DE112014003632T5

DE112014003632T5 - Fahrzeug-head-up-Display-Vorrichtung

Info

Publication number: DE112014003632T5
Application number: DE112014003632.3T
Authority: DE
Inventors: Toshiki Ishikawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: US20160178901A1; KR20160027188A; CN105452937A; CN105452937B; KR101820610B1; WO2015019578A1; US9823470B2; DE112014003632B4; JP6131766B2; JP2015031924A

Abstract

In einer Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung (100), die ein durch eine staubdichte Abdeckung (150) übertragenes Anzeigelicht an einer Windschutzscheibe (20) oder einem Kombinator reflektiert und Anzeigeinformation als ein virtuelles Bild von einem Fahrersitz eines Fahrzeugs aus sichtbar anzeigt, weist die staubdichte Abdeckung (150) eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft auf, die erzeugt wird, indem diese gewalzt wird, wenn eine Linie zwischen einem ersten Punkt auf einer ersten Endseite der Anzeige in einer Längsrichtung der Anzeige und einem zweiten Punkt, der auf der gleichen Höhe wie der erste Punkt liegt, auf einer zweiten Endseite gegenüberliegend der ersten Endseite eine Längsachse (121) beschreibt und eine Leuchtdichte eines virtuellen Bildes abgestimmt wird, indem ein Winkel zwischen einer Walzrichtung einer Harzplatte, die für die staubdichte Abdeckung (150) verwendet wird, und einer Virtuelles-Bild-Längsachse (121a), die der Längsachse entspricht, eines virtuellen Bildes der Anzeige (120), das durch den Reflektor (130) reflektiert wird, abgestimmt wird. Dies führt dazu, dass ein Polarisationszustand des Anzeigelichts geändert wird, um eine Abstimmung der Leuchtdichte des virtuellen Bildes zu ermöglichen, ohne dass die Anzahl von Teilen und einer Körpergröße erhöht werden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 6. August 2013 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-163503 , auf deren Offenbarung hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung, die ein auf einer Anzeige angezeigtes Bild in Richtung einer Windschutzscheibe oder eines Kombinators eines Fahrzeugs reflektiert und ein virtuelles Bild des Bildes von einem Augpunkt in einem Fahrzeuginnenraum aus sichtbar anzeigt.
BISHERIGER STAND DER TECHNIK
Eine herkömmliche Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung ist beispielsweise aus dem Patentdokument 1 bekannt. Die im Patentdokument 1 beschriebene Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung weist ein Flüssigkristallanzeigefeld und ein lichtemittierendes Element, das das Flüssigkristallanzeigefeld beleuchtet, auf. Die Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung projiziert Anzeigelicht, einschließlich von linear polarisiertem Licht, auf eine Windschutzscheibe, um das virtuelle Bild anzuzeigen.
Die Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung aus dem Patentdokument 1 rotiert eine Polarisationsachse des Anzeigelichts anhand einer Verzögerungsplatte, die separat vorgesehen wird, um die Sichtbarkeit des virtuellen Bildes entsprechend einer Betrachtung durch eine Sonnenbrille zu verbessern.
LITERATURLISTE ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR

Patentdokument 1: JP 2010-113197 A

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Im Patentdokument 1 fällt eine Körpergröße der Vorrichtung, da die Verzögerungsplatte separat vorgesehen ist, wahrscheinlich groß aus, wodurch die Montierbarkeit am Fahrzeug verschlechtert wird.
Es ist, angesichts der obigen Umstände, Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung bereitzustellen, die die Leuchtdichte eines virtuellen Bildes abstimmen kann, ohne die Körpergröße zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung setzt die folgenden technischen Mittel ein.
Eine Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem ersten Aspekt weist auf: ein Gehäuse, das nahe einem Fahrersitz eines Fahrzeugs angeordnet ist und eine Öffnung aufweist, wobei das Fahrzeug eine Windschutzscheibe oder einen Kombinator, der getrennt von der Windschutzscheibe angeordnet ist, aufweist; ein lichtemittierendes Element, das im Gehäuse untergebracht ist; eine Anzeige, die im Gehäuse untergebracht ist und ein Anzeigelicht, das Anzeigeinformation anzeigt, emittiert, wenn sie vom lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt; einen Reflektor, der im Gehäuse untergebracht ist und das Anzeigelicht reflektiert; und eine staubdichte Abdeckung, die in der Öffnung angeordnet ist, wobei das durch die staubdichte Abdeckung übertragende Anzeigelicht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator reflektiert wird, so dass die Anzeigeinformation als ein virtuelles Bild angezeigt wird, um vom Fahrersitz des Fahrzeugs aus sichtbar zu sein, die staubdichte Abdeckung, die durch Walzen gebildet ist, eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft aufweist, eine Linie, die zwischen einem ersten Punkt auf einer ersten Endseite der Anzeige in einer Längsrichtung der Anzeige und einem zweiten Punkt auf einer zweiten Endseite der Anzeige gegenüberliegend der ersten Endseite verläuft, als eine Längsachse definiert ist, wobei der zweite Punkt auf der gleichen Höhe wie der erste Punkt liegt, ein Winkel zwischen einer Walzrichtung einer Harzplatte, die für die staubdichte Abdeckung verwendet wird, und einer Virtuelles-Bild-Längsachse, die der Längsachse entspricht, des virtuellen Bildes der Anzeige, das durch den Reflektor reflektiert wird, als ein Winkel α definiert ist, und eine Leuchtdichte des virtuellen Bildes abgestimmt wird, indem der Winkel α abgestimmt wird.
Folglich ist ein Effekt optischer Drehung der staubdichten Abdeckung über die Abstimmung des Winkels α zu erwarten. Dementsprechend kann, mit einer geeigneten Änderung des Winkels α, ein Polarisationszustand des von der Anzeige emittierten Anzeigelichts ohne irgendeine Zunahme in der Körpergröße abgestimmt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung ist eine Leuchtdichte des lichtemittierenden Elements durch I₀ beschrieben, ist ein Transmissionsgrad der Anzeige durch T_TFT beschrieben, ist ein Reflexionsgrad des Reflektors durch R beschrieben, ist ein Winkel zwischen der Längsachse und einer Polarisationsrichtung des Anzeigelichts durch θ_LCD beschrieben, ist ein Winkel zwischen einer virtuellen Ebene und einer Ebene als ein Winkel Δθ definiert, wobei die virtuelle Ebene durch einfallendes Licht und reflektiertes Licht des Anzeigelichts, wenn dieses an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator reflektiert wird, definiert ist, und die Ebene senkrecht zur Virtuelles-Bild-Längsachse des virtuellen Bildes der Anzeige, das durch den Reflektor reflektiert wird, verläuft, ist ein Reflexionsgrad von s-polarisiertem Licht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator durch Rs beschrieben, ist ein Reflexionsgrad von p-polarisiertem Licht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator durch Rp beschrieben, sind Werte, die durch eine Charakteristik der staubdichten Abdeckung bestimmt werden, durch A₁ und A₂ beschrieben, ist eine Leuchtdichte I der Anzeigeinformation, wenn diese vom Fahrersitz optisch als das virtuelle Bild erkannt wird, durch die folgende Gleichung 1 beschrieben, und wird der Winkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I in einen Bereich von 65% bis 90% eines Höchstwertes der Leuchtdichte I fällt.
(Gleichung 1)

I = (I₀·T_TFT·R) × [Rs·{A₁cos²(θ_LCD + Δθ – 2α) + A₂cos²(θ_LCD + Δθ)} + Rp·{A₁sin²(θ_LCD + Δθ – 2α) + A₂sin²(θ_LCD + Δθ)}]

Folglich können, über die Wahl des Winkels α, sowohl eine Summe der Leuchtdichte von s-polarisiertem Licht und p-polarisiertem Licht, wenn ein Fahrer das virtuelle Bild mit bloßem Auge betrachtet, als auch die Leuchtdichte des p-polarisierten Lichts, wenn er das virtuelle Bild durch Sonnenbrille mit polarisierten Gläsern betrachtet, durch den Lichtrotationseffekt, der durch die staubdichte Abdeckung bewirkt wird, auf ein zulässiges Niveau für den Fahrer abgestimmt werden, ohne die Körpergröße zu erhöhen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Head-up-Display-Vorrichtung wird die Leuchtdichte I der Anzeigeinformation durch die obige Gleichung 1 beschrieben und der Winkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I einen Wert verschieden von einem Höchstwert und einem Tiefstwert der Leuchtdichte I annimmt.
Folglich kann, durch eine Einstellung des Winkels α, ohne irgendeine Erhöhung der Körpergröße, eine Situation vermieden werden, in der eine Summe der Leuchtdichte von s-polarisiertem Licht und p-polarisiertem Licht, wenn ein Fahrer das virtuelle Bild mit bloßem Auge betrachtet, oder die Leuchtdichte des p-polarisierten Lichts, wenn er das virtuelle Bild durch eine Sonnenbrille mit polarisierten Gläsern betrachtet, außerordentlich herabgesetzt ist.
Gemäß einem vierten Aspekt der Head-up-Display-Vorrichtung wird die Leuchtdichte I der Anzeigeinformation durch die obige Gleichung 1 beschrieben und der Winkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I einen Höchstwert der Leuchtdichte I aufweist.
Folglich kann die Summe der Leuchtdichte des s-polarisierten Lichts und des p-polarisierten Lichts, wenn der Fahrer das virtuelle Bild mit bloßem Auge betrachtet, abgestimmt werden, um einen Höchstwert aufzuweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Abbildung einer Gesamtkonfiguration einer Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines Abschnitts der Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung der ersten Ausführungsform.
3 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Zustands, in dem ein Anzeigelicht polarisiert wird, gemäß der ersten Ausführungsform.
4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Einstellungsbeispiels eines Abdeckungsbefestigungswinkels α bei einem Winkel θ_LCD = 0° gemäß der ersten Ausführungsform.
5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Einstellungsbeispiels des Abdeckungsbefestigungswinkels α bei dem Winkel θ_LCD = 30° gemäß der ersten Ausführungsform.
6 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Einstellungsbeispiels des Abdeckungsbefestigungswinkels α bei dem Winkel θ_LCD = 45° gemäß der ersten Ausführungsform.
7 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Einstellungsbeispiels des Abdeckungsbefestigungswinkels α bei dem Winkel θ_LCD = 135° gemäß der ersten Ausführungsform.
8 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Einstellungsbeispiels des Abdeckungsbefestigungswinkels α bei dem Winkel θ_LCD = 150° gemäß der ersten Ausführungsform.
9 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Zustands, in dem ein Anzeigelicht polarisiert wird, gemäß einer zweiten Ausführungsform.
10 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Einstellungsbeispiels des Abdeckungsbefestigungswinkels α bei dem Winkel θ_LCD = 45° gemäß der zweiten Ausführungsform.
11 zeigt eine schematische Abbildung einer Konfiguration einer Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
12 zeigt eine schematische Abbildung einer Konfiguration einer Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend sind mehrere Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsformen sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und, zur Vermeidung von Redundanz, nicht wiederholt beschrieben. In jeder Ausführungsform kann, wenn nur ein Teil der Konfiguration beschrieben ist, eine andere Ausführungsform, die zuvor beschrieben ist, auf andere Teile der Konfiguration angewandt werden. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, auch wenn nicht explizit beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt, dass mit der Kombination kein Nachteil verbunden ist.
(Erste Ausführungsform)
Nachstehend ist eine Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben. Eine Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung 100 weist, wie in 1 gezeigt, eine Anzeige (Display) 120 auf, die in einem Gehäuse 101 untergebracht ist. Ein Anzeigelicht, das Anzeigeinformation anzeigt, wird von der Anzeige 120 emittiert. Das emittierte Anzeigelicht wird auf eine Projektionsposition 20a einer Windschutzscheibe 20 für ein Fahrzeug projiziert. Die Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung 100 erzeugt ein Anzeigebild 160 der Anzeigeinformation auf einer Fahrzeugfronterstreckungslinie einer Linie zwischen einer Augenzelle (Augenbox) 400a und einer Projektionsposition 20a. Gemäß der obigen Konfiguration wird das Anzeigebild 160 vom Fahrer 400 visuell als ein virtuelles Bild erkannt. Bei diesem Beispiel wird die Augenzelle 400a in einem vorbestimmten Bereich festgelegt, der im Voraus in einem Fahrzeuginnenraum bestimmt wird. Insbesondere wird die Augenzelle 400a als ein Bereich festgelegt, in dem sich die Augen des Fahrers 400 während der Fahrt befinden. Der Fahrer 400 kann das Anzeigebild 160 und einen Bereich vor dem Fahrzeug anhand der Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung 100 in einer überlagerten Weise visuell erkennen. Nachstehend ist die Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung 100 als „HUD 100” bezeichnet.
Die Windschutzscheibe 20 ist eine Frontwindschutzscheibe des Fahrzeugs und beispielsweise aus einem laminierten Glas zweier Gläser und einem Zwischenfilm zwischen diesen beiden Gläsern aufgebaut. Die Windschutzscheibe 20 weist, bei einer Betrachtung von oberhalb des Fahrzeugs, leichte Krümmungen in einer horizontalen Richtung und, bei einer Betrachtung von einer Seite des Fahrzeugs, entlang einer Linie der Windschutzscheibe 20 auf. Die Windschutzscheibe 20 ist dazu ausgelegt, das Anzeigebild 160 durch den Effekt eines konkaven Spiegels zu vergrößern, um das Anzeigebild 160 in einem gewissen Abstand anzuzeigen. Bei der Windschutzscheibe 20 wird ein Reflexionsgrad des s-polarisierten Lichts durch Rs beschrieben (nachstehend als „Reflexionsgrad Rs s-polarisierten Lichts” bezeichnet) und ein Reflexionsgrad des p-polarisierten Lichts durch Rp beschrieben (nachstehend als „Reflexionsgrad Rp p-polarisierten Lichts” bezeichnet).
Das Gehäuse 101 der HUD 100 ist innerhalb einer Instrumententafel angeordnet, die sie von einem unteren Abschnitt der Windschutzscheibe 20 in einen Fahrzeuginnenraum erstreckt. Die HUD 100 ist mit einem lichtemittierenden Element 110, der Anzeige 120, einem Reflektor 130, einem konkaven Spiegel 140, einer staubdichten Abdeckung 150 und einem Controller (nicht gezeigt) ausgerüstet. Nachstehend sind die jeweiligen Konfigurationen der HUD 100 näher beschrieben.
Das lichtemittierende Element 110 wird mit Energie versorgt, um Licht zur Anzeige 120 zu emittieren. Das lichtemittierende Element ist beispielsweise aus einer lichtemittierenden Diode (LED oder auch Leuchtdiode) aufgebaut. Nachstehend ist die Leuchtdichte des vom lichtemittierenden Element 110 emittierten Lichtes als I₀ definiert (nachstehend als „Lichtemitterelement-Leuchtdichte I₀” bezeichnet).
Die Anzeige 120 emittiert ein Anzeigelicht, das Anzeigeinformation anzeigt. Die Anzeige 120 wird unter der Steuerung einer Ansteuerschaltung des Controllers (nicht gezeigt) betrieben. Die Anzeige 120 ist beispielsweise aus einem TFT-Flüssigkristall-Panel unter Verwendung von Dünnfilmtransistoren (TFT = Thin Film Transistor = Dünnfilmtransistor), einem Dual-Scan-Display (D-STN = Dual Scan Super Twisted Nematic) oder einem TN-(Twisted Nematic)-Segment-Flüssigkristall aufgebaut. Die Anzeige 120 bildet Anzeigeinformation auf einer Oberfläche der Anzeige 120 aus dem vom lichtemittierenden Element 110 emittierten Licht und emittiert, als das Anzeigelicht, die Anzeigeinformation in einer Richtung entgegengesetzt zum lichtemittierenden Element 110.
Die von der Anzeige 120 bereitgestellte Anzeigeinformation ist Fahrzeuginformation während einer Fahrt des Fahrzeugs, wie beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Verbrennungsmotordrehzahl, eine Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur, eine Batteriespannung und eine Geschwindigkeitsbegrenzung. Die Anzeige 120 kann verschiedene Anzeigeinformation, die vorstehend beschrieben ist, auf der Oberfläche der Anzeige 120 bereitstellen, und zwar eine nach der anderen oder in einer Kombination aus mehreren Anzeigeinformationen. Der Fahrer 400 kann eine beliebige Anzeigeinformation über einen Umschalter (nicht gezeigt) anwählen.
Bei der Anzeige 120 ist ein Transmissionsgrad für das Licht des lichtemittierenden Elements 110 durch T_TFT beschrieben (nachstehend als „Transmissionsgrad T_TFT” bezeichnet). In dieser Ausführungsform weist eine Polarisationsrichtung des Anzeigelichts, das die Anzeige 120 passiert hat, beispielsweise einen Polarisationswinkel θ_LCD = 0°, 30°, 45°, 135° und 150° auf, wenn eine Längsachse 121 der Anzeige 120 auf 0° gesetzt ist. Der Polarisationswinkel θ_LCD ist ein Winkel entgegen dem Uhrzeigersinn, der zwischen der Längsachse 121 der Anzeige 120 und der Polarisationsrichtung des von der Anzeige 120 emittierten Anzeigelichts definiert wird.
Der Reflektor 130 weist eine reflektierende Oberfläche auf, die einen planaren Spiegel bildet, und ist im Gehäuse 101 angeordnet. Die reflektierende Oberfläche des Reflektors 130 ist angeordnet, um dem konkaven Spiegel 140 zugewandt zu sein. Nachstehend ist ein Reflexionsgrad des Reflektors 130 durch Rf beschrieben (nachstehend als „Reflexionsgrad Rf” bezeichnet).
Der konkave Spiegel 140 ist dazu ausgelegt, das reflektierte Bild vom Reflektor 130 zu vergrößern, und angeordnet, um der Projektionsposition 20a der Windschutzscheibe zugewandt zu sein. Der konkave Spiegel 140 reflektiert das Anzeigelicht, das von der Anzeige 120 emittiert und am Reflektor 130 reflektiert wird. Eine Öffnung 100a ist in einer oberen Oberfläche des Gehäuses 101 definiert, und die staubdichte Abdeckung 150 ist in der Öffnung 100a angeordnet. Das am konkaven Spiegel 140 reflektierte Anzeigelicht wird über die Öffnung 100a (staubdichte Abdeckung 150) auf die Projektionsposition 20a der Windschutzscheibe 20 projiziert. Genauer gesagt, der konkave Spiegel 140 bildet ein Anzeigelicht (Anzeigeinformation) als ein reflektiertes Bild (virtuelles Bild) an einer Position gegenüberliegend der Projektionsposition 20a und bildet das Anzeigelicht an der Projektionsposition 20a ab. Nachstehend ist der Reflexionsgrad des konkaven Spiegels 140 durch Rc beschrieben (nachstehend als „Reflexionsgrad Rc” bezeichnet).
Die staubdichte Abdeckung 150 ist dazu ausgelegt, die Öffnung 100a des Gehäuses 101 zu schließen. Die staubdichte Abdeckung 150 ist aus einem Platten- bzw. Sheet-Element aus Harz aufgebaut. Die staubdichte Abdeckung 150 weist eine Permmeabilität zum Durchlassen des von der Anzeige 120 emittierten Anzeigelichts und eine Eigenschaft zur optischen Rotation zur Änderung der Polarisationsrichtung des die staubdichte Abdeckung 150 passierenden Anzeigelichts auf. Die staubdichte Abdeckung 150 der vorliegenden Ausführungsform ist aus einem transparenten Polycarbonat oder Acryl aufgebaut. Die staubdichte Abdeckung 150 ist gebildet, um in Abwärtsrichtung gekrümmt zu sein, und schließt die Öffnung 100a. Folglich ist die staubdichte Abdeckung 150 an einer Position angeordnet, an der die staubdichte Abdeckung 150 vom auf dem Fahrersitz sitzenden Fahrer 400 kaum zu sehen ist.
Das Plattenelement, das die staubdichte Abdeckung 150 bildet, wird während eines Herstellungsprozesses durch Walzen gebildet. Folglich weist die staubdichte Abdeckung 150 einen Brechungsindex n_o entlang einer Walzrichtung und einen Brechungsindex n_e entlang einer Richtung orthogonal zur Walzrichtung auf, die voneinander verschiedene Werte aufweisen. Gemäß der obigen Konfiguration weist die staubdichte Abdeckung 150 die Lichtrotationseigenschaft auf. Nachstehend ist ein Transmissionsgrad zum Durchlassen des s-polarisierten Lichts der staubdichten Abdeckung 150 durch Ts beschrieben (nachstehend als „Transmissionsgrad Ts s-polarisierten Lichts” bezeichnet) und ein Transmissionsgrad zum Durchlassen des p-polarisierten Lichts durch Tp beschrieben (nachstehend als „Transmissionsgrad Tp p-polarisierten Lichts” bezeichnet).
Der Controller (nicht gezeigt) steuert die Anzeigeinformation der Anzeige 120. Wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet wird, empfängt der Controller elektrische Energie von einer Batterie und beginnt der Controller zu arbeiten. Der Controller weist einen Betriebsschalter, einen Mikrocomputer, eine Gruppe von verschiedenen Sensoren und eine Ansteuerschaltung auf.
Die gemäß obiger Beschreibung konfigurierte HUD 100 beginnt zu arbeiten, wenn sie eine Eingabe empfängt, die erzeugt wird, wenn beispielsweise der Fahrer 400 den Betriebsschalter einschaltet. Der Mikrocomputer des Controllers bestimmt die anzuzeigende Anzeigeinformation auf der Grundlage eines Befehls vom Fahrer 400 über eine andere fahrzeugeigene ECU und generiert ferner die Anzeigeinformation über die Ansteuerschaltung auf der Anzeige 120.
Die Anzeige 120 emittiert, als das Anzeigelicht, wie in 1 gezeigt, die Anzeigeinformation über das vom lichtemittierenden Element 110 emittierte Licht in Richtung des Reflektors 130. Das vom Reflektor 130 reflektierte Anzeigelicht wird auf den konkaven Spiegel 140 emittiert. Der konkave Spiegel 140 emittiert das von der Anzeige 120 emittierte Licht über die Öffnung 100a und die staubdichte Abdeckung 150 auf die Projektionsposition 20a der Windschutzscheibe 20. Das auf die Projektionsposition 20a reflektierte Anzeigelicht (Anzeigeinformation) wird auf einer Fahrzeugfronterstreckungslinie (Front eines Sichtfeldes des Fahrers 400) einer Linie zwischen dem Fahrer 400 und der Projektionsposition 20a als das Anzeigebild 160 (virtuelles Bild) abgebildet und vom Fahrer 400 visuell erkannt.
Nachstehend ist ein Mechanismus beschrieben, gemäß dem der Fahrer 400 das virtuelle Bild visuell erkennt.
Das vom Reflektor 130 reflektierte Anzeigelicht wird durch den konkaven Spiegel 140 auf die Windschutzscheibe 20 reflektiert. Aus diesem Grund wird, wenn in die Öffnung 100a geschaut wird, ein virtuelles Anzeigebild 120a, das einem virtuellen Bild der Anzeige 120 entspricht, auf den konkaven Spiegel 140 reflektiert. In der Beschreibung ist das lichtemittierende Element 110 entsprechend dem virtuellen Anzeigebild 120a, das auf den konkaven Spiegel 140 reflektiert wird, als „virtuelles Bild 110a des lichtemittierenden Elements” bezeichnet. Das virtuelle Anzeigebild 120a wird erhalten, indem es der Anzeige 120 ermöglicht wird, an dem Reflektor 130 reflektiert zu werden, und indem es dem virtuellen Bild der Anzeige 120 ermöglicht wird, durch den Reflektor 130 reflektiert zu werden, um ferner auf den konkaven Spiegel 140 reflektiert zu werden.
Eine Linie zwischen einem ersten Punkt auf einer ersten Endseite des virtuellen Anzeigebildes 120a in einer Längsrichtung des virtuellen Anzeigebildes 120a und einem zweiten Punkt, der auf der gleichen Höhe wie der erste Punkt liegt, auf einer zweiten Endseite gegenüberliegend der ersten Endseite ist als eine Virtuelles-Bild-Längsachse 121a des virtuellen Anzeigebildes 120a definiert. Ein Winkel, der zwischen der Polarisationsrichtung des vom virtuellen Anzeigebild 120a emittierten Anzeigelichts und der Virtuelles-Bild-Längsachse 121a definiert ist, wird, wie vorstehend beschrieben, durch θ_LCD beschrieben. Der Winkel θ_LCD ist gleich einem Winkel, der zwischen der Längsrichtung der Anzeige 120 und der Polarisationsrichtung des von der Anzeige 120 emittierten Anzeigelichts definiert ist.
Das auf den konkaven Spiegel 140 reflektierte Anzeigelicht passiert die Öffnung 100a und die staubdichte Abdeckung 150. In diesem Fall ist ein Winkel, der zwischen der Virtuelles-Bild-Längsachse 121a und der staubdichten Abdeckung 150 definiert ist, als ein Abdeckungsbefestigungswinkel α definiert.
Das Anzeigelicht, das die staubdichte Abdeckung 150 passiert hat, wird an der Windschutzscheibe 20 reflektiert. Das reflektierte Licht wandert in Richtung des Fahrers 400. Hierin werden eine virtuelle Ebene P einschließlich der jeweiligen Lichtstrahlen eines einfallenden Lichts (X01 in der 2), das auf die Projektionsposition 20a fällt, und eines reflektierten Lichts (X02 in der 2), das von der Projektionsposition 20a zum Fahrer 400 reflektiert wird, und eine virtuelle Ebene Q orthogonal zur Virtuelles-Bild-Längsachse 121a angenommen. Da die Windschutzscheibe 20, wie in 2 gezeigt, die Krümmung in der horizontalen Richtung aufweist, ist die virtuelle Ebene P bezüglich der virtuellen Ebene Q geneigt. Ein Winkel zwischen eine Schnittlinie P1 der virtuellen Ebene P und des virtuellen Anzeigebildes 120a und einer lateralen Achse 122a des virtuellen Anzeigebildes 120a ist als ein Wert des Befestigungswinkels Δθ definiert. D. h., ein Winkel zwischen der virtuellen Ebene P und der virtuellen Ebene Q ist als der Wert des Befestigungswinkels Δθ definiert. Ferner wird angenommen, dass der Winkel Δθ, wenn die HUD 100 an einem Rechts-Lenker befestigt ist, einen negativen Wert aufweist, wohingegen angenommen wird, dass ein Wert von Δθ, wenn die HUD 100 an einem Links-Lenker befestigt ist, einen positiven Wert aufweist. Der Befestigungswinkel Δθ ist in Abhängigkeit der Fahrzeuge verschieden, und ein Absolutwert des Befestigungswinkels Δθ ist ein Winkel von ungefähr 2 bis 10°.
Der definierte Winkel Δθ ist ein Winkel in Richtung einer Längsrichtung des Fahrzeugs in Querschnitten der virtuellen Ebene P und der virtuellen Ebene Q in der horizontalen Richtung.
Das Anzeigebild 160 der Anzeigeinformation wird übrigens auf der Fahrzeugfronterstreckungslinie einer Linie zwischen der Augenzelle 400a nahe dem Fahrer 400 und der Projektionsposition 20a abgebildet, so dass das Anzeigebild 160 vom Fahrer 400 visuell als ein virtuelles Bild erkannt wird.
Nachstehend ist ein Mechanismus, gemäß dem das vom virtuellen Bild 110a des lichtemittierenden Elements emittierte Licht polarisiert wird, bevor es vom Fahrer 400 virtuell erkannt wird, unter Bezugnahme auf die 1 und 3 beschrieben.
Zunächst ist der Zustand unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben. Eine Position A zeigt eine Polarisationsrichtung des Anzeigelichts, unmittelbar nachdem es vom virtuellen Bild 110a des lichtemittierenden Elements emittiert wurde. Eine Position B zeigt die Polarisationsrichtung des Anzeigelichts, unmittelbar nachdem das Anzeigelicht vom konkaven Spiegel 140 reflektiert wurde. Eine Position C zeigt eine Polarisationsrichtung des Anzeigelichts, unmittelbar nachdem das Anzeigelicht die staubdichte Abdeckung 150 passiert hat. Eine Position D zeigt die Polarisationsrichtung des Anzeigelichts, unmittelbar nachdem das Anzeigelicht an der Windschutzscheibe 20 reflektiert wurde.
3 zeigt einen Zustand, in dem das Anzeigelicht polarisiert wird. An den Positionen A bis C wird angenommen, dass eine Längsachse des lichtemittierenden Elements 110a eine x-Achse ist und eine Achse, die sowohl die Richtung der Schwerkraft als auch die x-Achse senkrecht schneidet, eine y-Achse ist. An der Position D wird angenommen, dass eine Querrichtung eines Gesichts des Fahrers 400 eine x-Achse ist und eine Längsrichtung des Gesichts die y-Achse ist.
Zunächst ist die Position A beschrieben. An der Position A weist das Licht, unmittelbar nachdem es vom lichtemittierenden Element 110 emittiert wurde, Polarisationskomponenten in verschiedenen Richtungen auf.
Nachstehend ist die Position B beschrieben. Bei dem Anzeigelicht an der Position B ist eine Polarisationskomponente mit einem Winkel θ_LCD bezüglich der x-Achse intensiver als die anderen Polarisationskomponenten. Genauer gesagt, die Anzeige 120 extrahiert eine Komponente in der Richtung mit dem Winkel θ_LCD bezüglich der Längsachse 121.
Nachstehend ist die Position C beschrieben. Die Polarisationsrichtung des Anzeigelichts, das die staubdichte Abdeckung 150 passiert hat, weist einen Winkel θ_LCD – 2α bezüglich der x-Achse auf. Aus diesem Grund ändert die staubdichte Abdeckung 150 die Polarisationsrichtung des Anzeigelichts bedingt durch den Abdeckungsbefestigungswinkel α bezüglich der Virtuelles-Bild-Längsachse 121a.
Ein Wert des Winkels, bei dem das Anzeigelicht polarisiert wird, wenn das Anzeigelicht die staubdichte Abdeckung 150 passiert, ändert sich in Abhängigkeit einer Temperatur der staubdichten Abdeckung 150. In einem Bereich der Temperatur von 30 bis 80°, was der Umgebung eines Kraftfahrzeugs entspricht, wird die Polarisationsrichtung des Anzeigelichts um ungefähr 2α bezüglich des Abdeckungsbefestigungswinkels α polarisiert.
Nachstehend ist das Anzeigelicht der Position D beschrieben. Die Polarisationsrichtung des Anzeigelichts an der Position D ist um θ_LCD – 2α + Δθ bezüglich der x-Achse geneigt. Genauer gesagt, die Polarisationskomponente ist um den Winkel Δθ geneigt, der zwischen der virtuellen Ebene Q und der virtuellen Ebene P definiert ist.
An der Position D verläuft eine Ausrichtung der p-polarisierten Lichtkomponente des von der Windschutzscheibe reflektierten Lichts parallel zur y-Achse und verläuft eine Ausrichtung der s-polarisierten Lichtkomponente parallel zur x-Achse. Aus diesem Grund ändern sich ein Betrag der p-polarisierten Lichtkomponente und ein Betrag der s-polarisierten Lichtkomponente im Anzeigelicht bedingt durch den Winkel θ_LCD – 2α + Δθ, der bezüglich der x-Achse definiert ist, an der Position D.
Die Polarisationsrichtung wird, wie vorstehend beschrieben, in Übereinstimmung mit dem Winkel θ_LCD, dem Abdeckungsbefestigungswinkel α und dem Winkel Δθ bestimmt. Die Winkel θ_LCD und Δθ werden über ein Fahrzeugmodel oder die Anzeige 120 bestimmt. Demgegenüber kann der Abdeckungsbefestigungswinkel α zum Zeitpunkt der Gestaltung der staubdichten Abdeckung 150 abgestimmt werden. Genauer gesagt, der Abdeckungsbefestigungswinkel α wird in Übereinstimmung mit einer erforderlichen Leuchtdichtecharakteristik ausgelegt, mit dem Ergebnis, dass ein Intensitätsverhältnis des s-polarisierten Lichts und des p-polarisierten Lichts des virtuellen Bildes, das vom Fahrer 400 visuell erkannt wird, eingestellt werden kann.
Bei diesem Beispiel liegen der Einfallswinkel θi und der Reflexionswinkel θr bezüglich der Windschutzscheibe 20 des Anzeigelichts bei ungefähr 50 bis 68°. Wenn der Reflexionswinkel beispielsweise 65° beträgt, beträgt der Reflexionsgrad Rs des s-polarisierten Lichts 37,7% und der Reflexionsgrad Rp des p-polarisierten Lichts 2,4%. Der Reflexionsgrad Rs des s-polarisierten Lichts liegt überaus deutlich über dem Reflexionsgrad Rp des p-polarisierten Lichts.
In Anbetracht der obigen Gesichtspunkte kann, um eine ausreichende Leuchtdichte, die für den Fall der bloßen Augen und für den Fall, das die Brille mit polarisierten Gläsern getragen wird, ausgelegt bzw. passend ist, zu gewährleisten, wenn das lichtemittierende Element 110 mit einem hohen Strom gespeist wird, eine Summe der Leuchtdichte der s-polarisierten Lichtkomponente und der Leuchtdichte der p-polarisierten Lichtkomponente, bei einer Betrachtung mit bloßem Auge, eine übermäßige Leuchtdichte aufweisen und die Effizienz herabgesetzt werden.
Unter diesen Umständen kann, bei der HUD 100 der vorliegenden Ausführungsform, indem ein Material der staubdichten Abdeckung 150 (Polycarbonat oder Acryl) gewählt wird, die für die staubdichte Abdeckung 150 spezifischen Konstanten A₁ und A₂ bestimmt werden und der Abdeckungsbefestigungswinkel α abgestimmt wird, ein Verhältnis des s-polarisierten Lichts und des p-polarisierten Lichts der Anzeigebildleuchtdichte I abgestimmt werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung gewinnen die Leuchtdichte I in den bloßen Augen über die folgende Gleichung 1 neu.
(Gleichung 1)

wobei

I₀: eine Leuchtdichte des lichtemittierenden Elements 110 beschreibt,
T_TFT: einen Transmissionsgrad der Anzeige 120 beschreibt,
R: einen Reflexionsgrad (= Reflexionsgrad Rf × Reflexionsgrad Rc) des Reflektors 130 und des konkaven Spiegels 140 beschreibt,
Rs: einen Reflexionsgrad des s-polarisierten Lichts in der Windschutzscheibe 20 beschreibt,
Rp: einen Reflexionsgrad des p-polarisierten Lichts in der Windschutzscheibe 20 beschreibt,
θ_LCD: einen Polarisationswinkel zwischen dem Anzeigelicht und der Längsachse 121 beschreibt,
Δθ: einen Winkel beschreibt, die durch die virtuelle Ebene P und die virtuelle Ebene Q definiert ist,
α: einen Winkel beschreibt (nachstehend als „Abdeckungsbefestigungswinkel α” bezeichnet), der durch eine Walzrichtung zum Zeitpunkt des Bildens der staubdichten Abdeckung 150 und die Virtuelles-Bild-Längsachse 121a definiert wird, und
A₁ und A₂: Konstanten sind, die in Übereinstimmung mit einem Material der staubdichten Abdeckung 150 und eine Walzrichtung bestimmt werden.

Die obige Gleichung 1 wird aus der folgenden Gleichung 2 gewonnen.
(Gleichung 2)

I = I₀·T_TFT·R·(Rs·Ts + Rp·Tp)

wobei

Ts: einen Transmissionsgrad s-polarisierten Lichts der staubdichten Abdeckung 150 beschreibt, und
Tp: einen Transmissionsgrad p-polarisierten Lichts der staubdichten Abdeckung 150 beschreibt.

Die Leuchtdichte I_p der p-polarisierten Lichtkomponente kann durch die folgende Gleichung 3 beschrieben werden.
(Gleichung 3)

I_p = I₀·T_TFT·R × Rp·{A₁sin²(θ_LCD + Δθ – 2α) + A₂sin²(θ_LCD + Δθ)}

Der Reflexionsgrad Rs s-polarisierten Lichts, der Reflexionsgrad Rp p-polarisierten Lichts und der Befestigungswinkel Δθ in der obigen Gleichung 1 werden für jedes der Fahrzeugmodelle bestimmt. Der Reflexionsgrad Rs liegt über dem Reflexionsgrad Rp. Beispielsweise ist, in der nachfolgenden Beschreibung, der Reflexionsgrad Rs s-polarisierten Lichts = 37,3%, der Reflexionsgrad Rp p-polarisierten Lichts = 2,4% und der Befestigungswinkel Δθ = 5°. Die Konstanten A₁ und A₂ werden als die Konstante A1 = 0,5 und die Konstante A2 = 0,59 bestimmt, die experimentell erhalten werden. Die Wertebereiche der Konstanten A₁ und A₂ werden als 0,3 ≤ Konstante A₁ ≤ 0,5 und 0,39 ≤ Konstante A₂ ≤ 0,59 bestimmt.
In der vorliegenden Offenbarung ist es nicht erforderlich, separat eine Verzögerungsplatte vorzusehen, so dass die Anzahl von Teilen und die Körpergröße nicht erhöht werden.
Nachstehend ist, unter Bezugnahme auf die 4 bis 9, ein bestimmtes Beispiel für ein Verfahren beschrieben, gemäß dem der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt wird, dass das virtuelle Bild mit einer geeigneten Leuchtdichte I visuell erkannt werden kann, und zwar sowohl für den, dass der Fahrer 400 mit bloßem Auge schaut, als auch für den Fall, dass der Fahrer 400 eine Brille mit polarisierten Gläsern trägt.
Die 4 bis 9 zeigen Diagramme zur Veranschaulichung der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht und die Leuchtdichte I_p von lediglich dem p-polarisierte Licht in einem Rechts-Lenker und in einem Links-Lenker bei einem beliebigen θ_LCD, wenn die Konstanten A₁ (= 0,5) und A₂ (0,39) und die jeweiligen bestimmten Terme in der Gleichung 1 eingesetzt sind.
Bei diesem Beispiel werden die Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht und die Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts auf der Grundlage des Winkels θ_LCD, des Winkels Δθ und des Abdeckungsbefestigungswinkels α periodisch geändert.
Die Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht und die Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts weisen eine Phasendifferenz von 90° auf. Aus diesem Grund weist, wenn der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt wird, dass die Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht einen Höchstwert aufweist, die Leuchtdichte I_p von lediglich dem p-polarisierten Licht einen Tiefstwert auf.
Folglich liegt, wenn der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt wird, dass die Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht bei einer beliebigen Rate bezüglich des Höchstwertes liegt, die Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts folglich über dem Tiefstwert. Genauer gesagt, indem der Abdeckungsbefestigungswinkel α geändert wird, können sowohl die Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht als auch die Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts abgestimmt werden, um verhältnismäßig hohe Werte aufzuweisen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I in einen Bereich von 65% bis 90% des Höchstwertes fällt. Bei solch einer Wahl kann der Fahrer 400 die ausreichende Leuchtdichte visuell erkennen, wenn er das Anzeigebild 160 mit bloßem Auge betrachtet, und kann der Fahrer 400 das Anzeigebild 160 mit einer zulässigen Leuchtdichte visuell erkennen, auch wenn er das Anzeigebild 160 durch die polarisierten Gläser betrachtet.
Insbesondere ist, wie in den 4 bis 8 gezeigt, der Bereich von α, wenn die Leuchtdichte I von 65% bis 90% reicht, in Abhängigkeit eines Wertes von θ_LCD verschieden. In den 4 bis 8 sind I₀ = 120000 cd/m², T_TFT = 0,5, R = 0,5, Rs = 0,373, Rp = 0,024, A₁ = 0,5, A₂ = 0,39, und Δθ = ±5 erfüllt. In den Diagrammen dient ein Bereich (αLHD) zwischen zwei durchgezogenen Linien, die parallel zu den y-Achse angeordnet sind, als ein Beispiel für den Bereich, in dem der Abdeckungsbefestigungswinkel α in einem LHD gewählt wird. In den Diagrammen dient ein Bereich (αRHD) zwischen zwei gestrichelten Linien, die parallel zu der y-Achse angeordnet sind, als ein Beispiel für den Bereich, in dem der Abdeckungsbefestigungswinkel α in einem RHD gewählt wird. LHD beschreibt einen Fall, in dem die HUD 100 in einem Links-Lenker befestigt ist und Δθ zu dieser Zeit 5° beträgt. RHD beschreibt einen Fall, in dem die HUD 100 in einem Rechts-Lenker befestigt ist und Δθ zu dieser Zeit –5° beträgt.
Das Diagramm in der 4 zeigt ein Verhältnis des Abdeckungsbefestigungswinkels α, der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im RHD, der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im RHD, der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im LHD und der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im LHD bei θ_LCD = 0°.
Sowohl im LHD als auch im RHD liegt der Höchstwert der Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 bei ungefähr 10000 cd/m². Aus diesem Grund wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 von 6500 cd/m², was 65% des Höchstwertes 10000 cd/m² entspricht, bis 9000 cd/m² reicht, was 90% des Höchstwertes 10000 cd/m² entspricht. Im Falle des LHD ist α = 16° bis 30° ± nπ/2 (n = 0, 1...) oder α = 65° bis 79° ± nπ/2 (n = 0, 1...). In dieser Situation reicht die Leuchtdichte I_p von ungefähr 76 cd/m² bis ungefähr 240 cd/m². Im Falle des RHD ist α = 11° bis 25° ± nπ/2 (n = 0, 1...) oder α = 60° bis 74° ± nπ/2 (n = 0, 1...). In dieser Situation reicht die Leuchtdichte I_p von ungefähr 76 cd/m² bis ungefähr 240 cd/m².
Das in der 5 gezeigte Diagramm zeigt ein Verhältnis des Abdeckungsbefestigungswinkels α und der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im RHD bei θ_LCD = 30° und Δθ = –5°. Das Diagramm in der 5 zeigt ferner ein Verhältnis des Abdeckungsbefestigungswinkels α und der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im RHD. Das Diagramm in der 5 zeigt ferner ein Verhältnis des Abdeckungsbefestigungswinkels α und der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im LHD bei θ_LCD = 30° und Δθ = 5°. Das Diagramm in der 5 zeigt ferner ein Verhältnis des Abdeckungsbefestigungswinkels α und der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im LHD.
Im LHD der 5 liegt der Höchstwert der Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 bei ungefähr 8600 cd/m². Aus diesem Grund wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 von 5600 cd/m², was 65% des Höchstwertes 8600 cd/m² entspricht, bis 7700 cd/m² reicht, was 90% des Höchstwertes 8600 cd/m² entspricht. In diesem Fall ist α = 30° bis 42° ± nπ/2 (n = 0, 1...) oder α = 83° bis 95° ± nπ/2 (n = 0, 1...) erfüllt. In dieser Situation reicht die Leuchtdichte I_p von ungefähr 150 cd/m² bis ungefähr 300 cd/m².
Im RHD der 5 liegt der Höchstwert der Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 bei ungefähr 9200 cd/m². Aus diesem Grund wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 von ungefähr 6000 cd/m², was 65% des Höchstwertes 9200 cd/m² entspricht, bis ungefähr 8300 cd/m² reicht, was 90% des Höchstwertes 9200 cd/m² entspricht. In diesem Fall ist α = 25° bis 38° ± nπ/2 (n = 0, 1...) oder α = 77° bis 90° ± nπ/2 (n = 0, 1...) erfüllt. In dieser Situation reicht die Leuchtdichte I_p von ungefähr 110 cd/m² bis ungefähr 270 cd/m².
Das Diagramm in der 6 zeigt ein Verhältnis des Abdeckungsbefestigungswinkels α, der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im RHD, der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im RHD, der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im LHD und der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im LHD bei θ_LCD = 45°.
Im LHD der 6 liegt der Höchstwert der Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 bei ungefähr 7600 cd/m². Aus diesem Grund wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 von ungefähr 5000 cd/m², was 65% des Höchstwertes 7600 cd/m² entspricht, bis ungefähr 6800 cd/m² reicht, was 90% des Höchstwertes 7600 cd/m² entspricht. In diesem Fall ist α = 3° bis 14° ± nπ/2 (n = 0, 1...) oder α = 36° bis 47° ± nπ/2 (n = 0, 1...) erfüllt. In dieser Situation reicht die Leuchtdichte I_p von ungefähr 210 cd/m² bis ungefähr 340 cd/m².
Im RHD der 6 liegt der Höchstwert der Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 bei ungefähr 8300 cd/m². Aus diesem Grund wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 von ungefähr 5400 cd/m², was 65% des Höchstwertes 8300 cd/m² entspricht, bis ungefähr 7500 cd/m² reicht, was 90% des Höchstwertes 8300 cd/m² entspricht. In diesem Fall ist α = 32° bis 44° ± nπ/2 (n = 0, 1...) oder α = 86° bis 98° ± nπ/2 (n = 0, 1...) erfüllt. In dieser Situation reicht die Leuchtdichte I_p von ungefähr 175 cd/m² bis ungefähr 310 cd/m².
Das Diagramm in der 7 zeigt ein Verhältnis des Abdeckungsbefestigungswinkels α, der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im RHD, der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im RHD, der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im LHD und der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im LHD bei θ_LCD = 135°.
Im LHD der 7 liegt der Höchstwert der Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 bei ungefähr 8300 cd/m². Aus diesem Grund wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 von ungefähr 5400 cd/m², was 65% des Höchstwertes 8300 cd/m² entspricht, bis ungefähr 7500 cd/m² reicht, was 90% des Höchstwertes 8300 cd/m² entspricht. In diesem Fall ist α = 46° bis 58° ± nπ/2 (n = 0, 1...) oder α = 82° bis 94° ± nπ/2 (n = 0, 1...) erfüllt. In dieser Situation reicht die Leuchtdichte I_p von ungefähr 175 cd/m² bis ungefähr 315 cd/m².
Im RHD der 7 liegt der Höchstwert der Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 bei ungefähr 7600 cd/m². Aus diesem Grund wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 von ungefähr 5000 cd/m², was 65% des Höchstwertes 7600 cd/m² entspricht, bis ungefähr 6800 cd/m² reicht, was 90% des Höchstwertes 7600 cd/m² entspricht. In diesem Fall ist α = 43° bis 54° ± nπ/2 (n = 0, 1...) oder α = 76° bis 87° ± nπ/2 (n = 0, 1...) erfüllt. In dieser Situation reicht die Leuchtdichte I_p von ungefähr 210 cd/m² bis ungefähr 340 cd/m².
Das Diagramm in der 8 zeigt ein Verhältnis des Abdeckungsbefestigungswinkels α, der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im RHD, der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im RHD, der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im LHD und der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im LHD bei θ_LCD = 150°.
Im LHD der 8 liegt der Höchstwert der Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 bei ungefähr 9200 cd/m². Aus diesem Grund wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 von ungefähr 6000 cd/m², was 65% des Höchstwertes 9200 cd/m² entspricht, bis ungefähr 8300 cd/m² reicht, was 90% des Höchstwertes 9200 cd/m² entspricht. In diesem Fall ist α = 0° bis 13° ± nπ/2 (n = 0, 1...) oder α = 52° bis 65° ± nπ/2 (n = 0, 1...) erfüllt. In dieser Situation reicht die Leuchtdichte I_p von ungefähr 115 cd/m² bis ungefähr 270 cd/m².
Im RHD der 8 liegt der Höchstwert der Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 bei ungefähr 8600 cd/m². Aus diesem Grund wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass die Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 von ungefähr 5600 cd/m², was 65% des Höchstwertes 8600 cd/m² entspricht, bis ungefähr 7700 cd/m² reicht, was 90% des Höchstwertes 8600 cd/m² entspricht. In diesem Fall ist α = 48° bis 60° ± nπ/2 (n = 0, 1...) oder α = 85° bis 97° ± nπ/2 (n = 0, 1...) erfüllt. In dieser Situation reicht die Leuchtdichte I_p von ungefähr 150 cd/m² bis ungefähr 300 cd/m².
Die Leuchtdichte I des vom Fahrer 400 visuell erkannten Anzeigebildes 160 kann, wie vorstehend beschrieben, abgestimmt werden, indem der Abdeckungsbefestigungswinkel α in Übereinstimmung mit dem θ_LCD abgestimmt wird.
(Zweite Ausführungsform)
Nachstehend ist ein Verfahren zum Wählen eines Abdeckungsbefestigungswinkels α gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass eine Leuchtdichte I des (S + P)-polarisierten Lichts in einem Anzeigebild 160 einen Höchstwert aufweist. 9 zeigt eine Polarisationsrichtung eines Anzeigelichts gemäß der zweiten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass die Polarisationsrichtung des Anzeigelichts an einer Position D parallel zu einer x-Achse verläuft (einer Längsachse eines virtuellen Bildes einer Anzeige, die an einem Reflektor reflektiert wird). Genauer gesagt, der Abdeckungsbefestigungswinkel α wird derart gewählt, dass eine s-polarisierte Lichtkomponente den höchsten Wert annimmt. Ein Reflexionsgrad Rs des s-polarisierten Lichts liegt, wie vorstehend beschrieben, über einem Reflexionsgrad Rp von p-polarisiertem Licht. Aus diesem Grund wird die Leuchtdichte I des virtuellen Bildes für das bloße Auge maximal.
10 zeigt ein Beispiel für den Abdeckungsbefestigungswinkel α der zweiten Ausführungsform. Es sollte beachtet werden, dass I₀ = 120000 cd/m², T_TFT = 0,5, R = 0,5, Rs = 0,373, Rp = 0,024, A₁ = 0,5, A₂ = 0,39 und Δθ = ±5 gilt.
Das Diagramm in der 10 zeigt ein Verhältnis von θ_LCD = 45°, des Abdeckungsbefestigungswinkels a, der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im RHD, der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im RHD, der Leuchtdichte I von s-polarisiertem Licht + p-polarisiertem Licht im LHD und der Leuchtdichte I_p des p-polarisierten Lichts im LHD.
Im LHD liegt der Höchstwert der Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 bei ungefähr 7600 cd/m². Aus diesem Grund wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass eine Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 den Höchstwert 7600 cd/m² aufweist. Wenn α, bei dem die Leuchtdichte I maximal ist, α_max(LHD) ist, wird α_max(LHD) = 25° ± nπ/2 (n = 0, 1...) gewählt.
Im RHD liegt der Höchstwert der Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 bei ungefähr 8300 cd/m². Aus diesem Grund wird der Abdeckungsbefestigungswinkel α derart gewählt, dass eine Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 den Höchstwert 8300 cd/m² aufweist. In diesem Fall wird α_max(LHD) = 20° ± nπ/2 (n = 0, 1...) gewählt.
In gleicher Weise werden α_max(LHD) = 93° ± nπ/2 (n = 0, 1...) und α_max(RHD) = 88° ± nπ/2 (n = 0, 1...) bei θ_LCD = 0° erfüllt.
Ferner werden α_max(LHD) = 108° ± nπ/2 (n = 0, 1...) und α_max(RHD) = 103° ± nπ/2 (n = 0, 1...) bei θ_LCD = 30° erfüllt.
Ebenso werden α_max(LHD) = 70° ± nπ/2 (n = 0, 1...) und α_max(RHD) = 65° ± nπ/2 (n = 0, 1...) bei θ_LCD = 135° erfüllt.
Ferner werden α_max(LHD) = 78° ± nπ/2 (n = 0, 1...) und α_max(RHD) = 73° ± nπ/2 (n = 0, 1...) bei θ_LCD = 150° erfüllt.
Die Leuchtdichte I des Anzeigebildes 160 kann, wie vorstehend beschrieben, auf einen Höchstwert gesetzt werden, indem α in Übereinstimmung mit θ_LCD gewählt wird.
(Dritte Ausführungsform)
In einer dritten Ausführungsform ist, wie in 11 gezeigt, ferner ein Motor 300 in einem Gehäuse angeordnet. Der Motor 300 ist mit einer staubdichten Abdeckung 150 verbunden. Der Motor 300 ist mit einer Abdeckungsbetriebsfernsteuerung 310 verbunden.
Gemäß der obigen Konfiguration rotiert die staubdichte Abdeckung 150 in Übereinstimmung mit der Rotation des Motors 300. Da sich ein Winkel zwischen einer Walzrichtung der staubdichten Abdeckung 150 und einer Virtuelles-Bild-Längsachse 121a ändert, ändert sich ein Abdeckungsbefestigungswinkel α. Folglich kann ein Fahrer 400 eine Leuchtdichte I eines Anzeigebildes 160 und eine Leuchtdichte I_p einer p-polarisierten Lichtkomponente des Anzeigebildes 160 gemäß seiner eigenen Präferenz erhöhen oder verringern.
Die Betriebsfernsteuerung 310 ist mit einem Aufwärtsschalter 311 und einem Abwärtsschalter 312 ausgerüstet. Wenn der Aufwärtsschalter 311 betätigt wird, rotiert der Motor 300 derart, dass die staubdichte Abdeckung 150 im Uhrzeigesinn rotiert.
Demgegenüber rotiert der Motor 300, wenn der Abwärtsschalter 312 betätigt wird, derart, dass die staubdichte Abdeckung 150 entgegen dem Uhrzeigesinn rotiert.
(Weitere Ausführungsformen)
In den obigen Ausführungsformen ist das Gehäuse 101 innerhalb der Instrumententafel des Fahrzeugs installiert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Es können, wie in 12 gezeigt, ein lichtemittierendes Element 110, eine Anzeige 120, ein konkaver Spiegel 140 und eine staubdichte Abdeckung 150 an einem oberen Abschnitt eines Fahrzeugs angeordnet sein und ein virtuelles Bild abgebildet werden, indem es an einem Kombinator 500 reflektiert wird.
In der obigen Ausführungsform wir das Anzeigelicht an der Windschutzscheibe reflektiert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Das Anzeigelicht kann an dem Kombinator reflektiert werden, der separat von der Windschutzscheibe angeordnet ist.
In der obigen Beschreibung werden der Reflektor 130 und der konkave Spiegel 140 als der Reflektor verwendet. Alternativ kann beispielsweise der konkave Spiegel 140 weggelassen sein und einzig der Reflektor 130 derart verwendet werden, dass das Anzeigelicht, das vom Reflektor 130 reflektiert wird, auf die Projektionsposition 20a emittiert werden kann. In diesem Fall wird ein Reflexionsgrad R einzig durch einen Reflexionsgrad Rf in der Gleichung 1 beschrieben. Alternativ kann das Anzeigelicht von der Anzeige 120 direkt auf die Projektionsposition 20a emittiert werden, ohne den Reflektor zu verwenden. In diesem Fall ist der Reflexionsgrad R in der Gleichung 1 gleich eins (1).
Vorstehend ist die Anzeige 120 aus einem TFT-Flüssigkristall-Panel, einem Dual-Scan-Display oder einem TN-Segment-Flüssigkristall aufgebaut. Die Anzeige 120 ist jedoch nicht auf die obige Konfiguration beschränkt, sondern kann aus einer selbstemittierenden Anzeige, wie beispielsweise Elektrolumineszenz, aufgebaut sein. Ferner kann die Anzeige 120 aus einem Laserprojektor gebildet sein, der mit einem Laser abtastet.
Der Abdeckungsbefestigungswinkel α wird derart bestimmt, dass die Leuchtdichte I einen Wert von 65% bis 90% des Höchstwertes der Leuchtdichte annimmt. Der Abdeckungsbefestigungswinkel α ist jedoch nicht auf die obige Einstellung beschränkt, sondern kann derart gewählt werden, dass die Leuchtdichte I nicht dem Höchstwert und dem Tiefstwert entspricht. Gemäß der obigen Wahl kann verhindern werden, dass die Leuchtdichte I oder die Leuchtdichte I_p deutlich absinken.

Claims

Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung mit: – einem Gehäuse (101), das nahe einem Fahrersitz eines Fahrzeugs angeordnet ist und eine Öffnung (100a) aufweist, wobei das Fahrzeug eine Windschutzscheibe (20) oder einen Kombinator, der getrennt von der Windschutzscheibe angeordnet ist, aufweist; – einem lichtemittierenden Element (110), das im Gehäuse untergebracht ist; – einer Anzeige (120), die im Gehäuse untergebracht ist und ein Anzeigelicht, das Anzeigeinformation anzeigt, emittiert, wenn sie vom lichtemittierenden Element emittiertes Licht empfängt; – einem Reflektor (130), der im Gehäuse untergebracht ist und das Anzeigelicht reflektiert; und – einer staubdichten Abdeckung (150), die in der Öffnung angeordnet ist, wobei – das durch die staubdichte Abdeckung übertragende Anzeigelicht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator reflektiert wird, so dass die Anzeigeinformation als ein virtuelles Bild angezeigt wird, um vom Fahrersitz des Fahrzeugs aus sichtbar zu sein, – die staubdichte Abdeckung, die durch Walzen gebildet ist, eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft aufweist, – eine Linie, die zwischen einem ersten Punkt auf einer ersten Endseite der Anzeige in einer Längsrichtung der Anzeige und einem zweiten Punkt auf einer zweiten Endseite der Anzeige gegenüberliegend der ersten Endseite verläuft, als eine Längsachse (121) definiert ist, wobei der zweite Punkt auf der gleichen Höhe wie der erste Punkt liegt, – ein Winkel zwischen einer Walzrichtung einer Harzplatte, die für die staubdichte Abdeckung verwendet wird, und einer Virtuelles-Bild-Längsachse (121a), die der Längsachse entspricht, des virtuellen Bildes der Anzeige, das durch den Reflektor reflektiert wird, als ein Winkel α definiert ist, und – eine Leuchtdichte des virtuellen Bildes abgestimmt wird, indem der Winkel α abgestimmt wird.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Leuchtdichte des lichtemittierenden Elements durch I₀ beschrieben ist; – ein Transmissionsgrad der Anzeige durch T_TFT beschrieben ist; – ein Reflexionsgrad des Reflektors durch R beschrieben ist; – ein Winkel zwischen der Längsachse und einer Polarisationsrichtung des Anzeigelichts durch θ_LCD beschrieben ist; – ein Winkel zwischen einer virtuellen Ebene (P) und einer Ebene (Q) als ein Winkel Δθ definiert ist, wobei die virtuelle Ebene durch einfallendes Licht und reflektiertes Licht des Anzeigelichts, wenn dieses an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator reflektiert wird, definiert ist, und die Ebene (Q) senkrecht zur Virtuelles-Bild-Längsachse des virtuellen Bildes der Anzeige, das durch den Reflektor reflektiert wird, verläuft; – ein Reflexionsgrad von s-polarisiertem Licht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator durch Rs beschrieben ist; – ein Reflexionsgrad von p-polarisiertem Licht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator durch Rp beschrieben ist; – Werte, die durch eine Charakteristik der staubdichten Abdeckung bestimmt werden, durch A₁ und A₂ beschrieben sind; – eine Leuchtdichte I der Anzeigeinformation, wenn diese vom Fahrersitz optisch als das virtuelle Bild erkannt wird, durch die folgende Gleichung 1 beschrieben ist: (Gleichung 1) I = (I₀·T_TFT·R) × [Rs·{A₁cos²(θ_LCD + Δθ – 2α) + A₂cos²(θ_LCD + Δθ)} + Rp·{A₁sin²(θ_LCD + Δθ – 2α) + A₂sin²(θ_LCD + Δθ)}] ; und – und der Winkel α derart gewählt wird, dass die Leuchtdichte I in einen Bereich von 65% bis 90% eines Höchstwertes der Leuchtdichte I fällt.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Leuchtdichte des lichtemittierenden Elements durch I₀ beschrieben ist; – ein Transmissionsgrad der Anzeige durch T_TFT beschrieben ist; – ein Reflexionsgrad des Reflektors durch R beschrieben ist; – ein Winkel zwischen der Längsachse und einer Polarisationsrichtung des Anzeigelichts durch θ_LCD beschrieben ist; – ein Winkel zwischen einer virtuellen Ebene und einer Ebene als ein Winkel Δθ definiert ist, wobei die virtuelle Ebene durch einfallendes Licht und reflektiertes Licht, wenn das Anzeigelicht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator reflektiert wird, definiert ist, und die Ebene senkrecht zur Virtuelles-Bild-Längsachse des virtuellen Bildes der Anzeige, das durch den Reflektor reflektiert wird, verläuft; – ein Reflexionsgrad von s-polarisiertem Licht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator durch Rs beschrieben ist; – ein Reflexionsgrad von p-polarisiertem Licht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator durch Rp beschrieben ist; – Werte, die durch eine Charakteristik der staubdichten Abdeckung bestimmt werden, durch A₁ und A₂ beschrieben sind; – eine Leuchtdichte I der Anzeigeinformation, wenn diese vom Fahrersitz optisch als das virtuelle Bild erkannt wird, durch die folgende Gleichung 1 beschrieben ist: (Gleichung 1) I = (I₀·T_TFT·R) × [Rs·{A₁cos²(θ_LCD + Δθ – 2α) + A₂cos²(θ_LCD + Δθ)} + Rp·{A₁sin²(θ_LCD + Δθ – 2α) + A₂sin²(θ_LCD + Δθ)}] ; und – der Winkel α derart gewählt wird, dass die Leuchtdichte I einen Wert verschieden von einem Höchstwert und einem Tiefstwert der Leuchtdichte I annimmt.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Leuchtdichte des lichtemittierenden Elements durch I₀ beschrieben ist; – ein Transmissionsgrad der Anzeige durch T_TFT beschrieben ist; – ein Reflexionsgrad des Reflektors durch R beschrieben ist; – ein Winkel zwischen der Längsachse und einer Polarisationsrichtung des Anzeigelichts durch θ_LCD beschrieben ist; – ein Winkel zwischen einer virtuellen Ebene und einer Ebene als ein Winkel Δθ definiert ist, wobei die virtuelle Ebene durch einfallendes Licht und reflektiertes Licht, wenn das Anzeigelicht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator reflektiert wird, definiert ist, und die Ebene senkrecht zur Virtuelles-Bild-Längsachse des virtuellen Bildes der Anzeige, das durch den Reflektor reflektiert wird, verläuft; – ein Reflexionsgrad von s-polarisiertem Licht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator durch Rs beschrieben ist; – ein Reflexionsgrad von p-polarisiertem Licht an der Windschutzscheibe oder dem Kombinator durch Rp beschrieben ist; – Werte, die durch eine Charakteristik der staubdichten Abdeckung bestimmt werden, durch A₁ und A₂ beschrieben sind; – eine Leuchtdichte I der Anzeigeinformation, wenn diese vom Fahrersitz optisch als das virtuelle Bild erkannt wird, durch die folgende Gleichung 1 beschrieben ist: (Gleichung 1) I = (I₀·T_TFT·R) × [Rs·{A₁cos²(θ_LCD + Δθ – 2α) + A₂cos²(θ_LCD + Δθ)} + Rp·{A₁sin²(θ_LCD + Δθ – 2α) + A₂sin²(θ_LCD + Δθ)}] ; und – und der Winkel α derart gewählt wird, dass die Leuchtdichte I einen Höchstwert der Leuchtdichte I aufweist.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstanten A₁ und A₂ bestimmt werden, um 0,3 < A₁ < 0,5 bzw. 0,39 < A₂ < 0,59 zu erfüllen.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die staubdichte Abdeckung aus Polycarbonat aufgebaut ist.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die staubdichte Abdeckung aus Acryl aufgebaut ist.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die staubdichte Abdeckung aus der durch einen Walzprozess gebildeten Harzplatte aufgebaut ist.