DE112014000691T5

DE112014000691T5 - Head-up-Display-Vorrichtung

Info

Publication number: DE112014000691T5
Application number: DE112014000691.2T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Yamaguchi; Takayuki Fujikawa; Hiroshi Ando
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2015-10-22
Also published as: KR20150113189A; JP5949714B2; US9436008B2; US20150370068A1; CN104969113A; WO2014122912A1; JP2014170213A; KR101746322B1; CN104969113B

Abstract

Eine HUD-Vorrichtung (100) umfasst einen Laserscanner (10), der Laserlicht projiziert, das eine Display-Abbildung (71) transportiert, und ein Schirmelement (30) mit mehreren optischen Elementen (32), die in Form eines Gitters angeordnet sind, und beugt Laserlicht, das vom Laserscanner (10) ausgeht und in die optischen Elemente (32) eintritt, zu einer Projektionsfläche (91). Die optischen Elemente (32) haben als ihre Flächen ausgebildete gekrümmte Oberflächen (33), die eine konvex gekrümmte Form als gemeinsame gekrümmte Form aufweisen, und beugen Laserlicht, das von den gekrümmten Oberflächen (33) zur Projektionsfläche (91) emittiert wird. Eine Durchbiegungsgröße (S) von jedem der Oberflächenscheitel (34) der gekrümmten Oberflächen (33) zu jeder der Grenzflächen zwischen den optischen Elementen ist bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen (32) verschieden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beruht auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2013-21729, eingereicht am 6. Februar 2013, und Nr. 2013-195857, eingereicht am 20. September 2013, deren Offenbarungen durch Bezugnahme zum Bestandteil hiervon gemacht werden.
GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Head-up-Display- bzw. -Anzeige-Vorrichtung, die eine Display-Abbildung auf eine Projektionsfläche in einem sich bewegenden Objekt, wie zum Beispiel einem Fahrzeug, projiziert und so eine virtuelle Abbildung der Display-Abbildung wiedergibt, so dass die virtuelle Abbildung in dem sich bewegenden Objekt wahrgenommen werden kann.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise ist eine Head-up-Display-Vorrichtung (nachstehend als HUD-Vorrichtung bezeichnet) bekannt, die durch Beugen von Laserlicht, das die Display-Abbildung transportiert, eine virtuelle Abbildung einer Display-Abbildung wiedergibt, wobei ein Schirmelement zum Leiten des Laserlichts auf eine Projektionsfläche dient.
So beugt zum Beispiel eine HUD-Vorrichtung, die in Patentliteratur 1 offengelegt wird, Laserlicht, das in ein Schirmelement eintritt, nachdem es von einem Projektor projiziert wurde, unter Verwendung mehrerer optischer Elemente, die in Form eines Gitters angeordnet sind. Das so gebeugte und auf eine Projektionsfläche projizierte Laserlicht wird von einem Beobachter in einem sich bewegenden Objekt als virtuelle Abbildung einer Display-Abbildung wahrgenommen.
LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP 2009-128659 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn jedoch Laserlicht mit hoher Kohärenz in eine Struktur aus optischen Elementen eindringt, die aufgrund ihrer gitterartigen Anordnung eine Regelmäßigkeit aufweisen, und dann gebeugt wird, tritt eine Leuchtdichtenvarianz ein, die von einem Betrachter wahrgenommen wird, der das Laserlicht als virtuelle Abbildung wahrnimmt.
Die vorliegende Offenbarung erfolgt im Hinblick auf ein derartiges Problem und es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine HUD-Vorrichtung bereitzustellen, bei der eine Leuchtdichtenvarianz verhindert werden kann.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben umfassende Untersuchungen mit einem Schirmelement durchgeführt, das Laserlicht mit optischen Elementen beugt und das Laserlicht emittiert. Im Ergebnis haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ermittelt, dass wenn Laserlichtstrahlen, die von gekrümmten Oberflächen von Flächen von nebeneinanderliegenden optischen Elementen emittiert werden, sich gegenseitig beeinflussen, gebeugtes Licht mit einer Intensitätsverteilung mit mehreren Ordnungen von Beugungshöchstwerten im Zusammenhang mit Emissionswinkeln erzeugt wird und sich eine Leuchtdichtenvarianz aus einer derartigen mehrfachen Beugung ableitet.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die auf der Grundlage der vorstehenden Resultate entwickelt wurde, projiziert eine Head-up-Display-Vorrichtung eine Display-Abbildung auf eine Projektionsfläche in einem sich bewegenden Objekt und gibt so eine virtuelle Abbildung der Display-Abbildung wieder, so dass die virtuelle Abbildung in dem sich bewegenden Objekt wahrgenommen werden kann, und umfasst einen Projektor, der das Laserlicht projiziert, welches die Display-Abbildung transportiert, und ein Schirmelement mit mehreren optischen Elementen, die in Form eines Gitters angeordnet sind, und beugt und leitet das Laserlicht, das vom Projektor ausgestrahlt wird und in die optischen Elemente eintritt, zur Projektionsfläche. Die optischen Elemente haben gekrümmte Oberflächen, die entweder konvex gekrümmt oder konkav gekrümmt sind und eine gemeinsame gekrümmte Form aufweisen, als Flächen und beugen das Laserlicht, das von den gekrümmten Flächen zur Projektionsfläche emittiert wird. Eine Durchbiegungsgröße von jedem der Oberflächenscheitel der gekrümmten Oberflächen zu jeder der Grenzflächen zwischen den optischen Elementen ist bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen verschieden.
Bei der Head-up-Display-Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt emittieren die nebeneinanderliegenden optischen Elemente Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen ihrer Flächen, die entweder konvex gekrümmt oder konkav gekrümmt sind und eine gemeinsame gekrümmte Form aufweisen. Daher weist eine Intensitätsverteilung von gebeugtem Licht aufgrund der Interferenz zwischen den emittierten Lichtstrahlen mehrere Ordnungen von Beugungshöchstwerten im Zusammenhang mit Emissionswinkeln auf. Wenn jedoch eine Durchbiegungsgröße von jedem der Oberflächenscheitel der gekrümmten Oberflächen zu jeder der Grenzflächen zwischen den optischen Elementen zwischen den nebeneinanderliegenden optischen Elementen verschieden ist, weichen Beugungshöchstwerte von gebeugtem Licht, die durch ein optisches Element und ein danebenliegendes optisches Element auf einer Seite des optischen Elements verursacht werden, von Beugungshöchstwerten von gebeugtem Licht ab, die durch das eine optische Element und ein danebenliegendes optisches Element auf der anderen Seite des optischen Elements verursacht werden. Durch Nutzung des Abweichungseffekts überlagern die Beugungshöchstwerte von gebeugtem Licht, die durch ein optisches Element und ein danebenliegendes Element auf einer Seite des optischen Elements verursacht werden, Beugungstiefstwerte von gebeugtem Licht, die durch ein optisches Element und ein danebenliegendes Element auf der anderen Seite des optischen Elements verursacht werden. Dementsprechend kann eine Leuchtdichtenvarianz, die von einem Beobachter gesehen wird, der die gebeugten Lichtstrahlen als virtuelle Abbildung wahrnimmt, unterdrückt werden. Hierin bezieht sich der Beugungstiefstwert auf einen Tiefstwert zwischen Beugungshöchstwerten in der Intensitätsverteilung von gebeugtem Licht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung reflektieren bei der Head-up-Display-Vorrichtung die optischen Elemente Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen und beugen so das Laserlicht und emittieren das Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen. Ausgehend von der Annahme, dass m eine ungerade Zahl gleich oder größer 1 bestimmt, λ eine Wellenlänge von Laserlicht bestimmt und ΔS eine Differenz zwischen Durchbiegungsgrößen nebeneinanderliegender optischer Elemente bestimmt, wird ein Verhältnis ΔS ≠ m·λ/4 aufgestellt. Gemäß dieser Funktion besteht, wenn die optischen Elemente Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen reflektieren und so Laserlicht beugen und emittieren, wenn die Differenz ΔS zwischen den Durchbiegungsgrößen von nebeneinanderliegenden optischen Elementen m·λ/4 entspricht, eine Befürchtung, dass Beugungshöchstwerte von gebeugtem Licht Beugungshöchstwerte von anderem gebeugtem Licht überlagern können. Solange jedoch die Differenz ΔS zwischen den Durchbiegungsgrößen von nebeneinanderliegenden optischen Elementen nicht m·λ/4 entspricht, kann eine Überlagerung von Beugungshöchstwerten durch andere Beugungshöchstwerte zuverlässig vermieden werden. Daher kann die Plausibilität eines Effekts der Unterdrückung einer Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, höher eingestuft werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung reflektieren bei der Head-up-Display-Vorrichtung die optischen Elemente Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen und beugen so das Laserlicht und emittieren das Laserlicht durch eine optische Oberfläche auf eine Seite gegenüber einer Seite, auf der die gekrümmten Oberflächen ausgebildet sind. Ausgehend von der Voraussetzung, dass m eine ungleiche Zahl gleich oder größer 1 bestimmt, λ eine Wellenlänge von Laserlicht bestimmt, ΔS eine Differenz zwischen Durchbiegungsgrößen von nebeneinanderliegenden optischen Elementen bestimmt und n einen Brechungsindex eines Schirmelements bestimmt, wird ein Verhältnis von ΔS ≠ m·λ/4/n aufgestellt. Gemäß dieser Funktion gibt es, wenn die optischen Elemente Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen reflektieren und so das Laserlicht beugen und das Laserlicht durch die optische Oberfläche auf die Seite gegenüber der Seite emittieren, auf der die gekrümmten Oberflächen ausgebildet sind, wenn die Differenz ΔS zwischen Durchbiegungsgrößen von danebenliegenden optischen Elementen m·λ/4/n entspricht, eine Befürchtung, dass Beugungshöchstwerte von gebeugtem Licht durch Beugungshöchstwerte von anderem gebeugtem Licht überlagert werden können. Solange jedoch die Differenz ΔS zwischen den Durchbiegungsgrößen von nebeneinanderliegenden optischen Elementen nicht m·λ/4/n entspricht, kann eine Überlagerung von Beugungshöchstwerten durch andere Beugungshöchstwerte zuverlässig vermieden werden. Daher kann die Plausibilität eines Effekts der Unterdrückung einer Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, höher eingestuft werden.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung projiziert bei der Head-up-Display-Vorrichtung der Projektor mehrfarbiges Laserlicht, das grünes Laserlicht enthält, dessen Spitzenwellenlänge in einen Bereich von 490 nm bis 530 nm fällt. Die Spitzenwellenlänge des grünen Laserlichts ist als λ definiert. Gemäß dieser Funktion wird eine Überlagerung von Beugungshöchstwerten durch andere Beugungshöchstwerte in Anbetracht der Spitzenwellenlänge λ des grünen Laserlichts, das in den Bereich von 490 nm bis 530 nm fällt, aus dem mehrfarbigen Laserlicht, das heißt der Spitzenwellenlänge von λ von Laserlicht mit hoher Lichtausbeute, vermieden. Daher kann die Plausibilität eines Effekts der Unterdrückung einer Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, höher eingestuft werden.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung projiziert bei der Head-up-Display-Vorrichtung der Projektor mehrfarbiges Laserlicht, das rotes Laserlicht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Bereich von 600 nm bis 650 nm enthält. Die Spitzenwellenlänge des roten Laserlichts ist als λ definiert. Gemäß dieser Funktion wird eine Überlagerung von Beugungshöchstwerten durch andere Beugungshöchstwerte in Anbetracht der Spitzenwellenlänge λ des roten Laserlichts im Bereich von 600 nm bis 650 nm aus dem mehrfarbigen Laserlicht, das heißt der Spitzenwellenlänge λ von Laserlicht mit einem großen Beugungswinkel, vermieden. Dementsprechend kann eine Leuchtdichtenvarianz, die bei dem großen Beugungswinkel wahrnehmbar wird, vermieden werden.
Unter der Voraussetzung, dass MIN einen Zahlenwert oder eine Formel eines unteren Grenzwerts bestimmt und MAX einen Zahlenwert oder eine Formel eines oberen Grenzwerts bestimmt, bedeutet ein in der vorliegenden Beschreibung ausgedrückter Bereich von MIN bis MAX einen Bereich, der sowohl MIN als auch MAX umfasst, das heißt einen Bereich gleich oder größer MIN und gleich oder kleiner MAX.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ermittelt, dass wenn Laserlicht von einer Grenzfläche zwischen nebeneinanderliegenden optischen Elementen emittiert wird, das emittierte Licht eine Intensitätsverteilung aufweist, die abhängig von einem Emissionswinkel aufgrund Beugung an der Grenzfläche einen wellenförmigen Verlauf aufweist und dass sich eine Leuchtdichtenvarianz aus der Beugung an der Grenzfläche ableitet.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung sind bei der Head-up-Display-Vorrichtung die optischen Elemente so geformt, dass eine Elementbereite zwischen Grenzflächen bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen verschieden ist. Gemäß dieser Funktion weichen, da sich Laserlichtstrahlen, die von Grenzflächen zwischen nebeneinanderliegenden optischen Elementen emittiert werden, aufgrund Beugung gegenseitig beeinflussen, selbst wenn eine wellenförmige Intensitätsverteilung in Lichtstrahlen auftritt, die von den nebeneinanderliegenden optischen Elementen emittiert werden, die wellenförmigen Verläufe bei der Intensitätsverteilung entsprechend der Differenz bei der Elementbreite voneinander ab. Dementsprechend werden die Lichtstrahlen, die von nebeneinanderliegenden optischen Elementen emittiert werden, von einem Beobachter mit den voneinander abweichenden wellenförmigen Verläufen der Intensitätsverteilungen als virtuelle Abbildung wahrgenommen. Daher kann ein Effekt der weiteren Unterdrückung einer Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, ausgeübt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehend beschriebenen und anderen Objekte, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Offenbarung gehen genauer aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gemacht wird, wobei:
eine schematische Darstellung ist, die eine Lage einer HUD-Vorrichtung gemäß einer ersten, in einem Fahrzeug montierten Ausführungsform zeigt;
eine perspektivische Darstellung ist, die eine aufrissartige Ausgestaltung der HUD-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
eine Vorderansicht ist, die einen Anzeigezustand der HUD-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
eine schematische Abbildung ist, die eine konkrete Konfiguration der HUD-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
eine Draufsicht ist, die teilweise ein Schirmelement zeigt, das in der ersten Ausführungsform enthalten ist;
eine schematische Abbildung ist, die teilweise das Schirmelement, das in der ersten Ausführungsform enthalten ist, und einen Abschnitt entlang einer VIx-VIx Linie oder VIy-VIy Linie in zeigt;
eine schematische Abbildung ist, die teilweise ein Schirmelement zeigt, das in einem Vergleichsbeispiel enthalten ist, und entspricht;
eine schematische Abbildung ist, mit der eine optische Wegdifferenz von emittierten Lichtstrahlen im Vergleichsbeispiel erläutert wird;
eine Kennliniendarstellung ist, mit der eine Intensitätsverteilung gebeugten Lichts im Vergleichsbeispiel erläutert wird;
eine Kennliniendarstellung ist, mit der die gegenseitige Überlagerung von gebeugten Lichtstrahlen im Vergleichsbeispiel erläutert wird;
eine schematische Abbildung ist, mit der eine optische Wegdifferenz emittierter Lichtstrahlen in der ersten Ausführungsform erläutert wird;
eine Kennliniendarstellung ist, mit der eine Intensitätsverteilung von gebeugtem Licht in der ersten Ausführungsform erläutert wird;
eine Kennliniendarstellung ist, mit der eine gegenseitige Überlagerung von gebeugten Lichtstrahlen in der ersten Ausführungsform erläutert wird;
eine Kennliniendarstellung ist, mit der die Bestimmung einer Durchbiegungsgrößendifferenz in der ersten Ausführungsform erläutert wird;
eine Kennliniendarstellung ist, mit der eine Intensitätsverteilung von emittiertem Licht in der ersten Ausführungsform erläutert wird;
eine Kennliniendarstellung ist, mit der eine gegenseitige Überlagerung von emittierten Lichtstrahlen in der ersten Ausführungsform erläutert wird;
eine Draufsicht ist, die einen grundlegenden Teil des Schirmelements, welches in gezeigt wird, in Vergrößerung zeigt;
eine Draufsicht ist, die teilweise ein Schirmelement zeigt, das in der zweiten Ausführungsform enthalten ist;
eine schematische Abbildung ist, die teilweise das Schirmelement, das in der zweiten Ausführungsform enthalten ist, und einen Abschnitt entlang einer XIXx-XIXx-Linie oder XIXy-XIXy-Linie in zeigt;
eine schematische Abbildung ist, die teilweise ein Schirmelement zeigt, das in einer dritten Ausführungsform enthalten ist und entspricht;
eine schematische Abbildung ist, die teilweise ein Schirmelement zeigt, das in einer vierten Ausführungsform enthalten ist und entspricht;
eine schematische Abbildung ist, die teilweise ein Schirmelement zeigt, das in einer fünften Ausführungsform enthalten ist und entspricht;
eine Kennliniendarstellung ist, mit der eine optische Wegdifferenz transmittierter Lichtstrahlen in der fünften Ausführungsform erläutert wird;
eine schematische Darstellung ist, die teilweise ein Schirmelement in einer auf die erste Ausführungsform angewandten Variante 1 zeigt und entspricht;
eine schematische Darstellung ist, die teilweise ein Schirmelement in einer auf die zweite Ausführungsform angewandten Variante 2 zeigt und entspricht;
eine schematische Darstellung ist, die teilweise ein Schirmelement in einer auf die zweite Ausführungsform angewandten Variante 3 zeigt und entspricht;
eine schematische Darstellung ist, die teilweise ein Schirmelement in einer auf die zweite Ausführungsform angewandten Variante 4 zeigt und entspricht;
eine schematische Darstellung ist, die teilweise ein Schirmelement in einer auf die fünfte Ausführungsform angewandten Variante 4 zeigt und entspricht;
eine schematische Darstellung ist, die teilweise ein Schirmelement in einer auf die erste Ausführungsform angewandten Variante 5 zeigt und entspricht; und
eine schematische Darstellung ist, die teilweise ein Schirmelement in auf die erste Ausführungsform angewandten Varianten 6 und 8 zeigt und entspricht;
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend zusammen mit den Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Verweisungszeichen werden den entsprechenden Bauteilen der Ausführungsformen zugewiesen, wodurch eine sich wiederholende Beschreibung unterlassen werden kann. Wenn ein Teil der Bauteile jeder der Ausführungsformen beschrieben wird, könnten die anderen Bauteile durch Übernehmen der Bauteile beliebiger anderer vorher beschriebener Ausführungsformen verstanden werden. Abgesehen von einer ausdrücklich präsentierten Kombination von Bauteilen in einer Beschreibung jeglicher Ausführungsformen können Teile von Bauteilen von Ausführungsformen kombiniert werden, selbst wenn die Kombination nicht ausdrücklich erwähnt wird, solange die Kombination kein Problem darstellt.
(Erste Ausführungsform)
Wie aus ersichtlich ist, ist eine HUD-Vorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einem Fahrzeug 1 montiert, das ein sich bewegendes Objekt darstellt, und in einem Armaturenbrett 80 untergebracht. Die HUD-Vorrichtung 100 projiziert eine Display-Abbildung 71 auf die Windschutzscheibe 90 von Fahrzeug 1, die als Display-Element dient. Hierin ist in Fahrzeug 1 die Oberfläche der Windschutzscheibe 90 auf der Innenseite als Projektionsfläche 91 ausgebildet, auf die die Display-Abbildung 71 projiziert wird, gekrümmt konkav oder flach planar ausgebildet. In Fahrzeug 1 kann die Windschutzscheibe 90 eine Winkeldifferenz aufweisen, die dazu gedacht ist, eine optische Wegdifferenz zwischen ihrer Innenfläche und ihrer Außenfläche zu verhindern. Ansonsten kann die Innenfläche der Windschutzscheibe 90 mit einer aufgebrachten Folie oder einem Film versehen werden, um die optische Wegdifferenz zu unterdrücken.
In Fahrzeug 1, in dem die Display-Abbildung 71 auf die Projektionsfläche 91 projiziert wird, erreicht ein Lichtstrom von dem von der Projektionsfläche 91 reflektierten Bild 71 einen Augenpunkt 61 eines Beobachters im Innern des Fahrzeugs. Der Beobachter nimmt den Lichtstrom wahr, der den Augenpunkt 61 erreicht hat, und nimmt somit eine virtuelle Abbildung 70 der Display-Abbildung 71 wahr, die vor der Windschutzscheibe 90 entsteht. Die Wahrnehmung der virtuellen Abbildung 70 wird möglich, wenn sich der Augenpunkt 61 in einem in gezeigten Betrachtungsbereich 60 des Beobachters befindet.
Durch Projizieren der Display-Abbildung 71 auf die Projektionsfläche 91 gibt die HUD-Vorrichtung 100 wie aus ersichtlich die virtuelle Abbildung 70 der Display-Abbildung 71 wieder, so dass die virtuelle Abbildung 70 im Inneren des Fahrzeugs 1 wahrgenommen werden kann. Als virtuelle Abbildung 70 werden eine Informationsanzeige 70a, die die Fahrgeschwindigkeit von Fahrzeuge 1 angibt, eine Informationsanzeige 70b, die eine Fahrtrichtung von Fahrzeug 1 angibt, welche von einem Navigationssystem bereitgestellt wird, oder eine Warnanzeige 70c bezüglich Fahrzeug 1 angezeigt.
(Gesamte Merkmale der HUD-Vorrichtung)
Die gesamten Merkmale der HUD-Vorrichtung 100 werden nachstehend beschrieben. Wie aus ersichtlich verfügt die HUD-Vorrichtung 100 über einen Laserscanner 10, einen Controller 29, ein Schirmelement 30 und ein optisches System 40 in einem Gehäuse 50.
Wie aus ersichtlich umfasst der Laserscanner 10, der als Projektor dient, eine Lichtquelle 13, eine Lichtleiteinheit 20 und mikroelektromechanische Systeme (MEMS) 26.
Die Lichtquelle 13 umfasst drei Laserprojektionsabschnitte 14, 15 und 16. Die Laserprojektionsabschnitte 14, 15 und 16 projizieren Einwellenlängen-Laserlichtstrahlen mit jeweils unterschiedlichen Farbtönen als Reaktion auf ein Steuersignal, das vom Controller 29 gesendet wird, mit dem die Laserprojektionsabschnitte elektrisch verbunden sind. Im Besonderen projiziert der Laserprojektionsabschnitt 14 zum Beispiel rotes Laserlicht mit einer Spitzenwellenlänge im Bereich von 600 nm bis 650 nm (vorzugsweise 640 nm). Der Laserprojektionsabschnitt 15 projiziert zum Beispiel blaues Laserlicht mit einer Spitzenwellenlänge im Bereich von 430 nm bis 470 nm (vorzugsweise 450 nm). Der Laserprojektionsabschnitt 16 projiziert zum Beispiel grünes Laserlicht mit einer Spitzenwellenlänge im Bereich von 490 nm bis 530 nm (vorzugsweise 515 nm). Die Laserlichtstrahlen in drei Farben, die von den Laserprojektionsabschnitten 14, 15 bzw. 16 projiziert werden, werden zusammengeführt und gemischt, wodurch verschiedene Farben erzielt werden können.
Die Lichtleiteinheit 20 umfasst drei Kollimatorlinsen 21, dichroitische Filter 22, 23, und 24 und eine Sammellinse 25. Die Kollimatorlinsen 21 befinden sich in einem Abstand von zum Beispiel 0,5 mm von den entsprechenden Laserprojektionsabschnitten 14, 15 bzw. 16 auf den Laserlichtprojektionsseiten der Laserprojektionsabschnitte. Die Kollimatorlinsen 21 brechen die Laserlichtstrahlen, die von den entsprechenden Laserprojektionsabschnitten 14, 15 bzw. 16 ausgehen, und richten so die Laserlichtstrahlen in parallele Lichtstrahlen aus.
Die dichroitischen Filter 22, 23 und 24 befinden sich in einem Abstand von zum Beispiel 4 mm von den entsprechenden Kollimatorlinsen 21 auf den Projektionsseiten der Laserprojektionsabschnitte 14, 15 bzw. 16. Die dichroitischen Filter 22, 23 und 24 reflektieren Laserlichtstrahlen einer bestimmten Wellenlänge aus den Laserlichtstrahlen, die von den entsprechenden Kollimatorlinsen 21 transmittiert wurden, und transmittieren Laserlichtstrahlen der anderen Wellenlängen. Insbesondere transmittiert der dichroitische Filter 22 auf der Projektionsseite des Laserprojektionsabschnitts 14 rotes Laserlicht und reflektiert Laserlichtstrahlen der anderen Farben. Der dichroitische Filter 23 auf der Projektionsseite des Laserprojektionsabschnitts 15 reflektiert blaues Laserlicht und transmittiert Laserlichtstrahlen der anderen Farben. Der dichroitische Filter 24 auf der Projektionsseite des Laserprojektionsabschnitts 16 reflektiert grünes Laserlicht und transmittiert Laserlichtstrahlen der anderen Farben.
Auf der Grünlaserlicht-Reflektionsseite des dichroitischen Filters 24 befindet sich der dichroitische Filter 23 in einem Abstand von zum Beispiel 6 mm. Auf der Blaulaserlicht-Reflektionsseite und der Grünlaserlicht-Transmissionsseite des dichroitischen Filters 23 befindet sich der dichroitische Filter 22 in einem Abstand von zum Beispiel 6 mm. Darüber hinaus befindet sich auf der Rotlaserlicht-Transmissionsseite und der Blaulaserlicht- und Grünlaserlicht-R Reflektionsseite des dichroitischen Filters 22 die Sammellinse 25 in einem Abstand von zum Beispiel 4 mm. Aufgrund der Anordnung werden das rote Laserlicht, das vom dichroitischen Filter 22 transmittiert wird, und das blaue Laserlicht und das grüne Laserlicht, das vom dichroitischen Filter 22 reflektiert wird, nach Reflektion vom dichroitischen Filter 23 bzw. 24 gemischt, wenn es in die Sammellinse 25 eintritt.
Die Sammellinse 25 ist eine plankonvexe Linse mit einer planaren Einfallfläche und einer konvexen Emissionsfläche. Die Sammellinse 25 konzentriert Laserlicht, das auf die Einfallfläche fällt, durch Brechung. Infolgedessen wird das Laserlicht, das von Sammellinse 25 transmittiert wird, zu den MEMS 26 emittiert.
Die MEMS 26 umfassen einen horizontalen Scanspiegel 27, einen vertikalen Scanspiegel 28 und Antriebsabschnitte (nicht abgebildet) für Scanspiegel 27 bzw. 28. Auf einer Oberfläche des horizontalen Scanspiegels 27, dessen Mitte der Sammellinse 25 in einem Abstand von zum Beispiel 5 mm gegenüberliegt, befindet sich eine dünne, filmartige Reflektionsfläche 27b, die durch Metallauftrag oder Ähnliches mit Aluminium hergestellt wird. Auf einer Oberfläche des vertikalen Scanspiegels 28, dessen Mitte dem horizontalen Scanspiegel 27 in einem Abstand von zum Beispiel 1 mm gegenüberliegt, befindet sich eine dünne, filmartige Reflektionsfläche 28b, die durch Metallauftrag oder Ähnliches mit Aluminium hergestellt wird. Die in den MEMS 26 enthaltenen Antriebsabschnitte steuern die entsprechenden Scanspiegel 27 bzw. 28 in Reaktion auf ein Steuersignal an, das vom Steuergerät 29 gesendet wird, mit dem die MEMS elektrisch verbunden sind, so dass die entsprechenden Scanspiegel um die Rotationsachsen 27a bzw. 28a gedreht werden können.
Die Mitte des vertikalen Scanspiegels 28, der als letzte Stufe des Laserscanners 10 dient, befindet sich in einem Abstand von zum Beispiel 100 mm von der Scanfläche 31 von Schirmelement 30. Aufgrund der Anordnung werden Laserlichtstrahlen, die nach dem Austreten aus Sammellinse 25 der Reihe nach in die Scanspiegel 27 und 28 einfallen, der Reihe nach von den Reflektionsflächen 27b und 28b reflektiert und dann auf die Scanfläche 31 projiziert.
Der Controller 29 ist eine Steuerschaltung bestehend aus einem Prozessor und anderen Teilen. Der Controller 29 gibt ein Steuersignal an die Laserprojektionsabschnitte 14, 15 und 16 aus, damit intermittierend gepulstes Laserlicht projiziert wird. Außerdem gibt der Controller 29 ein Steuersignal an die Antriebsabschnitte von Scanspiegel 27 bzw. 28 aus, wodurch eine Projektionsrichtung von Laserlicht, das auf die Scanfläche 31 projiziert werden soll, in Pfeilrichtungen in entlang mehrerer Scanlinien IN geändert wird. Aufgrund dieser Steuerung wird ein Bereich O, auf den Laserlicht wie aus ersichtlich in Form eines kreisförmigen Flecks projiziert wird, auf der Scanfläche 31 verlagert. So wird die Display-Abbildung 71 wiedergegeben. Im Besonderen streicht Laserlicht, das vom Laserscanner 10 projiziert werden soll, in einer horizontalen x-Richtung und einer vertikalen y-Richtung die Scanfläche 31 entlang, um die Display-Abbildung 71 zu erzeugen. Hierin wird die Display-Abbildung 71 zum Beispiel auf der Scanfläche 31 als Bild mit 480 Pixeln in der horizontalen x-Richtung und 240 Pixeln in der vertikalen y-Richtung, bei 60 Bildern pro Sekunde, gebildet. Wie aus ersichtlich ist, stimmt die horizontale x-Richtung der Scanfläche 31 mit der Horizontalen von Fahrzeug 1 überein. Die vertikale y-Richtung der Scanfläche 31 kann, wie aus hervorgeht, in Bezug auf die Vertikale von Fahrzeug 1 gekippt sein, oder sie kann mit der Vertikalen übereinstimmen.
Wie aus und ersichtlich ist, wird das reflektierende Schirmelement 30 durch Auftragung von Aluminium auf die Oberfläche eines Harzsubstrats oder Glassubstrats gebildet. Das Schirmelement 30 befindet sich oberhalb des Laserscanners 10 in Fahrzeug 1 (siehe und ). Das Schirmelement 30 verfügt über mehrere optische Elemente 32, die als Mikrospiegel dienen, angeordnet in einer horizontalen x-Richtung und einer vertikalen y-Richtung in Form eines Gitters. Die Scanfläche 31 wird mit den Flächen der optischen Elemente 32 (insbesondere gekrümmten Oberflächen 33, die später beschrieben werden) gebildet. Die Flächen der optischen Elemente 32 reflektieren Laserlicht, das auf die Scanfläche 31 projiziert wird, so dass das Laserlicht gebeugt und emittiert wird. Wie aus ersichtlich ist, ist der Durchmesser ϕo des Projektionsbereichs O auf der Scanfläche 31, auf die das Laserlicht projiziert wird, auf eine Halbwertsbreite oder mehr einer Elementbreite W der optischen Elemente 32 eingestellt (vorzugsweise eine geringe Elementbreite Wb, die später beschrieben wird). Die optischen Elemente 32 können, wie es aus hervorgeht, als gemeinsames Gebilde ausgebildet sein oder können voneinander getrennt und in einem gemeinsamen Substrat zusammengehalten ausgebildet sein.
Wie aus und ersichtlich ist, umfasst das optische System 40 einen konkaven Spiegel 42 und einen Antriebsabschnitt für den konkaven Spiegel (nicht abgebildet). Der konkave Spiegel 42 wird durch Auftragung von Aluminium auf die Oberfläche eines Harzsubstrats oder Glassubstrats gebildet. Der konkave Spiegel 42 reflektiert Laserlicht, das von der Scanfläche 31 gebeugt wird, von einer Reflektionsfläche 42a und leitet so das Laserlicht in die Projektionsfläche 91, um die Display-Abbildung 71 zu projizieren. Die Reflektionsfläche 42a ist glatt gewölbt als konkave Oberfläche ausgebildet, die in der Mitte in einer von der Scanfläche 31 und der Projektionsfläche 91 zurückweichenden Richtung vertieft ist, wodurch die Reflektionsfläche 42a die Display-Abbildung 71 vergrößert projizieren kann.
Der Antriebsabschnitt des optischen Systems 40 steuert den konkaven Spiegel 42 als Reaktion auf ein Steuersignal an, das vom Controller 29 gesendet wird, mit dem der Antriebsabschnitt elektrisch verbunden ist, so dass sich der konkave Spiegel 42 um eine Seitenverschiebungsachse 42b wie in seitlich verschieben kann. Aufgrund der Seitenverschiebung bewegt sich der Betrachtungsbereich 60 gemeinsam mit dem Auf und Ab der Position der Bildentstehung der virtuellen Abbildung 70 der projizierten Display-Abbildung 71 auf und ab. Die Position des Betrachtungsbereichs 60 wird unter Berücksichtigung einer Augenellipse 62 definiert. Was als Augenellipse 62 bezeichnet wird, ist ein räumlicher Bereich im Innern von Fahrzeug 1, in dem es unter der Annahme, dass ein beliebiger Beobachter auf dem Fahrersitz sitzt, den Augenpunkt 61 geben kann. Der Betrachtungsbereich 60, der sich mit der Seitenverschiebung des konkaven Spiegels 42 auf- und abbewegt, soll sich mindestens teilweise innerhalb des Seitenverschiebungsbereichs in der Augenellipse 62 befinden.
Was das optische System 40 anbelangt, so kann jedes andere beliebige optische Element als der konkave Spiegel 42 den konkaven Spiegel 42 ersetzen oder zusätzlich dazu eingebaut werden. Ersatzweise kann das optische System 40 (konkaver Spiegel 42) weggelassen werden und Laserlicht, das von den optischen Elementen 32 gebeugt wird, kann direkt auf die Projektionsfläche 91 projiziert werden.
(Einzelne Merkmale der optischen Elemente)
Als nächstes werden die einzelnen Merkmale der in der ersten Ausführungsform verwendeten optischen Elemente 32 nachstehend beschrieben.
Wie aus und ersichtlich ist, weisen die Flächen der optischen Elemente 32 als gemeinsame gekrümmte Form eine konvex gekrümmte Form auf, um eine konvexe Krümmung zu erzielen, und bilden so gekrümmte Flächen 33 wie zum Beispiel gewölbte Flächen. Die gekrümmten Oberflächen 33 der Flächen der optischen Elemente ragen gegenüber dem Laserscanner 10 und dem optischem System 40 in einer Richtung z (siehe auch ) orthogonal zur x- und y-Richtung hervor und ihre höchsten herausragenden Punkte sind die Oberflächenscheitel 34. Die gekrümmten Oberflächen 33 der Flächen der optischen Elemente 32 sind auf der Scanfläche 31 von Schirmelement 30 auf einer Seite von Schirmelement 30, auf der das Schirmelement 30 dem Laserscanner 10 und dem optischen System 40 gegenüberliegt, aus beiden Seiten des Schirmelements 30 in Dickenrichtung (nämlich in z-Richtung) ausgestaltet. Aufgrund der Struktur wird Laserlicht, das vom Laserscanner 10 auf die Scanfläche 31 projiziert wird, von den gekrümmten Oberflächen 33 der Flächen der optischen Elemente 32 reflektiert und so von den gekrümmten Oberflächen 33 gebeugt und zum optischen System 40 emittiert.
Die optischen Elemente 32, die in x- und y-Richtung jeweils nebeneinanderliegen, weisen sich überlagernde Ränder (Konturen) ihrer gekrümmten Oberflächen 33 auf, wodurch Grenzflächen 35 zwischen den optischen Elementen 32 entstehen. Was die gekrümmte Oberfläche 33 der Fläche jedes der optischen Elemente 32 in der ersten Ausführungsform anbelangt, ist eine Tiefe, das heißt eine Abstandsgröße von jedem der Oberflächenscheitel 34 als Bezugspunkt in z-Richtung zu jeder der Grenzflächen (Inflektionspunkt an einem Längsbereich) 35 als Durchbiegungsgröße S definiert. In sieht man zum einfacheren Verständnis nur einen Teil der Verweisungszeichen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gründliche Untersuchungen an einem derartigen Schirmelement 30 durchgeführt, das Laserlicht mit den optischen Elementen 32 beugt und emittiert. Im Ergebnis haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ermittelt, dass wenn sich Laserlichtstrahlen, die von den gekrümmten Oberflächen 33 der Flächen von nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 emittiert werden, gegenseitig beeinflussen, gebeugtes Licht mit einer Intensitätsverteilung mit mehreren Ordnungen von Beugungshöchstwerten im Zusammenhang mit Emissionswinkeln erzeugt wird und sich eine Leuchtdichtenvarianz aus der mehrfachen Beugung ableitet.
Insbesondere ist in einem Vergleichsbeispiel mit einer Struktur, die der Struktur der HUD-Vorrichtung in Patentliteratur 1 entspricht, wie aus ersichtlich ist, eine Durchbiegungsgröße S bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 132 auf den gleichen Wert festgelegt. In dem Vergleichsbeispiel entsteht eine optische Wegdifferenz ΔL zwischen Laserlichtstrahlen, die sich gegenseitig beeinflussen, nachdem sie in Emissionswinkeln θ von den gekrümmten Oberflächen 133 der Flächen von nebeneinanderliegenden optischen Elementen 132 emittiert wurden (im Vergleichsbeispiel, θ in als Reflektionswinkel), wie zum Beispiel aus ersichtlich ist. Hierin wird ausgehend von der Annahme, dass ein Abstand zwischen Oberflächenscheiteln 134 nebeneinanderliegender optischer Elemente 132 als Pitch-Höchstwert P (siehe ) definiert ist, die optische Wegdifferenz ΔL unter einer Bedingung, dass sinθ etwa θ [rad] entspricht, als Formel (1) ausgedrückt. Ausgehend von der Annahme, dass λ die Wellenlänge des Laserlichts angibt, wird eine Winkeldifferenz α beim Emissionswinkel θ, welche dazu führt, dass sich die optische Wegdifferenz ΔL um die Wellenlänge λ ändert, das heißt die Winkeldifferenz α bei Emissionswinkel θ, die dazu führt, dass sich die Ordnung eines Beugungshöchstwerts um 1 ändert, als Formel (2) unten ausgedrückt, in der der Pitch-Höchstwert P verwendet wird, unter der Bedingung, dass sinα in etwa α entspricht. ΔL = P·θ (1) α = λ/P (2)
Ausgehend von der Annahme einer Intensitätsverteilung, die man beobachtet, wenn die optische Wegdifferenz ΔL im Vergleichsbeispiel 0 oder ±λ ist, das heißt wenn die Ordnung eines Beugungshöchstwerts 0 oder ±1 ist, auf der Grundlage von Formeln (1) und (2), ist die Intensitätsverteilung wie aus ersichtlich von der Winkeldifferenz α beim Emissionswinkel θ abhängig. Entsprechend der Intensitätsverteilung überlagern, da Beugungshöchstwerte, die durch ein optisches Element 132 und danebenliegende Elemente 132 auf beiden Seiten des optischen Elements verursacht werden, auf Emissionswinkel θ zentriert sind, die mit 0 beginnen und in Einheiten von ±α variieren, die Beugungshöchstwerte, die durch das eine optische Element und eines der danebenliegenden Elemente verursacht werden, die Beugungshöchstwerte, die durch das eine optische Element und das andere danebenliegende Element verursacht werden, und verstärken gegenseitig ihre Intensität. Außerdem steigen die Intensitäten der Beugungstiefstwerte kaum an, da Beugungstiefstwerte, die durch ein optisches Element 132 und danebenliegende Elemente 132 auf beiden Seiten des optischen Elements verursacht werden, auf Emissionswinkeln θ zentriert sind, die mit α/2 beginnen und in Einheiten von α variieren oder mit –α/2 beginnen und in Einheiten von –α variieren, selbst wenn die Beugungstiefstwerte, die von dem einen optischen Element und einem der danebenliegenden Elemente verursacht werden, die Beugungstiefstwerte überlagern, die durch das eine optische Element und das andere danebenliegende Element verursacht werden.
Dementsprechend ist bei einer Intensitätsverteilung (durchgezogene Linie in einem Diagramm), die aus ersichtlich ist und gebeugte Lichtstrahlen aufweist (Linie aus abwechselnd einem langen und zwei kurzen Bindestrichen im Diagramm), die durch ein optisches Element 132 und danebenliegende Elemente 132 auf beiden Seiten des optischen Elements hervorgerufen werden und sich überlagern, eine Intensitätsdifferenz ΔI zwischen jedem der Emissionswinkel θ (beginnen mit 0 und variieren in Einheiten von ±α), auf denen Beugungshöchstwerte zentriert sind, und jedem der Emissionswinkel θ (beginnen mit α/2 und variieren in Einheiten v an α oder beginnen mit –α/2 und variieren in Einheiten von –α), auf denen Beugungstiefstwerte zentriert sind, groß. Daher nimmt ein Beobachter, der die gebeugten Lichtstrahlen als virtuelle Abbildung 70 wahrnimmt, aufgrund der großen Intensitätsdifferenz ΔI eine Leuchtdichtenvarianz wahr.
In der ersten Ausführungsform wird, wie aus ersichtlich ist, die Durchbiegungsgröße S, die bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 verschieden ist, über die gesamte Scanfläche 31 bestimmt. Im Besonderen sind als Durchbiegungsgröße S in der ersten Ausführungsform zwei, eine große und eine kleine, Durchbiegungsgrößen Sa und Sb, bestimmt. Die optischen Elemente 32 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa und die optischen Elemente 32 mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb sind abwechselnd jeweils in der x- und der y-Richtung angeordnet. Aufgrund der Anordnungsform bilden die nebeneinanderliegenden optischen Elemente 32 entsprechend einer Differenz (Sa – Sb) zwischen den Durchbiegungsgrößen Sa und Sb eine Stufe in z-Richtung.
In der ersten Ausführungsform entsteht eine optische Wegdifferenz ΔL zwischen Laserlichtstrahlen, die in Emissionswinkeln θ (θ in als Reflektionswinkel in der ersten Ausführungsform) von den gekrümmten Oberflächen 33 von den Flächen nebeneinanderliegender optischer Elemente 32 emittiert werden und sich gegenseitig beeinflussen, wie zum Beispiel aus hervorgeht. Hierin wird, ausgehend von der Annahme, dass ΔS eine Differenz zwischen Durchbiegungsgrößen Sa und Sb der nebeneinanderliegenden Elemente 32 definiert, die optische Wegdifferenz ΔL als Formel (3) oder (4) unten mit einem Pitch-Höchstwert P (siehe und ) ausgedrückt, der größer als ΔS ist, unter einer Voraussetzung, dass sinθ in etwa θ [rad] entspricht. Insbesondere wird die Formel (3) zwischen einem optischen Element 32 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa und einem danebenliegenden optischen Element mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb auf einer Seite (zum Beispiel rechte Seite in ) des optischen Elements aufgestellt. Die Formel (4) wird zwischen dem einen optischen Element 32 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa und einem danebenliegenden optischen Element 32 mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb auf der gegenüberliegenden Seite (zum Beispiel der linken Seite in ) aufgestellt. Eine Winkeldifferenz α beim Emissionswinkel θ, die dazu führt, dass sich die optische Wegdifferenz ΔL um eine Wellenlänge λ ändert, das heißt eine Winkeldifferenz α beim Emissionswinkel θ, die dazu führt, dass sich die Ordnung eines Beugungshöchstwerts, der sich aus der Interferenz zwischen Laserlichtstrahlen ableitet, um eins ändert, wird als eine Formel (5) unten ausgedrückt, in der der Pitch-Höchstwert P ähnlich wie im Vergleichsbeispiel verwendet wird. ΔL = P·θ – 2·ΔS (3) ΔL = P·θ+2·ΔS (4) α = λ/P (5)
Bei Annahme einer Intensitätsverteilung, die man beobachtet, wenn die optische Wegdifferenz ΔL in der ersten Ausführungsform 0 oder ±λ wird, d. h. wenn die Ordnung eines Beugungshöchstwerts 0 oder ±1 wird, auf der Grundlage der Formeln (3), (4), und (5), hängt die Intensitätsverteilung wie aus ersichtlich von der Winkeldifferenz α beim Emissionswinkel θ ab. Entsprechend der Intensitätsverteilung sind basierend auf den Formeln (3) und (5) Beugungshöchstwerte, die durch ein optisches Element 32 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa und ein danebenliegendes Element 32 auf einer Seite des optischen Elements mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb herbeigeführt werden, auf den Emissionswinkeln θ zentriert, die mit einem Beugungswinkel nullter Ordnung θ0 beginnen, der von 0 um 2·ΔS·α/λ abweicht, und in Einheiten von ±α variieren (durchgezogene Linie im Diagramm). Auf der Grundlage von Formeln (4) und (5) sind die Beugungshöchstwerte, die durch das eine optische Element 32 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa und ein danebenliegendes Element 32 auf der gegenüberliegenden Seite mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb herbeigeführt werden, auf den Emissionswinkeln θ zentriert, die mit einem Beugungswinkel nullter Ordnung –θ0 beginnen, der von 0 um –2·ΔS·α/λ abweicht, und in Einheiten von ±α variieren (Strichpunktlinie im Diagramm). zeigt ein Beispiel, in dem die Beugungshöchstwerte bei den Emissionswinkeln auftreten, die mit θ0 = α/4 oder –θ0 = –α/4 beginnen und in Einheiten von ±α variieren, weil ΔS = λ/8 bestimmt ist. Die auf der durchgezogenen Linie im Diagramm von markierten Punkte A bis G entsprechen den Richtungen A bis G der gebeugten Lichtstrahlen, die die in gezeigten optischen Wegdifferenzen ΔL hervorrufen.
In der ersten Ausführungsform sind Beugungshöchstwerte von gebeugtem Licht, die durch ein optisches Element 32 und ein danebenliegendes Element 32 auf einer Seite des optischen Elements hervorgerufen werden, und Beugungshöchstwerte von gebeugtem Licht, die durch das eine optische Element 32 und ein danebenliegendes Element 32 auf der anderen Seite des optischen Elements hervorgerufen werden, auf verschiedenen Emissionswinkeln θ zentriert und weichen daher voneinander ab. Infolge des Abweichungseffekts überlagern Beugungshöchstwerte, die durch ein optisches Element 32 und ein beliebiges der danebenliegenden Elemente 32 verursacht werden, Beugungstiefstwerte, die durch das eine optische Element und das andere danebenliegende Element 32 verursacht werden. Daher steigen die Intensitäten kaum an.
Wie oben erwähnt ist entsprechend einer Intensitätsverteilung (durchgezogene Linie in einem Diagramm), die aus ersichtlich ist und die man bei gegenseitiger Überlagerung von gebeugten Lichtstrahlen (Linie aus abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen im Diagramm) beobachtet, die durch ein optisches Element 32 und danebenliegende Elemente 32 auf beiden Seiten des optischen Elements hervorgerufen werden, eine Intensitätsdifferenz ΔI zwischen jedem der Emissionswinkel θ (die mit θ0 oder –θ0 beginnen und in Einheiten von f ± α variieren), bei denen die Beugungshöchstwerte zentriert sind, und jedem der dazwischenliegenden Emissionswinkel θ klein. Wenn zum Beispiel in ΔS = λ/8 ähnlich wie in bestimmt ist, kann sich die Intensitätsdifferenz ΔI zwischen jedem der Emissionswinkel θ, die mit α/4 oder –α/4 beginnen und in Einheiten von ±α variieren, und jedem der Emissionswinkel θ, die mit 0 beginnen und in Einheiten von ±α/2 variieren, verringern. Daher kann eine Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, entsprechend der kleinen Intensitätsdifferenz ΔI unterdrückt werden.
Wie bisher bereits beschrieben wird bei der ersten Ausführungsform eine Struktur verwendet, in der die optischen Elemente 32 Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen 33 reflektieren und so das Laserlicht beugen und emittieren. Ausgehend von der Annahme, dass m eine beliebige ungerade Zahl gleich oder größer 1 bestimmt, ergibt sich in der Struktur bei einer Differenz ΔS zwischen den Durchbiegungsgrößen nebeneinanderliegender optischer Elemente 32 gleich m·λ/4 eine Befürchtung, dass Beugungshöchstwerte, die von einem optischen Element 32 und einem danebenliegenden Element 32 auf einer der Seiten des optischen Elements verursacht werden, wie aus ersichtlich ist, Beugungshöchstwerte, die von den einen optischen Element 32 und einem danebenliegenden Element 32 auf der anderen Seite des optischen Elements verursacht werden, überlagern können. Das liegt daran, dass wenn ΔS = m·λ/4 bestimmt ist (im in gezeigten Beispiel ist ΔS = λ/4 bestimmt), die Beugungshöchstwerte bei Emissionswinkeln auftreten, die mit θ0 = α/2 oder –θ0 = –α/2 beginnen und in Einheiten von ±α variieren.
Daher wird in der ersten Ausführungsform die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS zwischen nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 auf einen Wert festgelegt, mit dem eine Formel (6) unten aufgestellt werden kann. Außerdem wird die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS, mit der die Formel (6) aufgestellt werden kann, vorzugsweise auf einen Wert festgelegt, mit dem eine Formel (7) unten aufgestellt werden kann. Vor allem wird die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS noch eher auf einen Wert festgelegt, mit dem eine Formel (8) unten aufgestellt werden kann. ΔS ≠ m·λ/4 (6) (2m – 1)·λ/16 < ΔS < (2m + 1)·λ/16 (7) ΔS = m·λ/8 (8)
In der ersten Ausführungsform, bei der mehrfarbiges Laserlicht verwendet wird, soll die Wellenlänge λ in den Formeln (6), (7) und (8) die Wellenlänge von Laserlicht mindestens einer Farbe sein. Wenn zum Beispiel die Wellenlänge λ die Wellenlänge von Laserlicht einer Farbe sein soll, wird die Spitzenwellenlänge von grünem Laserlicht mit einer hohen Lichtausbeute oder die Spitzenwellenlänge von rotem Laserlicht mit einem großen Beugungswinkel vorzugsweise vermutlich als Wellenlänge λ festgelegt. Wenn die Wellenlänge λ die Wellenlänge jedes der Laserlichtstrahlen mit zwei oder mehr Farben sein soll, wird m auf einen Wert festgelegt, der in Abhängigkeit von der Farbe variiert. Dementsprechend können die Formeln (6), (7) und (8) aufgestellt werden.
Wenn die Spitzenwellenlänge von grünem Laserlicht vermutlich als Wellenlänge λ bestimmt wird, wird die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS [Einheit: nm] auf einen Wert festgelegt, mit dem eine Formel (9) basierend auf Formel (6), vorzugsweise eine Formel (10) basierend auf Formel (7) oder noch eher eine Formel (11) basierend auf Formel (8) festgelegt werden kann. ΔS ≠ 490·m/4 bis 530·m/4 (9) 490·(2m – 1)/16 < ΔS < 530·(2m + 1)/16 (10) ΔS = 490·m/8 bis 530·m/8 (11)
Wenn die Spitzenwellenlänge von rotem Laserlicht vermutlich als Wellenlänge λ bestimmt wird, wird die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS [Einheit: nm] auf einen Wert festgelegt, mit dem eine Formel (12) basierend auf Formel (6), vorzugsweise eine Formel (13) basierend auf Formel (7) oder noch eher eine Formel (14) basierend auf Formel (8) aufgestellt werden kann. ΔS ≠ 600·m/4 bis 650·m/4 (12) 600·(2m – 1)/16 < ΔS < 650·(2m + 1)/16 (13) ΔS = 600·m/8 bis 650·m/8 (14)
In der ersten Ausführungsform, bei der eine beliebige der Formeln (6), (7) und (8) (einschließlich Formel (9) bis (14)) aufgestellt wird, kann bei Laserlicht mindestens einer Farbe, da die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS bei nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 nicht m·λ/4 entspricht, eine Überlagerung von Beugungshöchstwerten durch andere Beugungshöchstwerte vermieden werden. zeigt zum besseren Verständnis die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS größer als eine tatsächliche.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ermittelt, dass wenn Laserlicht von der Grenzfläche 35 zwischen nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 emittiert wird, das emittierte Licht eine Intensitätsverteilung aufweist, die in Abhängigkeit von einem Emissionswinkel aufgrund der Beugung an der Grenzfläche 35 wellenförmig verläuft und sich eine Leuchtdichtenvarianz aus der Beugung an der Grenzfläche (Blendendiffraktion) ableitet.
In der ersten Ausführungsform sind, wie aus und ersichtlich ist, die optischen Elemente 32 so geformt, dass eine Elementbreite W zwischen Grenzflächen 35 an einem Längsabschnitt, der die Oberflächenscheitel 34 enthält, bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 jeweils in x- und in y-Richtung über die gesamte Scanfläche 31 verschieden ist. Als Elementbreite W in der ersten Ausführungsform werden zwei, eine große und eine kleine Elementbreite Wa und Wb bestimmt. Die optischen Elemente 32 mit der großen Elementbreite Wa und die optischen Elemente 32 mit der kleinen Elementbreite Wb sind abwechselnd jeweils in x- und y-Richtung angeordnet. Aufgrund der Anordnungsform stehen die optischen Elemente beim Wert der Elementbreite W im Vergleich mit einem danebenliegenden optischen Element 32 jeweils in der horizontalen x-Richtung und der vertikalen y-Richtung im gleichen Verhältnis.
In der ersten Ausführungsform weichen, wie aus ersichtlich ist, beim Auftreten eines wellenförmigen Verlaufs einer Intensitätsverteilung abhängig von einem Emissionswinkel θ an jedem der optischen Elemente 32 ein wellenförmiger Verlauf, der durch optische Elemente 32 mit der großen Elementbreite Wa (durchgezogene Linie in einem Diagramm) verursacht wird, und ein wellenförmiger Verlauf, der durch optische Elemente 32 mit der kleinen Elementbreite Wb (Punktstrichlinie im Diagramm) verursacht wird, voneinander ab. Dementsprechend steigen die Spitzenintensitäten kaum an. Bei einer Intensitätsverteilung, die in gezeigt ist und die man bei der Überlagerung von Laserlichtstrahlen, die von den optischen Elementen 31 mit Elementbreite Wa bzw. Wb emittiert werden, beobachtet, ist eine Undulationsgröße um einen Emissionswinkel θb entsprechend der Grenzfläche 35 herum klein. Daher kann eine Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, entsprechend der Undulationsgröße unterdrückt werden. Hierin zeigen die gründlichen Untersuchungen, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, dass die Elementbreiten Wa und Wb vorzugsweise auf Werte festgelegt werden, die in einen Bereich von ±3,5% bis ±5% des Pitch-Höchstwerts P fallen (in der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Pitch-Höchstwert einem Mittelwert der Elementbreiten Wa und Wb), um die Leuchtdichtenvarianz zu unterdrücken.
In der ersten Ausführungsform ist zur Erzielung aller vorstehend beschriebenen Eigenschaften die Elementbreite Wa für die optischen Elemente 32 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa und die Elementbreite Wb für die optischen Elemente 32 mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb festgelegt. Der Krümmungsradius R, der bei einem Längsbereich mit den Oberflächenscheiteln 34 gleich bleibt, ist für die gekrümmten Oberflächen 33 der Flächen der optischen Elemente 32 jeweils in x- und y-Richtung über die gesamte Scanfläche 31 festgelegt. Wie aus und ersichtlich ist, ist der Pitch-Höchstwert P, der gleich bleibt, als Distanz zwischen den Oberflächenscheiteln 34 nebeneinanderliegender optischer Elemente 32 für die optischen Elemente 32 jeweils in x- und y-Richtung über die gesamte Scanfläche 31 festgelegt. Außerdem ist ein doppelter Wert des Pitch-Höchstwerts P jeweils in x- und y-Richtung auf einen Wert entsprechend der Summe (Wa + Wb) der großen Elementbreite Wa und der kleinen Elementbreite Wb festgelegt.
Mit den vorstehenden Festlegungen hat jedes der optischen Elemente 32 mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb, wie aus ersichtlich ist, in z-Richtung betrachtet eine quadratische Form und grenzt daher an vier Elemente 32 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa an, wobei die Grenzflächen 35 eine lineare Form aufweisen und dazwischenliegen. Daher beträgt ein Innenwinkel ψb jeder der Ecken der optischen Elemente 32 mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb, wie aus ersichtlich ist, 90°. Jedes der optischen Elemente 32 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa hat, wie aus ersichtlich ist, eine im Wesentlichen achteckige Form, die durch Abschneiden der Ecken einer quadratischen Form in z-Richtung betrachtet erzielt wurde, und grenzt nicht nur an vier danebenliegende Elemente 32 mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb an, wobei die linearen Grenzflächen 35 dazwischenliegen, sondern grenzt außerdem an vier weitere Elemente 32 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa an. Dementsprechend beträgt ein Innenwinkel ψa jeder der Ecken der optischen Elemente 32 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa, wie aus ersichtlich ist, 135°.
(Vorteilhafte Wirkungen)
Die vorteilhaften Wirkungen der vorstehenden ersten Ausführungsform werden nachstehend beschrieben.
In der ersten Ausführungsform emittieren die nebeneinanderliegenden optischen Elemente 32 Laserlichtstrahlen von den gekrümmten Oberflächen 33 der Flächen der optischen Elemente, die eine gemeinsame konvex gekrümmte Form aufweisen. Eine Intensitätsverteilung von gebeugtem Licht, abgeleitet aus der Interferenz transmittierter Lichtstrahlen, weist Beugungshöchstwerte mehrerer Ordnungen im Zusammenhang mit Emissionswinkeln auf. Da jedoch die Durchbiegungsgröße S (Sa oder Sb) von Oberflächenscheitel 34 auf der gekrümmten Oberfläche 33 eines optischen Elements 32 zur Grenzfläche 35 zwischen nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen verschieden ist, weichen Beugungshöchstwerte von gebeugtem Licht, die durch ein optisches Element 32 und eines der danebenliegenden Elemente 32 auf beiden Seiten des optischen Elements hervorgerufen werden, von Beugungshöchstwerten ab, die vom optischen Element 32 und dem anderen danebenliegenden Element 32 hervorgerufen werden. Durch Nutzung des Abweichungseffekts überlagern die Beugungshöchstwerte von gebeugtem Licht, die durch ein optisches Element 32 und ein danebenliegendes Element 32 auf einer Seite des optischen Elements hervorgerufen werden, Beugungstiefstwerte von gebeugtem Licht, die durch das eine optische Element 32 und ein danebenliegendes Element 32 auf der gegenüberliegenden Seite hervorgerufen werden. Dadurch kann eine Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, der die gebeugten Lichtstrahlen als virtuelle Abbildung 70 wahrnimmt, unterdrückt werden.
In der ersten Ausführungsform wird die Durchbiegungsgröße S (Sa oder Sb), die bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 verschieden ist, über die gesamte Scanfläche 31 auf einer Seite des Schirmelements 30, auf der die gekrümmten Oberflächen 33 der Flächen der optischen Elemente 32 ausgebildet sind, realisiert. Dementsprechend kann der Abweichungseffekt von Beugungshöchstwerten unabhängig von einer Elementposition auf der Scanfläche 31 ausgeübt werden. Schließlich kann ein starker Effekt der Unterdrückung einer Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, erzielt werden.
Außerdem entspricht in der ersten Ausführungsform, wenn eine beliebige der Formeln (6), (7) und (8) aufgestellt ist, die Differenz ΔS zwischen den Durchbiegungsgrößen S (Sa und Sb) von nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 nicht m·λ/4. Dementsprechend kann eine Überlagerung von Beugungshöchstwerten durch andere Beugungshöchstwerte zuverlässig vermieden werden. Daher kann die Plausibilität eines Effekts der Unterdrückung einer Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, höher eingestuft werden.
Außerdem wird in der ersten Ausführungsform eine Überlagerung von Beugungshöchstwerten durch andere Beugungshöchstwerte in Anbetracht der Spitzenwellenlänge λ von grünem Laserlicht in einem Bereich von 490 nm bis 530 nm aus dem mehrfarbigen Laserlicht, das heißt der Spitzenwellenlänge λ von Laserlicht mit einer hohen Lichtausbeute, vermieden. Dementsprechend kann ein Effekt der Unterdrückung einer Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, gesteigert werden. Andernfalls wird in der ersten Ausführungsform eine Überlagerung von Beugungshöchstwerten durch andere Beugungshöchstwerte in Anbetracht der Spitzenwellenlänge λ von rotem Laserlicht in einem Bereich von 600 nm bis 650 nm aus dem mehrfarbigen Laserlicht, das heißt der Spitzenwellenlänge λ von Laserlicht mit einem großen Beugungswinkel, vermieden. Dementsprechend kann die Leuchtdichtenvarianz, die bei dem größeren Beugungswinkel auffälliger ist, unterdrückt werden.
Außerdem erscheint in der ersten Ausführungsform, da sich Laserstrahlen, die von den Grenzflächen 35 zwischen nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 emittiert werden, aufgrund Beugung gegenseitig beeinflussen, eine wellenförmige Intensitätsverteilung in den Lichtstrahlen, die von den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 emittiert werden. Selbst in diesem Fall weichen die wellenförmigen Verläufe der Intensitätsverteilungen entsprechend der Differenz bei der Elementbreite W (zwischen Wa und Wb) voneinander ab. Dementsprechend werden die Lichtstrahlen, die von den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32 emittiert werden, von einem Beobachter als die virtuelle Abbildung 70 wahrgenommen, während die wellenförmigen Verläufe der Intensitätsverteilungen voneinander abweichen. Daher kann ein Effekt der weiteren Unterdrückung einer Leuchtdichtenvarianz, die der Beobachter wahrnimmt, ausgeübt werden.
Außerdem kann entsprechend der ersten Ausführungsform, in der die optischen Elemente 32 an die linearen Grenzflächen 35 zwischen ihnen angrenzen, das Auftreten eines Verlusts von Lichteinfall bei Augenpunkt 61 oder eines Ghost aufgrund Laserlichtbeugung an den Grenzflächen 35 unterdrückt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Wie aus und ersichtlich ist, ist die zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Variante der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform ist eine Elementbreite W jedes der optischen Elemente 2032 jeweils in der x- und y-Richtung über die gesamte Scanfläche 31 gleich und auf den gleichen Wert wie der Pitch-Höchstwert P festgelegt. Und zwar liegen die optischen Elemente 2032 mit der einheitlichen Breite W in der horizontalen x- und der vertikalen y-Richtung, in der der Pitch-Höchstwert P realisiert ist, nebeneinander.
Für die optischen Elemente 2032 in der zweiten Ausführungsform ist eine Durchbiegungsgröße S festgelegt, die bei den nebeneinanderliegenden Elementen wie bei der ersten Ausführungsform verschieden ist, oder insbesondere sind eine große und eine kleine Durchbiegungsgröße Sa und Sb mit einer Differenz ΔS dazwischen für die gesamte Scanfläche 31 festgelegt. Ein Krümmungsradius R, der bei einem Längsbereich mit den Oberflächenscheiteln 2034 gleich bleibt, ist für die gekrümmten Oberflächen 2033 der optischen Elemente 2032 jeweils in x- und y-Richtung über die gesamte Scanfläche 31 festgelegt. Was die gekrümmten Oberflächen 2033 der Flächen der optischen Elemente 2032 in der zweiten Ausführungsform anbelangt, ist eine Tiefe, d. h. eine Abstandsgröße von jedem der Oberflächenscheitel 2034 als Bezugspunkt in z-Richtung zu jeder der Grenzflächen 2035 (Inflektionspunkt am Längsbereich) als Durchbiegungsgröße S definiert.
Mit den vorstehenden Festlegungen hat jedes der optischen Elemente 2032 mit einer großen Durchbiegungsgröße Sa, wie aus ersichtlich ist, in z-Richtung betrachtet eine quadratische Form und grenzt an vier Elemente 2032 mit einer kleinen Durchbiegungsgröße Sb an, mit Grenzflächen 2035, die wie aus ersichtlich wie Stufenflächen geformt sind und dazwischenliegen. Außerdem hat jedes der optischen Elemente 2032 mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb, wie aus ersichtlich ist, in z-Richtung gesehen eine quadratische Form und grenzt an vier Elemente 2032 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa an, mit den Grenzflächen 2035, die wie aus ersichtlich wie Stufenflächen geformt sind und dazwischenliegen.
In den zweiten Ausführungsformen ist die Grenzfläche 2035 zwischen nebeneinanderliegenden optischen Elementen 2032 wie eine Stufenfläche geformt und die relativen Positionen der Oberflächenscheitel 2034 der nebeneinanderliegenden optischen Elemente 2032 sind voneinander verschieden. Daher kann die durch die verschiedenen Durchbiegungsgrößen S (Sa und Sb) ermöglichte Unterdrückung einer Leuchtdichtenvarianz zuverlässig sichergestellt werden. Außerdem werden der Krümmungsradius R der gekrümmten Oberflächen 2033 und eine Elementbreite W zwischen den Grenzflächen 2035 bei allen optischen Elementen 2032 gleich gehalten. Gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine Varianz in einem Bereich der Beugung von Laserlicht zwischen den optischen Elementen 2032 minimiert und ein Verlust an Lichteinfall bei Augenpunkt 61 unterdrückt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Wie aus ersichtlich ist, ist die dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Variante der zweiten Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform ist für die optischen Elemente 3032 mit gleicher Elementbreite W, die mit einem Pitch-Höchstwert P identisch ist, und verschiedenen Durchbiegungsgrößen S (Sa und Sb) ein anderer Krümmungsradius R als der in der zweiten Ausführungsform festgelegt. Insbesondere ist für die gekrümmten Oberflächen 3033 der optischen Elemente 3032 auf der gesamten Scanfläche 31 der Krümmungsradius R in einem Längsbereich, der die Oberflächenscheitel 3034 enthält, so festgelegt, dass er bei den nebeneinanderliegenden Elementen 3032 verschieden ist. Als Krümmungsradius R bei der dritten Ausführungsform sind zwei, ein großer und ein kleiner Krümmungsradius Ra und Rb bestimmt. Die optischen Elemente 3032 mit dem kleinen Krümmungsradius Ra und die optischen Elemente 3032 mit dem großen Krümmungsradius Rb sind abwechselnd jeweils in x- und y-Richtung angeordnet. Aufgrund der Anordnungsform stehen die optischen Elemente 3032 beim Wert des Krümmungsradius R im Vergleich mit einem danebenliegenden optischen Element jeweils in der horizontalen x- und der vertikalen y-Richtung im gleichen Verhältnis. In der dritten Ausführungsform ist der kleine Krümmungsradius Ra für die optischen Elemente 3032 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa und der große Krümmungsradius Rb für die optischen Elemente 3032 mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb festgelegt.
Mit den vorstehenden Festlegungen hat jedes der optischen Elemente 3032 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa in z-Richtung betrachtet eine quadratische Form (nicht abgebildet) und grenzt an vier Elemente 3032 mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb an, wobei die linearen Grenzflächen 3035 dazwischenliegen. Jedes der optischen Elemente 3032 mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb hat in z-Richtung betrachtet eine quadratische Form (nicht abgebildet) und grenzt an vier Elemente 3032 mit der großen Durchbiegungsgröße an, wobei die linearen Grenzflächen 3035 dazwischenliegen.
In der dritten Ausführungsform können, da der Krümmungsradius R bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 3032 verschieden ist und sich die relativen Positionen der Oberflächenscheitel 3034 der nebeneinanderliegenden optischen Elemente 3032 voneinander unterscheiden, die unterschiedlichen Durchbiegungsgrößen S (Sa und Sb), die eine Unterdrückung einer Leuchtdichtenvarianz ermöglichen, zuverlässig sichergestellt werden. Gleichzeitig grenzen die optischen Elemente 3032 an die dazwischenliegenden linearen Grenzflächen 3035 an. Entsprechend der dritten Ausführungsform kann das Auftreten eines Verlusts von Lichteinfall bei Augenpunkt 61 oder eines Ghost aufgrund Laserlichtbeugung an den Grenzflächen 3035 unterdrückt werden.
(Vierte Ausführungsform)
Wie aus ersichtlich ist, ist die vierte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Variante der ersten Ausführungsform. Bei der vierten Ausführungsform weisen die Flächen der optischen Elemente 4032 als gemeinsame gekrümmte Form eine konkav gekrümmte Form auf, um eine konkave Krümmung zu erzielen, und sind so als gewölbte Oberflächen 4033 ausgebildet. Die gekrümmten Oberflächen 4033 der Flächen der optischen Elemente 4032 sind von einer Seite, auf der das Schirmelement dem Laserscanner 10 und dem optischen System 40 gegenüberliegt, zu einer gegenüberliegenden Seite in z-Richtung orthogonal zur x- und y-Richtung vertieft. Die tiefsten konkaven Punkte gelten als Oberflächenscheitel 4034. Im Besonderen sind die gekrümmten Oberflächen 4033 der Flächen der optischen Elemente 4032 auf der Scanfläche 31 auf einer Seite, auf der das Schirmelement 30 dem Laserscanner 10 und dem optischen System 40 gegenüberliegt, aus den Seiten von Schirmelement 30 in Dickenrichtung (nämlich in z-Richtung) von Schirmelement 30 ausgebildet. Aufgrund der Struktur wird Laserlicht, das vom Laserscanner 10 auf die Scanfläche 31 projiziert wird, von den gekrümmten Oberflächen 4033 der Flächen der optischen Elemente 4032 reflektiert, dadurch von den gekrümmten Oberflächen 4033 gebeugt und zum optischen System 40 emittiert.
Die optischen Elemente 4032, die jeweils in x- und y-Richtung nebeneinanderliegen, weisen sich überlagernde Ränder (Konturen) ihrer gekrümmten Oberflächen auf, wodurch Grenzflächen 4035 zwischen den optischen Elementen entstehen. Was die gekrümmten Oberflächen 4033 der Flächen der optischen Elemente 4032 in der vierten Ausführungsform anbelangt, ist eine Höhe, das heißt eine Abstandsgröße von jedem der Oberflächenscheitel 4034 als Bezugspunkt in z-Richtung zu jeder der Grenzflächen 4035 (Inflektionspunkt an einem Längsbereich) 4035 als Durchbiegungsgröße S definiert.
Entsprechend der vierten Ausführungsform, die mit Ausnahme des vorstehend beschriebenen Merkmals die gleichen Merkmale wie die erste Ausführungsform aufweist, können die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform realisiert werden.
(Fünfte Ausführungsform)
Wie aus ersichtlich ist, ist die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Variante der ersten Ausführungsform. Die gekrümmten Oberflächen 5033 der Flächen der optischen Elemente 5032 in der fünften Ausführungsform ragen auf einer Seite gegenüber einer Seite, auf der das Schirmelement dem Laserscanner 10 und dem optischen System 40 gegenüberliegt, in einer z-Richtung orthogonal zur x und y-Richtung hervor. Die höchsten hervorragenden Punkte gelten als Oberflächenscheitel 5034. Im Besonderen sind die gekrümmten Oberflächen 5033 der Flächen der optischen Elemente 5032 auf einer Scanfläche 5031 auf einer Seite von Schirmelement 30 gegenüber der Seite, auf der das Schirmelement 30 dem Laserscanner 10 und dem optischen System 40 gegenüberliegt und auf der eine optische Oberfläche 5036 ausgebildet ist, aus den Seiten von Schirmelement 30 in einer Dickenrichtung (das heißt in z-Richtung) ausgebildet. Aufgrund der Struktur wird Laserlicht, das vom Laserscanner 10 auf die optische Oberfläche 5036 projiziert wird, vom Schirmelement 30 transmittiert und zu den gekrümmten Oberflächen 5033 der Flächen der optischen Elemente 5032 geleitet. Infolgedessen wird das Laserlicht, wie aus hervorgeht, von den gekrümmten Oberflächen 5033 der Flächen der optischen Elemente 5032 reflektiert, vom Schirmelement 30 transmittiert, von der optischen Oberfläche 5036 gebeugt und dann zum optischen System 40 emittiert.
Selbst in der x- und y-Richtung in der fünften Ausführungsform weisen die nebeneinanderliegenden optischen Elemente 5032 sich überlagernde Ränder (Konturen) ihrer gekrümmten Oberflächen 5033 auf, wodurch Grenzflächen 5035 zwischen den optischen Elementen entstehen. Was die gekrümmten Oberflächen 5033 der Flächen der optischen Elemente 5032 anbelangt, ist eine Höhe, das heißt eine Abstandsgröße von jedem der Oberflächenscheitel 5034 als Bezugspunkt in z-Richtung zu jeder der Grenzflächen 5035 (Inflektionspunkt an einem Längsbereich) als eine Durchbiegungsgröße S definiert. Hierin werden in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform verschiedene Durchbiegungsgrößen S, das heißt große und kleine Durchbiegungsgrößen Sa und Sb, für die nebeneinanderliegenden optischen Elemente 5032 über eine gesamte Scanfläche 5031 festgelegt. Außerdem werden in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform verschiedene Elementbreiten W an einem Längsbereich mit den Oberflächenscheiteln 5034, das heißt große und kleine Elementbreiten Wa und Wb für die nebeneinanderliegenden optischen Elemente 5032 über die gesamte Scanfläche 5031 festgelegt.
In der fünften Ausführungsform entsteht eine optische Wegdifferenz ΔL zwischen Laserlichtstrahlen, die von den gekrümmten Oberflächen 5033 der Flächen der nebeneinanderliegenden optischen Elemente 5032 reflektiert werden und durch die optische Oberfläche 5036 bei Emissionswinkeln θ emittiert werden, wie z. B. aus ersichtlich ist. Hierin kann, ausgehend von der Annahme, dass ΔS eine Differenz zwischen den Durchbiegungsgrößen Sa und Sb von nebeneinanderliegenden Elementen 5032 bestimmt, die optische Wegdifferenz ΔL als Formel (3) oder (4) ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ausgedrückt werden. Eine Winkeldifferenz α beim Emissionswinkel θ, welche dazu führt, dass sich die optische Wegdifferenz ΔL um eine Wellenlänge λ ändert, wird als Formel (5) ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ausgedrückt.
Selbst in der fünften Ausführungsform weichen Beugungshöchstwerte von gebeugtem Licht, die durch ein optisches Element 5032 und eines der danebenliegenden Elemente 5032 auf beiden Seiten des optischen Elements 5032 herbeigeführt werden, von Beugungshöchstwerten von gebeugtem Licht ab, die von dem einen optischen Element 5032 und dem anderen danebenliegenden Element herbeigeführt werden, da die Beugungshöchstwerte aufgrund des gleichen Prinzips wie in der ersten Ausführungsform auf verschiedenen Emissionswinkeln θ zentriert sind. Infolge des Abweichungseffekts überlagern Beugungshöchstwerte, die von einem optischen Element 5032 und einem der beliebigen danebenliegenden Elemente 5032 herbeigeführt werden, Beugungstiefstwerte, die von dem einen optischen Element 5032 und dem anderen danebenliegenden Element 5032 herbeigeführt werden. Daher steigen die Intensitäten kaum an. Bei einer Intensitätsverteilung, die beim gegenseitigen Überlagern von gebeugten Lichtstrahlen beobachtet wird, die durch ein optisches Element und danebenliegende Elemente 5032 auf beiden Seiten des einen optischen Elements herbeigeführt werden, ist eine Intensitätsdifferenz zwischen jedem der Emissionswinkel θ, auf denen die Beugungshöchstwerte zentriert sind, und jedem der dazwischenliegenden Emissionswinkel θ gering. Letztendlich kann eine Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, entsprechend der kleinen Intensitätsdifferenz unterdrückt werden.
Wie vorstehend bereits erwähnt nimmt die fünfte Ausführungsform eine derartige Struktur an, dass die optischen Elemente 5032 Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen 5033 reflektieren und so das Laserlicht beugen und das Laserlicht durch die optische Oberfläche 5036 auf die Seite gegenüber der Seite, auf der die gekrümmten Oberflächen 5033 ausgebildet sind, emittieren. In der Struktur soll, ausgehend von der Annahme, dass m eine beliebige ungerade Zahl gleich oder größer 1 bestimmt und n den Brechungsindex von Schirmelement 30 bestimmt, die Differenz ΔS zwischen den Durchbiegungsgrößen nebeneinanderliegender optischer Elemente 5032 m·λ/4/n entsprechen. In diesem Fall besteht die Befürchtung, dass Beugungshöchstwerte, die durch ein optisches Element 5032 und ein beliebiges der danebenliegenden Elemente auf beiden Seiten des optischen Elements verursacht werden, möglicherweise Beugungshöchstwerte überlagern, die durch das eine optische Element 5032 und das andere danebenliegende Element verursacht werden. Das ist darauf zurückzuführen, dass wenn ΔS = m·λ/4/n, die Beugungshöchstwerte bei Emissionswinkeln auftreten, die mit θ0 = α/2/n oder –θ0 = –α/2/n in Einheiten von ±α anfangen.
In der fünften Ausführungsform ist die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS zwischen nebeneinanderliegenden optischen Elementen 5032 auf einen Wert festgelegt, mit dem eine Formel (15) wie unten aufgestellt werden kann. Außerdem wird die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS, mit der Formel (15) aufgestellt werden kann, vorzugsweise auf einen Wert festgelegt, mit dem eine Formel (16) wie unten aufgestellt werden kann. Im Besonderen wird die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS vorzugweise auf einen Wert festgelegt, mit dem eine Formel (17) wie unten aufgestellt werden kann. Mit einer der Formeln (15), (16) und (17) aufgestellt entspricht in der fünften Ausführungsform die Differenz ΔS zwischen den Durchbiegungsgrößen (Sa und Sb) von nebeneinanderliegenden optischen Elementen 5032 nicht m·λ/4/n. Dadurch wird die Überlagerung von Beugungshöchstwerten durch andere Beugungshöchstwerte zuverlässig vermieden. Daher kann die Plausibilität eines Effekts der Unterdrückung einer Leuchtdichtenvarianz, die ein Beobachter wahrnimmt, höher eingestuft werden. ΔS ≠ m·λ/4/n (15) (2m – 1)·λ/16/n < ΔS < (2m + 1)·λ/16/n (16) ΔS = m·λ/8/n (17)
Selbst bei der fünften Ausführungsform wird ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform mehrfarbiges Laserlicht verwendet. Die Wellenlänge λ in den Formeln (15), (16) und (17) soll die Wellenlänge von Laserlicht mindestens einer Farbe sein. Wenn zum Beispiel die Wellenlänge λ die Wellenlänge von Laserlicht einer Farbe sein soll, wird die Spitzenwellenlänge von grünem Laserlicht oder rotem Laserlicht vorzugsweise vermutlich als Wellenlänge λ festgelegt. Wenn die Wellenlänge λ die Wellenlänge jeder der Laserlichtstrahlen mit zwei oder mehreren Farben sein soll, wird m auf einen Wert festgelegt, der je nach Farbe variiert. Daher können die Formeln (15), (16) und (17) aufgestellt werden.
Wenn die Spitzenwellenlänge von grünem Laserlicht vermutlich als Wellenlänge λ bestimmt wird, wird die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS [Einheit: nm] auf einen Wert festgelegt, mit dem eine Formel (18) basierend auf Formel (15), vorzugsweise eine Formel (19) basierend auf Formel (16) oder noch eher eine Formel (20) basierend auf Formel (17) aufgestellt werden kann. ΔS ≠ 490·m/4/n bis 530·m/4/n (18) 490·(2m – 1)/16/n < ΔS < 530·(2m + 1)·/16/n (19) ΔS = 490·m/8/n bis 530·m/8/n (20)
Wenn die Spitzenwellenlänge von rotem Laserlicht vermutlich als Wellenlänge λ bestimmt wird, wird die Durchbiegungsgrößendifferenz ΔS [Einheit: nm] auf einen Wert festgelegt, mit dem eine Formel (21) basierend auf Formel (15), vorzugsweise eine Formel (22) basierend auf Formel (16) oder noch eher eine Formel (23) basierend auf Formel (17) aufgestellt werden kann. ΔS ≠ 600·m/4/n bis 650·m/4/n (21) 600·(2m – 1)/16/n < ΔS < 650·(2m + 1)·/16/n (22) ΔS = 600·m/8/n bis 650·m/8/n (23)
Entsprechend der fünften Ausführungsform mit den gleichen Merkmalen wie die erste Ausführungsform mit Ausnahme des vorstehend beschriebenen Merkmals können die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform realisiert werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wurden bisher beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, sondern kann ohne Abweichung vom Hauptinhalt der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene Ausführungsformen und Kombinationen angewendet werden.
Insbesondere kann als eine Variante 1 in Bezug auf die erste, vierte und fünfte Ausführungsform, wie aus hervorgeht, der Krümmungsradius R (Ra > Rb), der bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32, 4032 oder 5032 verschieden ist, in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform bestimmt werden. zeigt die Variante 1 angewendet auf die erste Ausführungsform.
Als eine Variante 2 in Bezug auf die zweite Ausführungsform kann, wie aus hervorgeht, der Krümmungsradius R (Ra > Rb), der bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 2032 verschieden ist, in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform bestimmt werden. Als eine Variante 3 in Bezug auf die zweite Ausführungsform kann, wie aus hervorgeht, die Elementbreite W (Wa und Wb), die bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 2032 verschieden ist, in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform bestimmt werden.
Als eine Variante 4 in Bezug auf die zweite, dritte und fünfte Ausführungsform können, wie aus und hervorgeht, die gekrümmten Oberflächen 2033, 3033 oder 5033, die eine konkav gekrümmte Form aufweisen, um eine konkave Krümmung zu erzielen, in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform festgelegt werden. zeigt die Variante 4 angewendet auf die zweite Ausführungsform, und zeigt die Variante 4 angewendet auf die fünfte Ausführungsform.
Als eine Variante 5 in Bezug auf die erste, vierte und fünfte Ausführungsform, wie aus hervorgeht, kann jedes der optischen Elemente 32, 4032 oder 5032 mit der großen Durchbiegungsgröße Sa und einer im Wesentlichen achteckigen Form an vier andere Elemente mit der großen Durchbiegungsgröße Sa angrenzen, mit planaren Teilen 37 (schraffierter Bereich in 29) dazwischen. In diesem Fall grenzt jedes der optischen Elemente 32, 4032 oder 5032 mit der kleinen Durchbiegungsgröße Sb an vier andere Elemente 32, 4032 oder 5032 mit der kleinen Durchbiegungsgröße an, mit den planaren Teilen 37 dazwischen. zeigt die Variante 5 angewendet auf die erste Ausführungsform,
Als eine Variante 6 in Bezug auf die erste bis fünfte Ausführungsform kann, wie aus hervorgeht, solange die Durchbiegungsgröße S bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32, 2032, 3032, 4032 oder 5032 in einem Teil der Scanfläche 31 oder 5031 verschieden ist, die Durchbiegungsgröße S für die nebeneinanderliegenden Elemente im restlichen Teil der Oberfläche 31 oder 5031 auf einen gleichen Wert festgelegt werden. zeigt die Variante 6 angewendet auf die erste Ausführungsform,
Als eine Variante 7 in Bezug auf die fünfte Ausführungsform kann die Elementbreite W in Übereinstimmung mit der zweiten und dritten Ausführungsform für die optischen Elemente 5032 über die gesamte Scanfläche 5031 auf den gleichen Wert festgelegt werden. Als eine Variante 8 in Bezug auf die erste bis fünfte Ausführungsform kann, wie aus hervorgeht, während die Elementbreite W bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen 32, 2032, 3032, 4032 oder 5032 in einem Teil der Scanfläche 31 oder 5031 verschieden sein kann, die Elementbreite W für die nebeneinanderliegenden Elemente im restlichen Teil der Oberfläche 31 oder 5031 auf den gleichen Wert festgelegt werden. zeigt auch die Variante 8 angewendet auf die erste Ausführungsform.
Als eine Variante 9 in Bezug auf die erste bis fünfte Ausführungsform kann die Elementbreite W (Wa oder Wb), die in der horizontalen x-Richtung und der vertikalen y-Richtung verschieden ist, für die optischen Elemente 32, 2032, 3032, 4032 oder 5032 festgelegt werden. Als eine Variante 10 in Bezug auf die erste bis fünfte Ausführungsform kann der Krümmungsradius R (Ra oder Rb), der in der horizontalen x-Richtung und der vertikalen y-Richtung verschieden ist, für die optischen Elemente 32, 2032, 3032, 4032 oder 5032 festgelegt werden.
Als eine Variante 11 in Bezug auf die erste bis fünfte Ausführungsform können drei oder mehr Durchbiegungsgrößen S bestimmt werden. Als eine Variante 12 in Bezug auf die erste, vierte und fünfte Ausführungsform können drei oder mehr Elementbreiten W bestimmt sein. Als eine Variante 13 in Bezug auf die erste bis fünfte Ausführungsform können die gekrümmten Oberflächen 33, 2033, 3033, 4033 oder 5033, die auf die Scanfläche 31 oder 5031 projiziertes Laserlicht transmittieren und so das Laserlicht beugen und emittieren, als die Flächen der optischen Elemente 32, 2032, 3032, 4032 oder 5032 als Mikrolinsen ausgebildet sein.
Als eine Variante 14 in Bezug auf die erste bis fünfte Ausführungsform kann ein Scanspiegel, der um zwei Achsen gedreht werden kann, als die MEMS 26 des Laserscanners 10 als Projektor festgelegt werden. As eine Variante 15 in Bezug auf die erste bis fünfte Ausführungsform kann ein anderes Element als die Windschutzscheibe 90 als Display-Element festgelegt werden, das die Projektionsfläche 91 von Fahrzeug 1 bildet. Zum Beispiel kann ein Combiner oder Ähnliches, der an die innere Oberfläche der Windschutzscheibe 90 geklebt ist oder separat von der Windschutzscheibe 90 ausgebildet ist, festgelegt werden. Außerdem kann als eine Variante 16 in Bezug auf die erste bis fünfte Ausführungsform die vorliegende Offenbarung auf beliebige andere sich bewegende Objekte, einschließlich Boote, Schiffe und Flugzeuge, als Fahrzeug 1 angewandt werden.

Claims

Head-up-Display-Vorrichtung, die eine Display-Abbildung (71) auf eine Projektionsfläche (91) eines sich bewegenden Objekts (1) projiziert und so eine virtuelle Abbildung (70) der Display-Abbildung wiedergibt, so dass die virtuelle Abbildung im Innern des sich bewegenden Objekts wahrgenommen werden kann, bestehend aus: einem Projektor (10), der Laserlicht projiziert, welches die Display-Abbildung transportiert; und einem Schirmelement (30) mit mehreren optischen Elementen (32, 2032, 3032, 4032, 5032), die in Form eines Gitters angeordnet sind, und das Laserlicht, das vom Projektor ausgeht und in die optischen Elemente eintritt, beugt und zur Projektionsfläche leitet, wobei die optischen Elemente gekrümmte Oberflächen (33, 2033, 3033, 4033, 5033) aufweisen, die entweder konvex gekrümmt oder konkav gekrümmt sind und eine gemeinsame gekrümmte Form als Flächen der optischen Elemente aufweisen, und das Laserlicht, das von den gekrümmten Oberflächen zur Projektionsfläche emittiert wird, beugen; und eine Durchbiegungsgröße (S, Sa, Sb) von jedem der Oberflächenscheitel (34, 2034, 3034, 4034, 5034) der gekrümmten Oberflächen zu jeder der Grenzflächen (35, 2035, 3035, 4035, 5035) zwischen den optischen Elementen bei nebeneinanderliegenden optischen Elementen verschieden ist.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die optischen Elemente (32, 2032, 3032, 4032) das Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen (33, 2033, 3033, 4033) reflektieren und so das Laserlicht beugen und das Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen emittieren; und ausgehend von der Annahme, dass m eine ungerade Zahl gleich oder größer 1 bestimmt, λ die Wellenlänge von Laserlicht bestimmt und ΔS eine Differenz zwischen den Durchbiegungsgrößen nebeneinanderliegender optischer Elemente bestimmt, ein Verhältnis von ΔS ≠ m·λ/4 begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei ein Verhältnis von (2m – 1)·λ/16 < ΔS < (2m + 1)·λ/16 begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei ein Verhältnis von ΔS = m·λ/8 begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die optischen Elemente (5032) das Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen (5033) reflektieren und so das Laserlicht beugen und das Laserlicht durch eine optische Oberfläche (5036) auf eine Seite gegenüber der gekrümmten Oberflächen emittieren; und ausgehend von der Annahme, dass m eine ungleiche Zahl gleich oder größer 1 bestimmt, ΔS eine Differenz zwischen den Durchbiegungsgrößen nebeneinanderliegender optischer Elemente bestimmt und n den Brechungsindex des Schirmelements bestimmt, ein Verhältnis von ΔS ≠ m·λ/4/n begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei ein Verhältnis von (2m – 1)·λ/16/n < ΔS < (2m + 1)·λ/16/n begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei ein Verhältnis von ΔS = m·λ/8/n begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 7, wobei: der Projektor mehrfarbiges Laserlicht als das Laserlicht projiziert, einschließlich grünem Laserlicht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Bereich von 490 nm bis 530 nm; und die Spitzenwellenlänge des grünen Laserlichts als λ definiert ist.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 7, wobei: der Projektor mehrfarbiges Laserlicht als das Laserlicht projiziert, einschließlich rotem Laserlicht mit einer Spitzenwellenlänge in einem Bereich von 600 nm bis 650 nm; und die Spitzenwellenlänge des roten Laserlichts als λ definiert ist.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei; die optischen Elemente (32, 2032, 3032, 4032) das Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen (33, 2033, 3033, 4033) reflektieren und so das Laserlicht beugen und das Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen emittieren; und ausgehend von der Annahme, dass m eine ungleiche Zahl gleich oder größer 1 bestimmt, ΔS [Einheit: nm] eine Differenz zwischen den Durchbiegungsgrößen nebeneinanderliegender optischer Elemente bestimmt, ein Verhältnis von ΔS ≠ 490·m/4 bis 530·m/4 begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei ein Verhältnis von 490·(2m – 1)/16 < ΔS < 530·(2m + 1)/16 begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei ein Verhältnis von ΔS = 490·m/8 bis 530·m/8 begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die optischen Elemente (32, 2032, 3032, 4032) das Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen (33, 2033, 3033, 4033) reflektieren und so das Laserlicht beugen und das Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen emittieren; und ausgehend von der Annahme, dass m eine ungleiche Zahl gleich oder größer 1 bestimmt, ΔS [Einheit: nm] eine Differenz zwischen den Durchbiegungsgrößen nebeneinanderliegender optischer Elemente bestimmt, ein Verhältnis von ΔS ≠ 600·m/4 bis 650·m/4 begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei 600·(2m – 1)/16 < ΔS < 650·(2m + 1)/16 begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei ein Verhältnis von ΔS = 600·m/8 bis 650·m/8 begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die optischen Elemente (5032) das Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen (5033) reflektieren und so das Laserlicht beugen und das Laserlicht durch eine optische Oberfläche (5036) auf eine Seite gegenüber den gekrümmten Oberflächen emittieren; und ausgehend von der Annahme, dass m eine ungleiche Zahl gleich oder größer 1 bestimmt, ΔS [Einheit: nm] eine Differenz zwischen den Durchbiegungsgrößen nebeneinanderliegender optischer Elemente bestimmt, und n den Brechungsindex des Schirmelements bestimmt, ein Verhältnis von ΔS ≠ 490·m/4/n bis 530·m/4/n begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei ein Verhältnis von 490·(2m – 1)/16/n < ΔS < 530·(2m + 1)/16/n begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei ein Verhältnis von ΔS = 490·m/8/n bis 530·m/8/n begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die optischen Elemente (5032) das Laserlicht von den gekrümmten Oberflächen (5033) reflektieren und so das Laserlicht beugen und das Laserlicht durch eine optische Oberfläche (5036) auf eine Seite gegenüber den gekrümmten Oberflächen emittieren; und ausgehend von der Annahme, dass m eine ungleiche Zahl gleich oder größer 1 bestimmt, ΔS [Einheit: nm] eine Differenz zwischen den Durchbiegungsgrößen nebeneinanderliegender optischer Elemente bestimmt, und n den Brechungsindex des Schirmelements bestimmt, ein Verhältnis von ΔS ≠ 600·m/4/n bis 650·m/4/n begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei ein Verhältnis von 600·(2m – 1)/16/n < ΔS < 650·(2m + 1)/16/n begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei ein Verhältnis von ΔS = 600·m/8/n bis 650·m/8/n begründet wird.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 21, wobei die optischen Elemente (32, 4032, 5032) so konfiguriert sind, dass eine Elementbreite (W, Wa, Wb) zwischen den Grenzflächen (35, 4035, 5035) bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen verschieden ist.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 22, wobei die optischen Elemente (32, 3032, 4032, 5032) durch die Grenzflächen (35, 3035, 4035, 5035) in linearer Form aneinander grenzen.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 22, wobei die optischen Elemente (2032) durch die Grenzflächen (2035) in Form einer Stufenfläche aneinander angrenzen.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 24, wobei die optischen Elemente (3032) so konfiguriert sind, dass der Krümmungsradius (R, Ra, Rb) jeder der gekrümmten Oberflächen (3033) bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen verschieden ist.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 21, wobei: die optischen Elemente (2032) durch die Grenzflächen (2035) in Form einer Stufenfläche aneinander grenzen; und die optischen Elemente so konfiguriert sind, dass der Krümmungsradius (R) jeder der gekrümmten Oberflächen (2033) und die Elementbreite (W) zwischen den Grenzflächen bei den optischen Elementen gleich sind.
Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 26, wobei die Durchbiegungsgröße bei den nebeneinanderliegenden optischen Elementen (32, 2032, 3032, 4032, 5032) über die gesamte Oberfläche (31, 5031) des Schirmelements auf einer Seite des Schirmelements, auf der die gekrümmten Oberflächen der Flächen der optischen Elemente ausgebildet sind, verschieden ist.