Das Gestell (nicht gezeigt) trägt den sich hin und her bewegenden Schirm 430 in der Mitte desselben in der x-Achsen-Richtung, sodass beide Enden in der x-Achsen-Richtung zu einem Versatz in der z-Achsen-Richtung fähig sind.
Die hin und her bewegende Einrichtung 453 weist eine Betätigungsvorrichtung 454 auf. Die Betätigungsvorrichtung 454 ist mit der Steuerung 11 verbunden und vibriert den sich hin und her bewegenden Schirm 430 basierend auf einem Antriebssignal von der Steuerung 11. Der sich hin und her bewegende Schirm 430 vibriert dadurch um die Mitte in der x-Achsen-Richtung, das heißt in der y-Achsen-Richtung, um die Abtastoberfläche 31 hin und her zu bewegen. Die Betätigungsvorrichtung 454 bewegt die Abtastoberfläche 31 mit einer Geschwindigkeit eines hin und her Bewegens von 30 Malen oder mehr hin und her.
Wie in 16 dargestellt ist, ist zwischen der Abtastoberfläche 31 und der Linie LAXi der Einfallslichtachse eines Laserstrahls, der von dem MEMS-Spiegelabschnitt 326 gestrahlt wird, ein Einfallswinkel θin gebildet. Der Einfallswinkel θin variiert kontinuierlich mit der Zeit. Die Laserabtastvorrichtung 310 und die hin und her bewegende Einrichtung 453, die in 15 dargestellt sind, variieren zusammen zeitlich Richtungen eines Laserstrahls, der zu der Abtastoberfläche 31 gestrahlt wird.
Wie in 16 dargestellt ist, stellt ein Amplitudenwinkel ζ eine Ablenkungsbreite in der normalen Richtung, die auf der Abtastoberfläche 31 des geneigten sich hin und her bewegenden Schirms 430 auftritt, dar. Der Amplitudenwinkel ζ ist zweimal der Winkel einer Vibration, die durch die Betätigungsvorrichtung 454 (siehe 15) an den sich hin und her bewegenden Schirm 430 angelegt wird. Der Amplitudenwinkel ζ unterscheidet sich zusätzlich von dem Interferenzwinkel α (siehe 5). Der Amplitudenwinkel ζ ist genauer gesagt vorzugsweise eingerichtet, um gleich dem Interferenzwinkel α multipliziert mit (m + Δ) zu sein, wobei m eine ganze Zahl ist, und Δ ein Wert ist, der von 1/3 bis 2/3 reicht. Das vierte Ausführungsbeispiel richtet den Amplitudenwinkel ζ ein, um gleich dem Interferenzwinkel α multipliziert mit (m + 1/2) zu sein.
Gemäß der im Vorhergehenden erwähnten Konfiguration, wie sie in 17 dargestellt ist, verursacht eine Interferenz von Laserstrahlen den punktförmigen hellen Abschnitt BP auf dem virtuellen Bild 70. Der helle Abschnitt BP wiederholt die Bewegung in Intervallen einer Vibrationsbreite w entlang der x-Achsen-Richtung. Eine Vibrationsbreite w hängt von dem Amplitudenwinkel ζ ab. Die Vibrationsbreite w ist ungefähr eine Hälfte eines Interferenzintervalls „a”, das von dem Interferenzwinkel α abhängt.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, wie es bis hier beschrieben ist, verstärken Laserstrahlen aufgrund einer Interferenz an dem hellen Abschnitt BP, der mit 1/30 Sekunden entlang der x-Achsen-Richtung vibriert, einander. Der helle Abschnitt BP wird in einer zu kurzen Zeit bewegt, um durch den Betrachter wahrgenommen zu werden. Der Betrachter nimmt das virtuelle Bild 70 des Anzeigebilds 71 so wahr, als ob das virtuelle Bild 70 aus überlappenden Laserstrahlen, die aus mehreren Richtungen gestrahlt werden, hergestellt wird. Ungleichmäßige Helligkeiten, die aus einer Interferenz von Laserstrahlen resultieren, werden bewegt, um einander zu ergänzen, und dadurch erreichen gleichmäßige Stärkenverteilungen der Laserstrahlen den Augenkasten 60 (siehe Teil B von 1). Das vierte Ausführungsbeispiel kann dementsprechend ebenfalls eine ungleichmäßige Helligkeit des virtuellen Bilds 70 reduzieren, die aus einer Interferenz von Laserstrahlen resultiert, während die einfache Konfiguration des sich hin und her bewegenden Schirms 430 auf der Abtastoberfläche 31 beibehalten wird.
Das vierte Ausführungsbeispiel richtet den Amplitudenwinkel ζ ein, um gleich dem Interferenzwinkel α multipliziert mit (m + Δ) zu sein. Als ein Resultat überlappt die Bewegungsbahn eines sich bewegenden hellen Abschnitts BP nicht die Bewegungsbahnen der anderen benachbarten hellen Abschnitte BP. Ungleichmäßige Helligkeiten, die aus einer Interferenz von Laserstrahlen resultieren, bewegen sich, um einander effektiver zu ergänzen. Dies verbessert weiter den Effekt eines Reduzierens einer ungleichmäßigen Helligkeit in dem virtuellen Bild 70.
Das vierte Ausführungsbeispiel bewegt den sich hin und her bewegenden Schirm 430 mit einer Geschwindigkeit von 30 Malen pro Sekunde oder mehr hin und her. Der Betrachter kann nicht tatsächlich die Bewegung eines hellen Abschnitts BP wahrnehmen. Es ist daher möglich, den Effekt eines Bewegens von ungleichmäßigen Helligkeiten, die aus einer Interferenz von Laserstrahlen resultieren, zuverlässig zu liefern, um effektiver einander zu ergänzen. Dies kann die Sicherheit eines Lieferns des Effekts eines Reduzierens einer ungleichmäßigen Helligkeit in dem virtuellen Bild 70 erhöhen.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel kann der sich hin und her bewegende Schirm 430 einem Schirmglied entsprechen. Die hin und her bewegende Einrichtung 453 kann einem Variationsabschnitt (einer Variationseinrichtung) entsprechen. Die Abtastvorrichtung 310 und die hin und her bewegende Einrichtung 453 können zusammen einem ersten Erzeugungsabschnitt (einer ersten Erzeugungseinrichtung) und einem zweiten Erzeugungsabschnitt (einer zweiten Erzeugungseinrichtung) entsprechen.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Obwohl mehrere Ausführungsbeispiele beschrieben sind, sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung nicht auf die im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispiele begrenzt, können jedoch verschiedene Ausführungsbeispiele und Kombinationen aufweisen.
Gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen werden zwei oder drei Laserstrahlen aus Richtungen, die sich voneinander unterscheiden, zu der Abtastoberfläche 31 gestrahlt. Es können vier oder mehr Laserstrahlen, die zu der Abtastoberfläche zu strahlen sind, vorgesehen sein. Es ist vorzuziehen, Richtungen eines Strahlens von vier oder mehr Laserstrahlen zu der Abtastoberfläche einzurichten, sodass die gleiche Ebene nicht Linien einer optischen Achse von irgendwelchen von zwei oder mehr Laserstrahlen enthält. Das erste und das zweite Ausführungsbeispiel verwenden den Halbspiegel 29a, um einen Laserstrahl, der von dem Lichtquellenabschnitt 13 und dem optischen Abschnitt 20 gestrahlt wird, zu teilen und dadurch mehrere Laserstrahlen zu erzeugen. Mehrere Lichtquellenabschnitte und optische Abschnitte können jedoch verwendet werden, um mehrere Laserstrahlen zu erzeugen.
Die im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispiele verwenden das Mikrospiegelarray oder das Mikrolinsenarray als ein Schirmglied. Das Mikrospiegelarray oder das Mikrolinsenarray liefert ein Array von Mikrospiegeln oder Mikrolinsen, die jeweils eine rechtwinklige Öffnung, die dem konvex gekrümmten Abschnitt entspricht, bilden. Das gitterartige Array kann durch ein sogenanntes hexagonales dichtes Array, das heißt ein Array von optischen Elementen, von denen jedes eine hexagonale Öffnung bildet, ersetzt sein.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht das Keilprisma 351 einem Ablenkungsabschnitt (einer Ablenkungseinrichtung). Das Keilprisma 351 kann jedoch durch eine Prismenplatte, ein Beugungsgitter oder ein Hologrammgitter als der Ablenkungsabschnitt (die Ablenkungseinrichtung) ersetzt sein.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel bewegt sich der hin und her bewegende Schirm 430 in der Mitte der x-Achsen-Richtung als ein tragender Punkt hin und her. Die Mitte zum hin und her Bewegen kann jedoch wie benötigt geändert sein. Der sich hin und her bewegende Schirm kann beispielsweise mit einem tragenden Punkt zum hin und her Bewegen auf der Peripherie der x-Achsen-Richtung versehen sein. Das vierte Ausführungsbeispiel liefert die hin und her bewegende Achse entlang der y-Achsen-Richtung. Der sich hin und her bewegende Schirm vibriert daher so, dass der helle Abschnitt BP entlang der x-Achsen-Richtung pendelt. Es kann vorgezogen werden, den hellen Abschnitt BP entlang der längeren Richtung des Augenkastens 60 zu bewegen. Der sich hin und her bewegende Schirm kann jedoch mit der hin und her bewegenden Achse entlang der x-Achsen-Richtung versehen sein, sodass der helle Abschnitt BP entlang der y-Achsen-Richtung pendelt. Der helle Abschnitt BP kann ferner in einer Richtung, die gegen die x-Achse und die y-Achse geneigt ist, pendeln.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel dreht sich das Keilprisma mit einer Drehungsgeschwindigkeit von 30 Umdrehungen pro Sekunde oder mehr. Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel bewegt sich der sich hin und her bewegende Schirm mit einer Geschwindigkeit eines hin und her Bewegens von 30-Malen pro Sekunde oder mehr hin und her. Die Drehungsgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit eines sich hin und her Bewegens können vorzugsweise spezifiziert sein, um ungefähr eine halbe Rahmenrate (ungefähr 60 Rahmen pro Sekunde) für ein Anzeigebild, das auf die Abtastoberfläche gezeichnet wird, zu überschreiten.
Die im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispiele beschreiben Beispiele der Head-Up-Anzeigevorrichtung, die an einem Fahrzeug angebracht ist und das Anzeigebild 71 auf die Windschutzscheibe 90 projiziert. Die vorliegende Offenbarung ist auf verschiedene Head-Up-Anzeigevorrichtungen, die an verschiedenen Transportvorrichtungen angebracht sind und einem Betrachter ermöglichen, das virtuelle Bild 70 des Anzeigebilds 71 zu betrachten, anwendbar.
In den beigefügten Zeichnungen bezeichnet α einen Interferenzwinkel. β, β1, β2 und β3 bezeichnen jeweils einen Schnittwinkel. ε bezeichnet einen Ablenkungswinkel. ζ bezeichnet einen Amplitudenwinkel. θin bezeichnet einen Einfallswinkel. L1 bezeichnet einen ersten Laserstrahl. L2 bezeichnet einen zweiten Laserstrahl. L3 bezeichnet einen dritten Laserstrahl. LAX1 bezeichnet eine Linie einer ersten optischen Achse. LAX2 bezeichnet eine Linie einer zweiten optischen Achse. LAX3 bezeichnet eine Linie einer dritten optischen Achse. LAXi bezeichnet eine Linie einer Einfallslichtachse. LAXo bezeichnet eine Linie einer Ausfallslichtachse. 310 bezeichnet eine Laserabtastvorrichtung (ein Beispiel eines ersten Erzeugungsabschnitts (einer ersten Erzeugungseinrichtung), eines zweiten Erzeugungsabschnitts (einer zweiten Erzeugungseinrichtung) oder eines Laserstrahlstrahlungsabschnitts (einer Laserstrahlstrahlungseinrichtung)), 13 bezeichnet einen Lichtquellenabschnitt (ein Beispiel eines Laserstrahlstrahlungsabschnitts (einer Laserstrahlstrahlungseinrichtung)). 20 bezeichnet einen optischen Abschnitt (ein Beispiel eines Laserstrahlstrahlungsabschnitts (einer Laserstrahlstrahlungseinrichtung)). 27vorrichtung bezeichnet eine erste Abtast (ein Beispiel eines ersten Erzeugungsabschnitts (einer ersten Erzeugungseinrichtung)). 28 bezeichnet eine zweite Abtastvorrichtung (ein Beispiel eines zweiten Erzeugungsabschnitts (einer zweiten Erzeugungseinrichtung)). 29a und 229a bezeichnen jeweils einen Halbspiegel (ein Beispiel eines Teilungsabschnitts (einer Teilungseinrichtung)). 29b bezeichnet einen Spiegelreflektor (ein Beispiel eines Teilungsabschnitts (einer Teilungseinrichtung)). 227 bezeichnet eine dritte Abtastvorrichtung (ein Beispiel eines dritten Erzeugungsabschnitts (einer dritten Erzeugungseinrichtung)). 30 und 330 bezeichnen jeweils einen Schirm (ein Beispiel eines Schirmglieds). 430 bezeichnet einen sich hin und her bewegenden Schirm (ein Beispiel eines Schirmglieds). 31 und 331 bezeichnen jeweils eine Abtastoberfläche. 32 bezeichnet einen konvex gekrümmten Abschnitt (ein Beispiel eines gekrümmten Oberflächenabschnitts). 34 bezeichnet einen Mikrospiegel (ein Beispiel eines optischen Elements). 334 bezeichnet eine Mikrolinse (ein Beispiel eines optischen Elements). 351 bezeichnet ein Keilprisma (ein Beispiel eines ersten Erzeugungsabschnitts (einer ersten Erzeugungseinrichtung), eines zweiten Erzeugungsabschnitts (einer zweiten Erzeugungseinrichtung) oder eines Ablenkungsabschnitts (einer Ablenkungseinrichtung)). 352a bezeichnet eine obere Oberfläche (ein Beispiel einer brechenden Oberfläche). 353 bezeichnet eine Drehungseinrichtung (ein Beispiel eines ersten Erzeugungsabschnitts (einer ersten Erzeugungseinrichtung), eines zweiten Erzeugungsabschnitts (einer zweiten Erzeugungseinrichtung) oder eines Variationsabschnitts (einer Variationseinrichtung)). 453 bezeichnet eine hin und her bewegende Einrichtung (ein Beispiel eines ersten Erzeugungsabschnitts (einer ersten Erzeugungseinrichtung), eines zweiten Erzeugungsabschnitts (einer zweiten Erzeugungseinrichtung) oder eines Variationsabschnitts (einer Variationseinrichtung)). 60 bezeichnet ein Augenkasten (ein Beispiel eines Sichtbereichs). 70 bezeichnet ein virtuelles Bild. 71 bezeichnet ein Anzeigebild. 100, 300 und 400 bezeichnen jeweils eine Head-Up-Anzeigevorrichtung.
Die Ausführungsbeispiele, die Konfigurationen und die Modi der vorliegenden Offenbarung, wie sie beschrieben sind, sind nicht auf die im Vorhergehenden erwähnten begrenzt. Der Schutzbereich der Ausführungsbeispiele, der Konfigurationen und der Modi der Offenbarung deckt beispielsweise ferner Ausführungsbeispiele, Konfigurationen und Modi ab, die aus einem geeigneten Kombinieren der offenbarten technischen Aspekte mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen, Konfigurationen und Modi resultieren.

Claims

Head-Up-Anzeigevorrichtung, die ein virtuelles Bild (70) eines Anzeigebilds (71), das von einem vorbestimmten Sichtbereich (60) sichtbar ist, durch Projizieren des Anzeigebilds, das durch Abtasten eines Laserstrahls auf einer Abtastoberfläche (31, 331) gezeichnet wird, herstellt, wobei die Head-Up-Anzeigevorrichtung folgende Merkmale aufweist: ein Schirmglied (30, 330, 430), das mit einer Mehrzahl von optischen Elementen (34, 334) versehen ist, von denen jedes einen gekrümmten Oberflächenabschnitt (32) hat, der gekrümmt ist, um den Laserstrahl zu dem Sichtbereich zu verbreitern, wobei die Abtastoberfläche durch ein Array der gekrümmten Oberflächenabschnitte der Mehrzahl von optischen Elementen definiert ist; einen ersten Erzeugungsabschnitt (27, 351, 353, 310, 453), der einen ersten Laserstrahl (L1), der zu der Abtastoberfläche gestrahlt wird, als den Laserstrahl erzeugt, um das Anzeigebild zu zeichnen; und einen zweiten Erzeugungsabschnitt (28, 51, 353, 310, 453), der einen zweiten Laserstrahl (L2), der zu der Abtastoberfläche aus einer Richtung, die sich von dem ersten Laserstrahl unterscheidet, gestrahlt wird, als den Laserstrahl erzeugt, um das Anzeigebild zu zeichnen.
Head-Up-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Schnittwinkel (β) zwischen einer Linie (LAX1) einer ersten optischen Achse des ersten Laserstrahls und einer Linie (LAX2) einer zweiten optischen Achse des zweiten Laserstrahls eingerichtet ist, um gleich (m + Δ) multipliziert mit einem Interferenzwinkel (α) der Laserstrahlen, die durch die gekrümmten Oberflächenabschnitte gebeugt werden, zwischen Ordnungen der Laserstrahlen zu sein, wobei m eine ganze Zahl ist, und Δ ein Wert ist, der von 1/3 bis 2/3 reicht.
Head-Up-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit ferner: einem dritten Erzeugungsabschnitt (227), der einen dritten Laserstrahl (L3), der zu der Abtastoberfläche in einer Strahlungsrichtung, die sich von dem ersten Laserstrahl und dem zweiten Laserstrahl unterscheidet, gestrahlt wird, als den Laserstrahl erzeugt, um das Anzeigebild zu zeichnen, wobei der dritte Laserstrahl (L3) positioniert ist, um von einer Ebene abzuweichen, die die Linie (LAX1) der ersten optischen Achse des ersten Laserstrahls und die Linie (LAX2) der zweiten optischen Achse des zweiten Laserstrahls enthält.
Head-Up-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit ferner: einem Laserstrahlstrahlungsabschnitt (13, 20), der den Laserstrahl strahlt; und einem Teilungsabschnitt (29a, 29b, 229a), der den Laserstrahl, der von dem Laserstrahlstrahlungsabschnitt gestrahlt wird, teilt, um die geteilten Laserstrahlen zu den jeweiligen Erzeugungsabschnitten zu emittieren, wobei der Laserstrahl, der von dem Teilungsabschnitt gestrahlt wird, durch jeden Erzeugungsabschnitt zu dem Schirmglied reflektiert wird.
Head-Up-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, mit ferner: einem Laserstrahlstrahlungsabschnitt (310), der den Laserstrahl strahlt; einem Ablenkungsabschnitt (351), der zwischen dem Laserstrahlstrahlungsabschnitt und dem Schirmglied positioniert ist und den Laserstrahl, der durch den Laserstrahlstrahlungsabschnitt gestrahlt wird, ablenkt; und einem Variationsabschnitt (353), der eine Ablenkungswinkelrichtung des Laserstrahls, der auf dem Ablenkungsabschnitt einfällt und von demselben ausfällt, zeitlich variiert, wobei der Ablenkungsabschnitt und der Variationsabschnitt zusammen als der erste Erzeugungsabschnitt und der zweite Erzeugungsabschnitt verwendet werden.
Head-Up-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, bei der ein Ablenkungswinkel (ε) zwischen einer Linie (LAXi) einer Einfallslichtachse des Laserstrahls, der auf dem Ablenkungsabschnitt einfällt, und einer Linie (LAXo) einer Ausfallslichtachse des Laserstrahls, der von dem Ablenkungsabschnitt ausfällt, eingerichtet ist, um gleich {(m + Δ)/2} multipliziert mit einem Interferenzwinkel (α) der Laserstrahlen, die durch die gekrümmten Oberflächenabschnitte gebeugt werden, zwischen Ordnungen der Laserstrahlen zu sein, wobei m eine ganze Zahl ist, und Δ ein Wert ist, der von 1/3 bis 2/3 reicht.
Head-Up-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Ablenkungsabschnitt eine brechende Oberfläche (352a) aufweist, die gegen eine orthogonale Ebene, die zu einer Linie einer Lichtachse des Laserstrahls, der von dem Laserstrahlstrahlungsabschnitt gestrahlt wird, orthogonal ist, geneigt ist und die den Laserstrahl bricht; und bei der der Variationsabschnitt eine Drehungseinrichtung (353), die den Ablenkungsabschnitt dreht, um eine Ausrichtung der brechenden Oberfläche zu variieren, aufweist.
Head-Up-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Drehungseinrichtung die brechende Oberfläche mindestens mit einer Drehungsgeschwindigkeit von 30 Umdrehungen pro Sekunde dreht.
Head-Up-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, mit ferner: einem Laserstrahlstrahlungsabschnitt (310), der den Laserstrahl zu der Abtastoberfläche strahlt; und einem Variationsabschnitt (454), der einen Einfallswinkel (θin) zwischen der Abtastoberfläche und einer Linie (LAXi) einer Einfallslichtachse des Laserstrahls, der von dem Laserstrahlstrahlungsabschnitt gestrahlt wird, zeitlich variiert, wobei der Laserstrahlstrahlungsabschnitt und der Variationsabschnitt zusammen als der erste Erzeugungsabschnitt und der zweite Erzeugungsabschnitt verwendet werden.
Head-Up-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9, bei der ein Amplitudenwinkel (ζ), der durch den Variationsabschnitt gemäß dem Einfallswinkel variiert wird, eingerichtet ist, um gleich (m + Δ) multipliziert mit einem Interferenzwinkel (α) der Laserstrahlen, die durch die gekrümmten Oberflächenabschnitte gebeugt werden, zwischen Ordnungen der Laserstrahlen zu sein, wobei m eine ganze Zahl ist, und Δ ein Wert ist, der von 1/3 bis 2/3 reicht.
Head-Up-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der der Variationsabschnitt eine hin und her bewegende Einrichtung (454), die die Abtastoberfläche hin und her bewegt, um den Einfallswinkel zu variieren, aufweist.
Head-Up-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 11, bei der die hin und her bewegende Einrichtung die Abtastoberfläche mindestens mit einer Geschwindigkeit eines hin und her Bewegens von 30 Malen pro Sekunde hin und her bewegt.