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QUERVERWEIS AUF BETREFFENDE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf der am 9. August 2013 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-166290 , deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Informationsanzeigevorrichtung, die Informationen anzeigt.
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STAND DER TECHNIK
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Es sind Informationsanzeigevorrichtungen, die als Head-up-Anzeigen (HUD) bekannt sind, die Licht auf das vordere Glas (Windschutzscheibe) eines Kraftfahrzeugs projizieren und ein virtuelles Bild in der Vorderansicht des Fahrers ausbilden, um Informationen anzuzeigen, bekannt.
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Bei dieser Art von Informationsanzeigevorrichtung ist es wünschenswert, virtuelle Bilder in mehreren unterschiedlichen Abständen von dem Fahrer auszubilden, um es dem Fahrer zu erleichtern, die Informationen zu erkennen.
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Aus diesem Grund verwenden einige Informationsanzeigevorrichtungen zwei Bildprojektoren, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, um ein Bild jeweils in einem großen Abstand und einem kurzen Abstand zu dem Fahrer auszubilden (siehe Patentliteratur 1).
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LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: JP 2009-184406 A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im Allgemeinen weist ein sich bewegender Körper wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug einen begrenzten Installationsraum für eine Informationsanzeigevorrichtung auf, so dass es wünschenswert ist, die Informationsanzeigevorrichtung kleiner auszubilden.
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Bei der Informationsanzeigevorrichtung, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, ist es jedoch notwendig, zwei Bildprojektoren zu verwenden, um ein Bild in unterschiedlichen Abständen zu dem Fahrer auszubilden, so dass das Problem besteht, dass sich die Größe der Vorrichtungskonfiguration erhöht.
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Mit anderen Worten, bei der herkömmlichen Informationsanzeigevorrichtung ist es schwierig, virtuelle Bilder in unterschiedlichen Abständen zu dem Fahrer auszubilden, ohne die Größe der Vorrichtungskonfiguration zu erhöhen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Informationsanzeigevorrichtung zu befähigen, virtuelle Bilder in unterschiedlichen Abständen zu einem Fahrer auszubilden, ohne die Größe der Vorrichtungskonfiguration zu erhöhen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Informationsanzeigevorrichtung, die Licht, das Informationen repräsentiert, von einem Projektionsziel reflektiert, wodurch die Informationen als virtuelles Bild angezeigt werden.
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Die Informationsanzeigevorrichtung betreffend einen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Projektor, eine Bildausbildungsvorrichtung und eine Brennpunkteinstellvorrichtung.
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Der Projektor projiziert das Licht, das die Informationen repräsentiert. In Bezug auf die Bildausbildungsvorrichtung sind mindestens zwei Bildausbildungsvorrichtungen, auf die das Licht, das von dem Projektor emittiert wird, projiziert wird, in einem optischen Pfad von dem Projektor zu dem Projektionsziel angeordnet. Außerdem ist mindestens eine der mindestens zwei Bildausbildungsvorrichtungen in einem Abstand zu dem Projektor angeordnet, der sich von einem Abstand zwischen dem Projektor und der verbleibenden der mindestens zwei Bildausbildungsvorrichtungen unterscheidet.
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Die Brennpunkteinstellvorrichtung stellt eine Brennweite eines optischen Systems, das in einem optischen Pfad von dem Projektor zu den jeweiligen mindestens zwei Bildausbildungsvorrichtungen angeordnet ist, derart ein, dass das Licht, das von dem Projektor emittiert wird, in dem Brennpunkt der jeweiligen mindestens zwei Bildausbildungsvorrichtungen liegt.
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Anschließend wird ein Bild von Informationen, das auf den jeweiligen mindestens zwei Bildausbildungsvorrichtungen ausgebildet wird, von dem Projektionsziel reflektiert.
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In einer derartigen Informationsanzeigevorrichtung wird Licht, das von der Projektionsvorrichtung emittiert wird, in jeder der Bildausbildungsvorrichtungen in den Brennpunkt gebracht, so dass ein Bild, das Informationen zeigt, in jeder der mindestens zwei Bildausbildungsvorrichtungen ausgebildet wird. Da mindestens eine der Bildausbildungsvorrichtungen in einem anderen Abstand zu der Projektionsvorrichtung als die verbleibenden Bildausbildungsvorrichtungen angeordnet ist, unterscheiden sich die optischen Pfadlängen dieser Bildausbildungsvorrichtungen zu dem Projektionsziel.
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Als Ergebnis können virtuelle Bilder in mehreren unterschiedlichen Abständen zu dem Nutzer ausgebildet werden.
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Außerdem kann eine Ausbildung von virtuellen Bildern in mehreren unterschiedlichen Abständen zu dem Nutzer erzielt werden, ohne mehrere Projektionsvorrichtungen bereitzustellen. Daher kann eine Erhöhung der Größe der Vorrichtungskonfiguration so weit wie möglich verhindert werden.
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Mit der Informationsanzeigevorrichtung gemäß diesem Aspekt können, wie es aus dem Obigen ersichtlich ist, virtuelle Bilder in unterschiedlichen Abständen zu dem Fahrer ausgebildet werden, ohne die Größe der Vorrichtungskonfiguration zu erhöhen.
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Durch Einstellen der Brennweite mit hoher Geschwindigkeit kann der Nutzer sich fühlen, als ob mehrere Sätze von Informationen gleichzeitig angezeigt werden.
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Zwei der mindestens zwei Bildausbildungsvorrichtungen können derart angeordnet sein, dass Informationen, die als ein Bild angezeigt werden, das auf jeder der mindestens zwei Bildausbildungsvorrichtungen ausgebildet wird, in mindestens zwei Bereichen reflektiert werden, die entlang einer Auf- und Ab-Richtung des Projektionsziels definiert werden. In diesem Fall sind zwei der mindestens zwei Bildausbildungsvorrichtungen derart angeordnet, dass der Abstand von der zweiten Bildausbildungsvorrichtung zu dem Projektionsziel größer als der Abstand von der ersten Bildausbildungsvorrichtung zu dem Projektionsziel ist. Die erste Bildausbildungsvorrichtung ist eine Bildausbildungsvorrichtung zum Projizieren eines Bilds auf einen unteren Bereich, der auf einer unteren Seite des Projektionsziels definiert ist, und die zweite Bildausbildungsvorrichtung ist eine Bildausbildungsvorrichtung zum Projizieren eines Bilds auf einen oberen Bereich, der auf einer oberen Seite des Projektionsziels definiert ist.
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In einer derartigen Informationsanzeigevorrichtung ist der Abstand von der zweiten Bildausbildungsvorrichtung zu dem Projektionsziel größer als der Abstand von der ersten Bildausbildungsvorrichtung zu dem Projektionsziel.
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Daher kann die Position des virtuellen Bilds, das durch Reflektieren des oberen Anzeigebereichs des Projektionsziels ausgebildet wird, weiter von dem Nutzer entfernt als die Position des virtuellen Bilds sein, das durch Reflektieren des unteren Anzeigebereichs ausgebildet wird.
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Die Sichtlinie des Nutzers ist normalerweise abwärts gerichtet, wenn der Nutzer ein Objekt in einem kurzen Abstand betrachtet, während die Sichtlinie aufwärts gerichtet ist, wenn der Nutzer ein Objekt in einem großen Abstand betrachtet. Somit können virtuelle Bilder an Positionen ausgebildet werden, die in geeigneter Weise mit den Sichtlinien des Nutzers übereinstimmen. Als Ergebnis kann eine Informationsanzeigevorrichtung geschaffen werden, die noch geeigneter für den Nutzer ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
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1 ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer Informationsanzeigevorrichtung und einer umgebenden Ausrüstung, die mit der Informationsanzeigevorrichtung verbunden ist, darstellt;
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2 ein erläuterndes Diagramm verschiedener Bestandteile der Informationsanzeigevorrichtung;
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3 ein erläuterndes Diagramm eines Aufbaus eines Bildprojektors gemäß einer ersten Ausführungsform;
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4 ein Flussdiagramm, das eine Prozedur mit Bildanzeigeprozessschritten gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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5 ein Diagramm, das einen Aufbau eines Bildprojektors gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
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6 ein Flussdiagramm, das eine Prozedur mit Bildanzeigeprozessschritten gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
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7 ein erläuterndes Diagramm eines Aufbaus einer Informationsanzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
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8 ein erläuterndes Diagramm eines Aufbaus einer Informationsanzeigevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
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9 ein erläuterndes Diagramm eines Modifikationsbeispiels des Aufbaus der Informationsanzeigevorrichtung.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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[Erste Ausführungsform]
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<Informationsanzeigevorrichtung>
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Die Informationsanzeigevorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, ist eine Vorrichtung, die an einem Kraftfahrzeug AM montiert ist. Die Informationsanzeigevorrichtung 1 ist eine Vorrichtung, die verschiedene Informationsteile, die von einem Projektionsziel 6 reflektiert werden, als ein virtuelles Bild VI (als Head-up-Anzeige (HUD) bekannt) anzeigt.
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Das Projektionsziel 6 ist eine Komponente, auf die Informationen projiziert werden. Das Projektionsziel 6 ist beispielsweise die Vorderscheibe des Kraftfahrzeugs AM. Das Projektionsziel 6 ist nicht auf die Vorderscheibe begrenzt, sondern kann ein bekannter Combiner sein.
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Das heißt, die Informationsanzeigevorrichtung 1 dieser Ausführungsform bildet ein virtuelles Bild VI an jeweiligen Positionen vor einem Fahrzeug eines Fahrers entlang der Sichtlinie des Fahrers (d. h. in dem Augenbereich ER) zur Ansicht durch den Fahrer aus. Verschiedene Informationsteile, die als virtuelle Bilder VI angezeigt werden, beinhalten Fahrzeuginformationen und Vordergrundinformationen.
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Die Informationsanzeigevorrichtung 1 enthält einen Bildprojektor 10, der Licht, das Informationen repräsentiert, projiziert, eine Bildausbildungseinheit 12, die ein Bild mit dem Licht von dem Bildprojektor 10 ausbildet, eine optische Einheit 18, die das Licht, das in ein Bild von Informationen von der Bildausbildungseinheit 12 ausgebildet wird, konvergiert (oder divergiert), und eine Steuervorrichtung 40, die den Bildprojektor 10 steuert.
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Die optische Einheit 18 enthält eine optische Vorrichtung, die Licht reflektiert. Die optische Vorrichtung vergrößert ein eintreffendes Bild. Ein konkaver Spiegel ist ein Beispiel der optischen Einheit 18.
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Licht, das von der optischen Einheit 18 reflektiert wird, wird von dem Projektionsziel 6 reflektiert und auf den Augenbereich ER gerichtet.
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Die Bildausbildungseinheit 12 bildet ein Bild mit dem Licht von dem Bildprojektor 10 aus. Die Bildausbildungseinheit 12 dieser Ausführungsform enthält einen ersten Bildschirm 14 und einen zweiten Bildschirm 16, um virtuelle Bilder VI an mehreren Punkten (in dieser Ausführungsform zwei Punkte) in dem vorderen Bereich des Fahrzeugs des Fahrers auszubilden.
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Der erste Bildschirm 14 und der zweite Bildschirm 16 dieser Ausführungsform sind bekannte durchlässige Bildschirme, die aus einer lichtdurchlässigen Komponente ausgebildet sind.
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Der erste Bildschirm 14 und der zweite Bildschirm 16 sind in dem optischen Pfad von dem Bildprojektor 10 zu dem Projektionsziel 6 angeordnet. Bilder, die auf dem ersten Bildschirm 14 und dem zweiten Bildschirm 16 ausgebildet werden, werden reflektiert, von der optischen Einheit 18 vergrößert und auf das Projektionsziel 6 projiziert.
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Von diesen beiden Bildschirmen ist der erste Bildschirm 14 an einer Position zum Projizieren eines Bilds (Licht), das Informationen repräsentiert, in einem unteren Anzeigebereich angeordnet. Der „untere Anzeigebereich“ bezieht sich auf einen Abschnitt eines Anzeigebereichs des Projektionsziels 6, bei dem Informationen reflektiert werden, d. h. einen Bereich, der auf einer unteren Seite in der Fahrzeughöhenrichtung (d. h. der Auf- und Ab-Richtung) des Kraftfahrzeugs AM definiert ist (ein Beispiel eines unteren Bereichs).
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Der zweite Bildschirm 16 ist an einer Position zum Projizieren eines Bilds (Licht) von Informationen in einem oberen Anzeigebereich angeordnet. Der „obere Anzeigebereich“ bezieht sich hier auf einen Abschnitt des Anzeigebereichs des Projektionsziels 6, bei dem ein Bild (Licht) reflektiert wird, d. h. einen Bereich, der auf einer oberen Seite in der Fahrzeughöhenrichtung des Kraftfahrzeugs AM definiert ist (ein Beispiel eines oberen Bereichs).
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Genauer gesagt ist in dieser Ausführungsform der zweite Bildschirm 16 in der Höhenrichtung tiefer als der erste Bildschirm 14 angeordnet.
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Außerdem ist in dieser Ausführungsform der zweite Bildschirm 16 näher bei dem Bildprojektor 10 als der erste Bildschirm 14 angeordnet. Daher ist die optische Pfadlänge von dem zweiten Bildschirm 16 zu dem Projektionsziel 6 länger als die optische Pfadlänge von dem ersten Bildschirm 14 zu dem Projektionsziel 6.
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Ein Bild, das auf den zweiten Bildschirm 16 projiziert wird, wird an einem unteren Teil in der Fahrzeughöhenrichtung der optischen Einheit 18 reflektiert und in den oberen Anzeigebereich projiziert. Die Informationen, die auf diesen oberen Anzeigebereich projiziert werden, werden als virtuelles Bild VI_f präsentiert. Ein Bild, das auf den ersten Bildschirm 14 projiziert wird, wird an einem oberen Teil in der Fahrzeughöhenrichtung der optischen Einheit 18 reflektiert und auf den unteren Anzeigebereich projiziert. Die Informationen, die auf diesen unteren Anzeigebereich projiziert werden, werden als ein virtuelles Bild VI_n an einer Position präsentiert, die näher bei dem Augenbereich ER als die Position des somit ausgebildeten virtuellen Bilds VI_f liegt.
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Außerdem ist der erste Bildschirm 14 derart angeordnet, dass die Bildausbildungsebene des ersten Bildschirms 14 und das virtuelle Bild VI_n, das durch Projektion über den ersten Bildschirm 14 ausgebildet und von dem Projektionsziel 6 reflektiert wird, eine konjugierte Beziehung aufweisen. Der zweite Bildschirm 16 ist derart angeordnet, dass die Bildausbildungsebene des zweiten Bildschirms 16 und das virtuelle Bild VI_f, das durch Projektion über den zweiten Bildschirm 16 ausgebildet und von dem Projektionsziel 6 reflektiert wird, eine konjugierte Beziehung aufweisen.
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Gemäß
2 wird der Abstand von dem ersten Bildschirm
14 zu der optischen Einheit
18 mit L1 bezeichnet und der Abstand von dem zweiten Bildschirm
16 zu der optischen Einheit
18 wird mit L2 bezeichnet. Der Abstand zwischen der optischen Einheit
18 und dem Projektionsziel
6 wird mit Lc bezeichnet und der Abstand zwischen Projektionsziel
6 und dem Augenbereich ER wird mit Le bezeichnet. In diesem Fall werden der Anzeigeabstand D1 von dem Augenbereich ER zu einer Position, bei der das virtuelle Bild VI_n ausgebildet wird, und der Anzeigeabstand D2 von dem Augenbereich ER zu einer Position, bei der das virtuelle Bild VI_f ausgebildet wird, durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt. [Gleichung 1]
[Gleichung 2]
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In den Gleichungen (1) und (2) repräsentiert fc die Brennweite der optischen Einheit 18 und fw repräsentiert die Brennweite des Projektionsziels 6 (Vorderscheibe in dieser Ausführungsform).
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Somit wird gemäß der obigen Gleichung (1) die Position des ersten Bildschirms 14 derart bestimmt, dass die Bildausbildungsebene des ersten Bildschirms 14 und das virtuelle Bild VI_n eine konjugierte Beziehung mit dem vorbestimmten Anzeigeabstand D1 aufweisen. Gemäß der obigen Gleichung (2) wird die Position des zweiten Bildschirms 16 derart bestimmt, dass die Bildausbildungsebene des zweiten Bildschirms 16 und das virtuelle Bild VI_f eine konjugierte Beziehung mit dem vorbestimmten Anzeigeabstand D2 aufweisen.
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Der Bildprojektor 10 enthält ein Rotanzeigemodul 20, ein Grünanzeigemodul 24, ein Blauanzeigemodul 28, ein Kombinationsprisma 33, eine Variabel-Fokus-Linse (Linse mit variabler Brennweite) 35, eine Projektionslinse 37 und eine Ansteuerschaltung 39, wie es in 3 gezeigt ist.
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Das Rotanzeigemodul 20 zeigt eine rote Komponente von verschiedenen Informationsteilen an. Das Rotanzeigemodul 20 dieser Ausführungsform enthält eine Rotlichtquelle 21, die rotes Licht emittiert, und ein Flüssigkristallfeld (LCD) 23. Das Grünanzeigemodul 24 zeigt eine grüne Komponente verschiedener Informationsteile an. Das Grünanzeigemodul 24 dieser Ausführungsform enthält eine Grünlichtquelle 25, die grünes Licht emittiert, und ein Flüssigkristallfeld 27. Das Blauanzeigemodul 28 zeigt eine blaue Komponente verschiedener Informationsteile an. Das Blauanzeigemodul 28 enthält eine Blaulichtquelle 29, die blaues Licht emittiert, und ein Flüssigkristallfeld 31.
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Das heißt, die Anzeigemodule 20, 24 und 28 können durch bekannte Flüssigkristallanzeigen ausgebildet werden. Die Rotlichtquelle 21, die Grünlichtquelle 25 und die Blaulichtquelle 29 können jeweils durch lichtemittierende Dioden (LED) ausgebildet werden.
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Das Kombinationsprisma 23 ist ein bekanntes dichroitisches Prisma, das das rote Licht von dem Rotanzeigemodul 20, das grüne Licht von dem Grünanzeigemodul 24 und das blaue Licht von dem Blauanzeigemodul 28 derart kombiniert, dass sie in eine Richtung verlaufen.
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Die Variabel-Fokus-Linse 35 ist ein optisches System, das derart ausgebildet ist, dass die Brennweite variabel ist. In dieser Ausführungsform kann gemäß einem Beispiel der Variabel-Fokus-Linse 35 eine Flüssigkeitslinse, die die Brennweite durch Einstellen der Flüssigkeitsgrenzfläche eines Fluids, das in einem Behälter versiegelt ist, ändert, verwendet werden.
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Die Projektionslinse 37 ist eine bekannte Linse, die Licht konvergiert (divergiert).
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Die Ansteuerschaltung 39 bewirkt, dass die Anzeigemodule 20, 24 und 28 verschiedene Informationsteile entsprechend Steuerbefehlen von der Steuervorrichtung 40 anzeigen, und steuert die Variabel-Fokus-Linse 35.
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Der Bildprojektor 10 ist derart angeordnet, dass die Austrittspupille des Bildprojektors 10 und der Augenbereich ER eine konjugierte Beziehung aufweisen.
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Das heißt, die Position des Bildprojektors
10 wird derart bestimmt, dass die folgende Gleichung (3) erfüllt ist, wobei Lp der Abstand von dem Bildprojektor
10 zu der optischen Einheit
18 ist (siehe
2). [Gleichung 3]
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Das heißt, in dem Bildprojektor 10 geben das Rotanzeigemodul 20, das Grünanzeigemodul 24 und das Blauanzeigemodul 28 Licht, das das in dem Anzeigebereich des Projektionsziels 6 zu projizierende Bild repräsentiert, aus. Die Lichtstrahlen, die von den jeweiligen Anzeigemodulen 20, 24 und 28 ausgegeben werden, werden durch das Kombinationsprisma 33 derart kombiniert, dass sie in einer Richtung verlaufen. Das kombinierte Licht verläuft durch die Variabel-Fokus-Linse 35, deren Brennweite derart eingestellt wird, dass ein Bild auf dem ersten Bildschirm 14 oder dem zweiten Bildschirm 16 ausgebildet wird, und wird auf den Bildschirm 14 oder den zweiten Bildschirm 16 projiziert.
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Das Bild, das auf den zweiten Bildschirm 16 projiziert wird, wird von einem unteren Teil in der Fahrzeughöhenrichtung der optischen Einheit 18 reflektiert. Das Licht, das von diesem unteren Teil der optischen Einheit 18 reflektiert wird, wird dann von dem oberen Anzeigebereich des Projektionsziels 6 reflektiert und bildet das virtuelle Bild VI_f aus. Das Bild, aus auf den ersten Bildschirm 14 projiziert wird, wird von einem oberen Teil in der Fahrzeughöhenrichtung der optischen Einheit 18 reflektiert. Das Licht, das von dem oberen Teil der optischen Einheit 18 reflektiert wird, wird dann von dem unteren Anzeigebereich des Projektionsziels 6 reflektiert und bildet das virtuelle Bild VI_n aus.
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Wie es in 1 gezeigt ist, enthält die Steuervorrichtung 40 eine Speichervorrichtung 42 und einen Mikrocomputer 44. Die Speichervorrichtung 42 ist eine nichtflüchtige Speichervorrichtung, die ein Überschreiben der gespeicherten Inhalte ermöglicht.
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Der Mikrocomputer 44 ist als ein bekannter Computer ausgebildet, der mindestens einen ROM 46, der Verarbeitungsprogramme und Daten speichert und der gespeicherte Inhalte sogar dann behalten muss, wenn die Energiezufuhr ausgeschaltet wird, einen RAM 48, der Verarbeitungsprogramme und Daten zeitweilig speichert, und eine CPU 50 enthält, die verschiedene Prozesse entsprechend den Verarbeitungsprogrammen, die in dem ROM 46 oder dem RAM 48 gespeichert sind, ausführt.
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Der ROM 46 speichert Verarbeitungsprogramme für den Mikrocomputer 44, um Informationsanzeigeprozesse zum Steuern des Bildprojektors 10 auszuführen, so dass verschiedene Informationsteile wie beispielsweise Fahrzeuginformationen und Vordergrundinformationen auf das Projektionsziel 6 projiziert werden.
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Mindestens eine Navigationsvorrichtung 52 und eine elektronische Fahrerunterstützungssteuereinheit (im Folgenden „Fahrerunterstützungs-ECU“) 54 sind als Quellen der Fahrzeuginformationen und Vordergrundinformationen mit der Steuervorrichtung 40 verbunden.
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Die Navigationsvorrichtung 52 ist eine bekannte Vorrichtung, die eine oder mehrere Routen zu einem eingestellten Ziel entsprechend dem Ergebnis einer Suche des derzeitigen Orts, der von einem Ortsdetektor erfasst wird, in Bezug auf Kartendaten, die in einer Kartendatenspeichereinheit gespeichert sind, zeigt. Die Kartendaten bestehen aus einem bekannten Satz von Daten, die Knotendaten, Verknüpfungsdaten (Link-Daten) und Kostendaten enthalten. Diese Kartendaten enthalten verschiedene Informationsteile wie beispielsweise Geschwindigkeitsbegrenzungen und Anzahl der Fahrbahnen von Straßen sowie Informationen betreffend Kreuzungen.
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Die Steuervorrichtung 40 erlangt die Geschwindigkeitsbegrenzungen oder die Anzahl der Fahrbahnen der Straßen entsprechend dem derzeitigen Ort, an dem das Fahrzeug des Fahrers derzeitig fährt, und Informationen wie beispielsweise eine erwartete Bewegungsroute des Fahrzeugs des Fahrers, die in der Navigationsvorrichtung 52 eingestellt ist, als Vordergrundinformationen von der Navigationsvorrichtung 52.
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Die Fahrerunterstützungs-ECU 54 ist eine bekannte Steuervorrichtung, die eine Fahrerunterstützungssteuerung durch Steuern des Antriebssystems oder Bremssystems entsprechend Hindernissen, die als Ergebnis einer Überwachung mittels einer Umgebungsüberwachungsvorrichtung 56 erfasst werden, verwirklicht. Die Fahrerunterstützungssteuerung bezieht sich hier auf einen bekannten Prozess zum Verbessern der Fahrsicherheit eines Kraftfahrzeugs und beinhaltet eine Fahrtregelung, eine adaptive Fahrtregelung, eine Vor-Zusammenstoßsicherheit, eine Fahrspurhalteunterstützung und Ähnliches.
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Die Umgebungsüberwachungsvorrichtung 56 ist eine bekannte Vorrichtung, die Situationen in der Umgebung des Fahrzeugs des Fahrers überwacht. Beispiele der Umgebungsüberwachungsvorrichtung 56 beinhalten Kameras, die ein Objekt, das um das Fahrzeug des Fahrers vorhanden ist, auf der Grundlage eines aufgenommenen Bilds der Umgebung des Fahrzeugs des Fahrers erfassen, Suchvorrichtungen, die ein Objekt, das um das Fahrzeug des Fahrers vorhanden ist, auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Übertragens und Empfangens von Suchwellen erfassen, und Ähnliches.
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Die Steuervorrichtung 40 erlangt einen Abstand zu einem vorausbefindlichen Fahrzeug oder eine Azimutorientierung des vorausbefindlichen Fahrzeugs (d. h. eine Position, an der das vorausbefindliche Fahrzeug vorhanden ist), und Informationen von Positionen, bei denen Hindernisse oder Zeichen vorhanden sind, als Vordergrundinformationen von dieser Fahrerunterstützungs-ECU 54.
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Mindestens ein Zündsignal (IG) und Fahrzeugstatusinformationen werden in die Steuervorrichtung 40 eingegeben.
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Von diesen ist das Zündsignal ein bekanntes Signal, das ein Einschalten eines Zündschalters angibt.
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Die Fahrzeugstatusinformationen sind Informationen, die als Fahrzeuginformationen erlangt werden. Diese Fahrzeugstatusinformationen enthalten beispielsweise Alarminformationen, die einen vordefinierten abnormen Status einer Kraftstoffrestmenge für die Brennkraftmaschine oder eine Wassertemperatur des Kühlwassers für die Brennkraftmaschine angeben. Ein abnormer Status ist beispielsweise eine Bedingung, bei der die Kraftstoffmenge gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist oder bei der die Wassertemperatur des Kühlwassers gleich oder größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Die Fahrzeugstatusinformationen enthalten außerdem ein Betriebsergebnis eines Richtungsanzeigers (Blinker), eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs des Fahrers (d. h. Fahrzeuggeschwindigkeit) und Schaltpositionen des Fahrzeugs des Fahrers.
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<Informationsanzeigeprozess>
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Der Informationsanzeigeprozess, der von der Steuervorrichtung 40 ausgeführt wird, wird initiiert, wenn ein Zündsignal eingegeben wird.
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In dem Informationsanzeigeprozess wird, wenn er einmal gestartet wurde, zunächst ein Zählwert m, der einen Anzeigebereich angibt, in dem der Bildprojektor 10 Informationen anzeigt (im Folgenden „Bereichszählwert“), auf einen Anfangswert eingestellt, wie es in 4 gezeigt ist (S110). Der „Anfangswert“ ist hier gleich null.
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Anschließend wird eine Anzahl n von Bereichen, die als Anzeigebereich des Projektionsziels 6 eingestellt ist (d. h. Aufteilungsanzahl), erlangt (S120). Die Aufteilungsanzahl n ist eine vordefinierte ganze Zahl von „2“ oder größer und ist die Anzahl der Bildschirme, die als Bildausbildungseinheiten 12 bereitgestellt werden (in der vorliegenden Ausführungsform zwei). Im Folgenden werden die Bereiche, die eingestellt werden, wenn der Anzeigebereich des Projektionsziels 6 aufgeteilt wird, und in denen Bilder reflektiert werden, als Anzeigeprojektionsbereiche bezeichnet. Die Anzeigeprojektionsbereiche dieser Ausführungsform beinhalten den oberen Anzeigebereich und den unteren Anzeigebereich.
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Anschließend wird eine Wiedergabezeit, die als Zeitdauer zum Projizieren von Bildern in den jeweiligen Anzeigeprojektionsbereichen des Projektionsziels 6 zugewiesen ist, erlangt (S130). Dann werden Koordinaten, die die Bereiche auf den Anzeigemodulen 20, 24 und 28 des Bildprojektors 10 entsprechend den jeweiligen Anzeigeprojektionsbereichen angeben, erlangt (S140).
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Die Wiedergabezeit dieser Ausführungsform ist als eine Zeitdauer von nicht größer als ein Wert definiert, der beispielsweise durch Teilen von 1/60 [s] durch die Aufteilungsanzahl n erhalten wird.
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Anschließend werden Brennweiten f der Variabel-Fokus-Linse 35, die jeweils für den ersten Bildschirm 14 und den zweiten Bildschirm 16 definiert sind, erlangt, so dass sich Bilder in dem Brennpunkt der Bildschirme, die jeweils den Anzeigeprojektionsbereichen entsprechen, befinden (S150). Dann wird bestimmt, ob der Bereichszählwert m mit der Aufteilungsanzahl n übereinstimmt (S160). Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S160 angibt, dass der Bereichszählwert m die Aufteilungsanzahl n noch nicht erreicht hat (S160: NEIN), wird der Bereichszählwert m um eins inkrementiert bzw. erhöht (S170).
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Dann wird bestimmt, ob Informationen vorhanden sind, die in den Anzeigeprojektionsbereichen m entsprechend dem Bereichszählwert m (im Folgenden „anzuzeigende Informationen“) anzuzeigen sind (S180). Die anzuzeigenden Informationen beziehen sich hier auf Informationen, die im Voraus als Informationen definiert wurden, die der Fahrer erkennen muss. In dieser Ausführungsform sind die Vordergrundinformationen als anzuzeigende Informationen für den oberen Anzeigebereich, der einer der Anzeigeprojektionsbereiche ist, definiert. Die Fahrzeuginformationen sind als anzuzeigende Informationen für den unteren Anzeigebereich, der einer der Anzeigeprojektionsbereiche ist, definiert.
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Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S180 angibt, dass es keine anzuzeigenden Informationen gibt (S180: NEIN), schreitet der Prozess zu S220, der später genauer beschrieben wird.
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Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S180 angibt, dass es anzuzeigende Informationen gibt (S180: JA), werden diese anzuzeigenden Informationen erlangt (S190). Die Brennweite f der Variabel-Fokus-Linse 35 wird derart eingestellt, dass sich Bilder in den Bildschirmen, die den Anzeigeprojektionsbereichen m entsprechen, im Brennpunkt befinden. In dem Bildprojektor 10 wird ein Bild, das die anzuzeigenden Informationen, die in S190 erlangt werden, zeigt, in jeweiligen Bereichen der Anzeigemodule 20, 24 und 28 entsprechend den Anzeigeprojektionsbereichen m (im Folgenden „entsprechende Bereiche“) ausgebildet (S210). Diese Bildausbildung in S210 wird durch die Anzeigemodule 20, 24 und 28 realisiert, die jeweils Licht emittieren.
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Wenn in dieser Ausführungsform Vordergrundinformationen als anzuzeigende Informationen erlangt werden, wird in S210 ein Bild, das die Vordergrundinformationen zeigt, auf dem zweiten Bildschirm 16 ausgebildet und von dem Projektionsziel 6 reflektiert, wodurch das virtuelle Bild VI_f, das die Vordergrundinformationen zeigt, ausgebildet wird. Wenn in dieser Ausführungsform Fahrzeuginformationen als anzuzeigende Informationen erlangt werden, wird in S210 ein Bild, das die Fahrzeuginformationen zeigt, auf dem ersten Bildschirm ausgebildet und von dem Projektionsziel 6 reflektiert, wodurch das virtuelle Bild VI_n, das die Fahrzeuginformationen zeigt, ausgebildet wird.
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In S210 werden keine Bilder in Bereichen der Anzeigemodule 20, 24 und 28 ausgebildet, die anderen Anzeigeprojektionsbereichen entsprechen, die nicht die Anzeigeprojektionsbereiche m sind (d. h. andere Bereiche als die entsprechenden Bereiche). Daher werden Bilder nur in den entsprechenden Bereichen angezeigt.
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Anschließend wird in dem Informationsanzeigeprozess bestimmt, ob die Wiedergabezeit, die dem Anzeigebereich m zugewiesen ist, der dem entsprechenden Bereich der Anzeigemodule 20, 24 und 28 entspricht, verstrichen ist, seitdem in S210 ein Bild in dem entsprechenden Bereich ausgebildet wurde (S220). Wenn S220 erreicht wird, da in dem Prozess in Schritt S180 bestimmt wurde, dass es keine anzuzeigenden Informationen gibt (S180: NEIN), wird in S220 bestimmt, ob die Wiedergabezeit seit dem Erreichen von S220 verstrichen ist.
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Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S220 angibt, dass die Wiedergabezeit noch nicht verstrichen ist (S220: NEIN), wird gewartet, bis die Wiedergabezeit verstrichen ist, und wenn die Wiedergabezeit verstrichen ist (S220: JA), kehrt der Prozess zu S160 zurück.
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Das heißt, in dem Informationsanzeigeprozess dieser Ausführungsform wird eine Projektion von Informationen auf beide Anzeigeprojektionsbereiche, d.h. den oberen Anzeigebereich und den unteren Anzeigebereich, alle 1/60 [s] oder weniger wiederholt.
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Wenn in S160 der Bereichszählwert m die Aufteilungsanzahl n noch nicht erreicht hat (S160: NEIN), wird der Bereichszählwert m um eins inkrementiert (S170) und es werden die Prozessschritte S180 bis S220 ausgeführt. Wenn andererseits der Bereichszählwert m die Aufteilungsanzahl n erreicht hat (S160), kehrt der Prozess zu S110 zurück.
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In dem Informationsanzeigeprozess werden die Prozessschritte S110 bis S220 wiederholt ausgeführt, bis der Zündschalter ausgeschaltet wird. In dem Informationsanzeigeprozess dieser Ausführungsform wird die Folge der Prozessschritte S110 bis S220 in 1/60 [s] oder weniger durchgeführt.
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Das heißt, in dem Informationsanzeigeprozess dieser Ausführungsform wird Licht, das anzuzeigende Informationen repräsentiert, nacheinander von den Anzeigemodulen 20, 24 und 28 emittiert. In dem Informationsanzeigeprozess wird die Brennweite der Variabel-Fokus-Linse 35 aufeinanderfolgend derart eingestellt, dass ein Bild im Brennpunkt mit dem emittierten Licht auf dem ersten Bildschirm 14 oder dem zweiten Bildschirm 16 ausgebildet wird. Das Licht, das die Variabel-Fokus-Linse 35 passiert hat, die die eingestellte Brennweite aufweist, bildet ein Bild entweder auf dem ersten Bildschirm 14 oder dem zweiten Bildschirm 16 und wird auf das Projektionsziel 6 projiziert.
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[Vorteilhafte Wirkungen der ersten Ausführungsform]
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Wie es oben beschrieben wurde, werden in der Informationsanzeigevorrichtung 1 der erste Bildschirm 14 und der zweite Bildschirm 16 an unterschiedlichen Positionen angeordnet. Daher unterscheiden sich die optische Pfadlänge von dem ersten Bildschirm 14 zu dem Projektionsziel 6 und die optische Pfadlänge von dem zweiten Bildschirm 16 zu dem Projektionsziel 6 voneinander.
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Als Ergebnis können mit der Informationsanzeigevorrichtung 1 virtuelle Bilder in mehreren unterschiedlichen Abständen zu dem Augenbereich ER (d. h. dem Nutzer) ausgebildet werden.
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Außerdem erzielt die Informationsanzeigevorrichtung 1 eine Ausbildung von virtuellen Bildern in mehreren unterschiedlichen Abständen zu dem Nutzer mit zwei Bildschirmen, d. h. dem ersten Bildschirm 14 und dem zweiten Bildschirm 16, und einem Bildprojektor 10. Daher besteht bei der Informationsanzeigevorrichtung 1 keine Notwendigkeit, mehrere Bildprojektoren 10 bereitzustellen, um virtuelle Bilder an mehreren Positionen auszubilden, und es kann eine Erhöhung der Größe der Vorrichtungskonfiguration so weit wie möglich verhindert werden.
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Wie es aus dem Obigen ersichtlich ist, können gemäß der Informationsanzeigevorrichtung 1 virtuelle Bilder in unterschiedlichen Abständen zu dem Fahrer ausgebildet werden, ohne die Größe der Vorrichtungskonfiguration zu erhöhen.
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Außerdem werden Informationen von der Informationsanzeigevorrichtung 1 als Bilder angezeigt, die jeweils auf den ersten Bildschirm 14 und den zweiten Bildschirm 16 projiziert werden. In der Informationsanzeigevorrichtung 1 wird die Brennweite der Variabel-Fokus-Linse 35 derart eingestellt, dass Bilder auf beiden Bildschirmen 14 und 16 im Brennpunkt ausgebildet werden.
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Außerdem sind in der Informationsanzeigevorrichtung 1 der erste Bildschirm 14 und der zweite Bildschirm 16 derart angeordnet, dass die Bildausbildungsebene des ersten Bildschirms 14 und das virtuelle Bild VI_n eine konjugierte Beziehung aufweisen, während die Bildausbildungsebene des zweiten Bildschirms 16 und das virtuelle Bild VI_f eine konjugierte Beziehung aufweisen.
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Aufgrund dieser Merkmale können gemäß der Informationsanzeigevorrichtung 1 die virtuellen Bilder VI_n und VI_f, die durch Reflexion von dem Projektionsziel 6 ausgebildet werden, für den Fahrer noch einfacher erkennbar sein.
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Außerdem ist in der Informationsanzeigevorrichtung 1 der Bildprojektor 10 derart angeordnet, dass die Austrittspupille des Bildprojektors 10 und der Augenbereich ER eine konjugierte Beziehung aufweisen. Daher können die virtuellen Bilder VI, die von der Informationsanzeigevorrichtung 1 ausgebildet werden, eine höhere Helligkeit aufweisen, so dass die Informationen, die als virtuelle Bilder angezeigt werden, für den Fahrer noch einfacher erkennbar sind.
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Außerdem werden in dem Informationsanzeigeprozess dieser Ausführungsform eine Projektion von Informationen auf den oberen Anzeigebereich und eine Projektion von Informationen auf den unteren Anzeigebereich jedes Mal, wenn die Wiedergabezeit verstrichen ist, gewechselt. Durch Wechseln der Projektion von Informationen mit hoher Geschwindigkeit kann die Informationsanzeigevorrichtung 1 bewirken, dass sich der Nutzer fühlt, als ob die Informationen gleichzeitig auf dem oberen Anzeigebereich und dem unteren Anzeigebereich angezeigt werden.
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Wenn die Brennweite mit hoher Geschwindigkeit eingestellt wird, kann so weit wie möglich verhindert werden, dass beide virtuelle Bilder aus dem Brennpunkt gelangen, so dass die Informationsanzeigevorrichtung 1 Bilder ausbilden kann, die für den Nutzer einfach erkennbar sind.
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In der Informationsanzeigevorrichtung 1 sind der erste Bildschirm 14 und der zweite Bildschirm 16 derart angeordnet, dass der Abstand von dem zweiten Bildschirm 16 zu dem Projektionsziel 6 größer als der Abstand von dem ersten Bildschirm 14 zu dem Projektionsziel 6 ist.
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Gemäß einer derartigen Informationsanzeigevorrichtung 1 kann die Position des virtuellen Bilds VI_f, das durch Reflexion von dem oberen Anzeigebereich des Projektionsziels 6 ausgebildet wird, weiter entfernt von dem Nutzer (Augenbereich ER) als die Position des virtuellen Bilds VI_n, das durch Reflexion von dem unteren Anzeigebereich ausgebildet wird, sein.
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Da die Sichtlinie des Nutzers normalerweise abwärts gerichtet ist, wenn der Nutzer ein Objekt in einem kurzen Abstand betrachtet, während die Sichtlinie aufwärts gerichtet ist, wenn der Nutzer ein Objekt in einem großen Abstand betrachtet, kann die Informationsanzeigevorrichtung 1 somit virtuelle Bilder an Positionen ausbilden, die geeignet mit den Sichtlinien des Nutzers übereinstimmen.
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Außerdem bildet die Informationsanzeigevorrichtung 1 virtuelle Bilder aus, die Fahrzeuginformationen in einem kurzen Abstand zu dem Nutzer anzeigen, und bildet virtuelle Bilder aus, die Vordergrundinformationen in einem großen Abstand zu dem Nutzer anzeigen. Daher kann beispielsweise mittels der Informationsanzeigevorrichtung 1 ein virtuelles Bild, das Fahrzeuginformationen anzeigt, derart ausgebildet werden, dass es erscheint, als ob es oberhalb der Haube des Kraftfahrzeugs vorhanden ist, während ein virtuelles Bild, das Vordergrundinformationen anzeigt, derart ausgebildet werden kann, dass es erscheint, als ob dieses sich mit einem Objekt, das auf der Straße vorhanden ist, überdeckt.
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Somit kann die Informationsanzeigevorrichtung 1 virtuelle Bilder an Positionen ausbilden, die mit dem Gefühl des Nutzers konsistent sind, so dass die Informationen, die als virtuelle Bilder angezeigt werden, noch einfacher erkennbar sind.
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Außerdem wird in dieser Ausführungsform die Folge der Prozessschritte S110 bis S220 wiederholt in 1/60 [s] oder weniger durchgeführt. Daher kann mit der Informationsanzeigevorrichtung 1 dieser Ausführungsform ein Bildflackern aufgrund des Nachbildeffekts verringert werden, so dass das Bild noch einfacher erkennbar ist.
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[Zweite Ausführungsform]
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Die Informationsanzeigevorrichtung einer zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Informationsanzeigevorrichtung 1 der ersten Ausführungsform hauptsächlich in der Konfiguration des Bildprojektors 10 und in dem Inhalt des Informationsanzeigeprozesses, der von der Steuervorrichtung 40 ausgeführt wird. Daher weisen die Konfigurationen und Prozesse dieser Ausführungsform, die denjenigen der ersten Ausführungsform ähneln, dieselben Bezugszeichen auf und werden nicht beschrieben, und es werden hauptsächlich die Konfigurationen des Bildprojektors und der Informationsanzeigeprozess, die sich von denjenigen der ersten Ausführungsform unterscheiden, beschrieben.
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<Bildprojektor>
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Wie es in 5 gezeigt ist, enthält der Bildprojektor 10 in dieser Ausführungsform eine Lichtquelleneinheit 70, einen Kollimations- bzw. Bündelungslichtstrahlgenerator 84, eine Brennpunktänderungseinheit 86 und eine Ansteuereinheit 96.
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Die Lichtquelleneinheit 70 enthält eine Rotlichtquelle 72, die Licht einer roten Komponente verschiedener Informationsteile emittiert, eine Grünlichtquelle 74, die Licht einer grünen Komponente verschiedener Informationsteile emittiert, und eine Blaulichtquelle 76, die Licht einer blauen Komponente verschiedener Informationsteile emittiert. Die Rotlichtquelle 72, die Grünlichtquelle 74 und die Blaulichtquelle 76 können eine rote Laserdiode (LD), eine grüne LD und eine blaue LD sein.
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Die Lichtquelleneinheit 70 enthält außerdem dichroitische Filter 78, 82 und 80, die das rote Licht von der Rotlichtquelle 72, das grüne Licht von der Grünlichtquelle 74 und das blaue Licht von der Blaulichtquelle derart kombinieren, dass diese in einer Richtung verlaufen.
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Der Kollimationslichtstrahlgenerator 84 konvergiert (oder divergiert) die Lichtstrahlen, die von den dichroitischen Filtern 78, 82 und 80 kombiniert werden, um einen Kollimationslichtstrahl bzw. gebündelten Lichtstrahl zu erzeugen. Der Kollimationslichtstrahlgenerator 84 dieser Ausführungsform ist beispielsweise eine bekannte Kollimatorlinse.
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Die Brennpunktänderungseinheit 86 ist ein optischer Mechanismus, der derart ausgebildet ist, dass er in der Lage ist, die Brennweite zu ändern, und richtet den gebündelten Lichtstrahl von dem Kollimationslichtstrahlgenerator 84 auf den ersten Bildschirm 14 oder den zweiten Bildschirm 16.
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Die Brennpunktänderungseinheit enthält einen konkaven Spiegel 88, der derart ausgebildet ist, dass er in der Lage ist, den Krümmungsradius zu ändern, und eine Abtasteinheit 90, die den konkaven Spiegel 88 ansteuert.
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Die Abtasteinheit 90 ist eine Komponente, die ihre Gestalt und Position entsprechend einem Signal von der Ansteuereinheit 96 ändert und den Krümmungsradius des konkaven Spiegels 88 ändert sowie den konkaven Spiegel 88 innerhalb eines vordefinierten Winkelbereichs dreht.
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Das heißt, die Brennpunktänderungseinheit 86 wird durch einen bekannten MEMS-Spiegel ausgebildet.
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Die Ansteuereinheit 96 steuert eine Lichtemission von den jeweiligen Lichtquellen 72, 74 und 76 und steuert die Abtasteinheit 90 entsprechend einem Signal von der Steuervorrichtung 40.
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Das heißt, der Bildprojektor 10 dieser Ausführungsform ist ein bekannter Abtastbildprojektor.
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Die Informationsanzeigevorrichtung dieser Ausführungsform gibt Licht, das ein Bild, das auf einen Anzeigebereich des Projektionsziels 6 zu projizieren ist, repräsentiert, durch Emittieren von Licht von der Lichtquelleneinheit 70 aus. Die Brennpunktänderungseinheit 86, in die Licht von der Lichtquelleneinheit 70 eingegeben wird, ändert die Brennweite des konkaven Spiegels 88 durch Ändern des Krümmungsradius des konkaven Spiegels 88 entsprechend einem Signal von der Ansteuereinheit 96. Außerdem schwenkt die Brennpunktänderungseinheit 86 den konkaven Spiegel 88 jede Einheitszeit, um die Reflexionsrichtung des Lichts, das auf den konkaven Spiegel 88 einfällt, zu ändern. Somit bildet die Brennpunktänderungseinheit 86 ein Bild mit dem gebündelten Lichtstrahl von dem Kollimationslichtstrahlgenerator 84 im Brennpunkt auf dem ersten Bildschirm 14 oder dem zweiten Bildschirm 16 aus.
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<Informationsanzeigeprozess>
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Der Informationsanzeigeprozess dieser Ausführungsform wird initiiert, wenn ein Zündsignal eingegeben wird.
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In dem Informationsanzeigeprozess wird, wenn er einmal gestartet wurde, zunächst eine Rahmenrate (Rahmenerneuerungszeit) erlangt (S310), wie es in 6 gezeigt ist, und es werden Koordinaten (x, y), die den Bereich jedes Anzeigeprojektionsbereichs angeben, erlangt (S320). In dieser Ausführungsform gibt es zwei Anzeigeprojektionsbereiche, d. h. einen oberen Anzeigebereich und einen unteren Anzeigebereich, die einen kontinuierlichen Anzeigebereich entlang der Fahrzeughöhenrichtung ausbilden. Es sind diesem Anzeigebereich Koordinaten (x, y) zugewiesen. Die Koordinaten (x, y), die in dieser Ausführungsform zugewiesen werden, weisen den Ursprung (0, 0) an dem oberen Ende in der Fahrzeughöhenrichtung und an dem linken Ende in der Fahrzeugbreitenrichtung, sowie Koordinaten (xmax, ymax), die auf das untere Ende in der Fahrzeughöhenrichtung und das rechte Ende in der Fahrzeugbreitenrichtung eingestellt sind, auf.
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In dem Informationsanzeigeprozess wird außerdem ein jeweiliger Satz von Koordinaten (x, y) mit der Brennweite f(x, y) für einen Bildschirm, der einem jeweiligen Satz von Koordinaten (x, y) entspricht, in Übereinstimmung gebracht (S330). Das heißt, in S330 wird eine Brennweite f für den ersten Bildschirm 14 in Übereinstimmung mit Koordinaten (x, y) gebracht, die dem Anzeigebereich (oberer Anzeigebereich) entsprechen, auf den ein Bild, das auf dem ersten Bildschirm 14 anzuzeigen ist, projiziert wird. In S330 wird außerdem eine Brennweite f für den zweiten Bildschirm 16 in Überstimmung mit Koordinaten (x, y) gebracht, die mit dem Anzeigebereich (unterer Anzeigebereich) entsprechen, auf den ein Bild, das auf dem zweiten Bildschirm 16 anzuzeigen ist, projiziert wird.
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Anschließend wird bestimmt, ob es anzuzeigende Informationen gibt (S340). In dieser Ausführungsform sind die Vordergrundinformationen als anzuzeigende Informationen für den oberen Anzeigebereich definiert. Die Fahrzeuginformationen sind als anzuzeigende Informationen für den unteren Anzeigebereich definiert.
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Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S340 angibt, dass es keine anzuzeigenden Informationen gibt (S340: NEIN), wartet der Prozess. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S340 angibt, dass es anzuzeigende Informationen gibt (S340: JA), wird der Inhalt einer Lichtemission für die an den Koordinaten (x, y) eines derzeitigen Zeitpunkts (im Folgenden „derzeitige Koordinaten (x, y)“) anzuzeigenden Informationen erlangt (S350).
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Dann wird ein Steuersignal an die Brennpunktänderungseinheit 86 ausgegeben, um zu bewirken, dass die Brennweite f des konkaven Spiegels 88 gleich der Brennweite für die derzeitigen Koordinaten (x, y) wird (S360). Auf den Empfang dieses Steuersignals hin treibt die Brennpunktänderungseinheit 86 die Abtasteinheit 90 an, so dass die Brennweite f des konkaven Spiegels 88 mit der Brennweite für die derzeitigen Koordinaten (x, y) übereinstimmt.
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Außerdem wird ein Steuersignal an den Bildprojektor 10 ausgegeben, so dass Licht entsprechend dem Lichtemissionsinhalt, der in S350 erlangt wurde, emittiert wird (S370). Wenn der Bildprojektor 10 dieses Steuersignal empfängt, emittiert die Lichtquelleneinheit 70 Licht entsprechend dem Lichtemissionsinhalt, der in S350 erlangt wurde. Licht von der Lichtquelleneinheit 70 wird von dem konkaven Spiegel 88 reflektiert, wonach es von der Bildausbildungseinheit 12 in ein Bild ausgebildet wird. Das heißt, wenn Vordergrundinformationen als anzuzeigende Informationen erlangt wurden, wird in S370 ein Lichtpunkt eines Bilds, das Vordergrundinformationen repräsentiert, an einem Satz von Koordinaten auf dem zweiten Bildschirm 16 angezeigt. Wenn Fahrzeuginformationen als anzuzeigende Informationen erlangt wurden, wird in S370 ein Lichtpunkt eines Bilds, das Fahrzeuginformationen repräsentiert, an einem Satz von Koordinaten auf dem ersten Bildschirm 14 angezeigt.
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Anschließend wird in dem Informationsanzeigeprozess bestimmt, ob die x-Koordinate der derzeitigen Koordinaten (x, y) mit dem maximalen Wert xmax der x-Koordinaten in dem Anzeigebereich übereinstimmt (S380). Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S380 angibt, dass die x-Koordinate der derzeitigen Koordinaten (x, y) nicht mit dem maximalen Wert xmax übereinstimmt (S380: NEIN), wird die x-Koordinate der derzeitigen Koordinaten (x, y) um eins inkrementiert (S390). Wenn in S390 eine vordefinierte Zeit nach dem Start der Lichtemission in S370 verstrichen ist, wird ein Steuersignal an die Brennpunktänderungseinheit 86 ausgegeben, um die Abtasteinheit 90 anzusteuern, um Licht von dem Bildprojektor 10 auf die derzeitigen Koordinaten (x, y), die in S390 eingestellt werden, zu reflektieren. Auf ein Empfangen dieses Steuersignals hin dreht die Brennpunktänderungseinheit 86 den konkaven Spiegel 88 entlang der x-Richtung, um die Orientierung des konkaven Spiegels 88 zu ändern, um Licht von dem Bildprojektor 10 auf die derzeitigen Koordinaten (x, y), die in S390 eingestellt werden, zu reflektieren.
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Die vordefinierte Zeit dieser Ausführungsform ist eine Zeitdauer, während der eine Lichtemission für einen Satz von Koordinaten fortgesetzt wird bzw. andauert. Sie ist beispielsweise eine Zeitdauer, die durch Teilen der Einheitszeit der Rahmenrate (normalerweise „1 Sekunde“) durch die Rahmenrate selbst erhalten wird. Die Rahmenrate dieser Ausführungsform beträgt 60 [Hz] oder mehr.
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Danach kehrt der Prozess zu S350 zurück.
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Wenn in dem Informationsanzeigeprozess die x-Koordinate der derzeitigen Koordinaten (x, y) mit dem maximalen Wert xmax übereinstimmt (S380: JA), wird bestimmt, ob die y-Koordinate der derzeitigen Koordinaten (x, y) mit dem maximalen Wert ymax der y-Koordinaten in dem Anzeigebereich übereinstimmt (S400).
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Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S400 angibt, dass die y-Koordinate der derzeitigen Koordinaten (x, y) nicht mit dem maximalen Wert ymax übereinstimmt (S400: NEIN), wird die x-Koordinate der derzeitigen Koordinaten (x, y) in „0“ geändert und die y-Koordinate wird um eins inkrementiert (S410). Wenn in S410 eine vordefinierte Zeit nach dem Start der Lichtemission in S370 verstrichen ist, wird ein Steuersignal an die Brennpunktänderungseinheit 86 zum Ansteuern der Abtasteinheit 90 ausgegeben, um Licht von dem Bildprojektor 10 auf die derzeitigen Koordinaten (x, y), die in S410 eingestellt werden, zu reflektieren. Auf ein Empfangen dieses Steuersignals hin dreht die Brennpunktänderungseinheit 86 den konkaven Spiegel 88, um die Orientierung des konkaven Spiegels 88 zu ändern, um Licht von dem Bildprojektor 10 auf die derzeitigen Koordinaten (x, y), die in S410 eingestellt werden, zu reflektieren.
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Danach kehrt der Prozess zu S350 zurück.
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Wenn das Ergebnis der Bestimmung in S400 angibt, dass die y-Koordinate der derzeitigen Koordinaten (x, y) mit dem maximalen Wert ymax übereinstimmt (S400: JA), kehrt der Prozess zu S340 zurück, nachdem eine vordefinierte Zeit seit dem Start der Lichtemission in S370 verstrichen ist. Bei einer Rückkehr zu S340 wird ein Steuersignal an die Brennpunktänderungseinheit 86 zum Ansteuern der Abtasteinheit 90 ausgegeben, so dass Licht von dem Bildprojektor 10 auf den Ursprung (0, 0) reflektiert wird. Auf ein Empfangen dieses Steuersignals hin dreht die Brennpunktänderungseinheit 86 den konkaven Spiegel 88, um die Orientierung des konkaven Spiegels 88 zu ändern, so dass Licht von dem Bildprojektor 10 auf den Ursprung (0, 0) reflektiert wird.
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Danach werden die Prozessschritte S340 bis S410 wiederholt.
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Das heißt, in dem Informationsanzeigeprozess dieser Ausführungsform wird eine Projektion von Informationen auf beide Anzeigeprojektionsbereiche, d. h. den oberen Anzeigebereich und den unteren Anzeigebereich, alle 1/60 [s] oder weniger wiederholt.
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In dem Informationsanzeigeprozess dieser Ausführungsform wird Licht in Richtung eines Satzes von Koordinaten in dem Anzeigebereich emittiert. Der Inhalt der Lichtemission wird entsprechend dem Inhalt der anzuzeigenden Informationen geändert, und die Koordinaten, auf die das emittierte Licht projiziert wird, werden aufeinanderfolgend geändert. Wenn in diesem Informationsanzeigeprozess Licht projiziert wird, wird außerdem die Brennpunktänderungseinheit 86 derart eingestellt, dass das Licht im Brennpunkt auf dem Bildschirm, auf den es projiziert wird, liegt.
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[Vorteilhafte Wirkungen der zweiten Ausführungsform]
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Gemäß der Informationsanzeigevorrichtung dieser Ausführungsform können dieselben vorteilhaften Wirkungen wie mit der Informationsanzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform erzielt werden.
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Außerdem verwendet die Informationsanzeigevorrichtung dieser Ausführungsform einen Abtastbildprojektor, der einen MEMS-Spiegel als Quelle einer Bildprojektion auf das Projektionsziel 6 verwendet.
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Daher wird mit der Informationsanzeigevorrichtung dieser Ausführungsform ein Wechsel von Koordinaten, auf die Licht projiziert wird, in einer extrem kurzen Zeitdauer durchgeführt, so dass dem Nutzer noch einfacher eine virtuelle Wahrnehmung vermittelt wird, als ob mehrere Informationssätze gleichzeitig angezeigt werden.
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Da in dieser Ausführungsform die Rahmenrate auf 60 [Hz] oder mehr eingestellt wird, wird die Serie von Prozessschritten S340 bis S410 wiederholt in 1/60 [s] oder weniger bzw. kürzer durchgeführt. Daher kann mit der Informationsanzeigevorrichtung 1 dieser Ausführungsform ein Bildflackern aufgrund des Nachbildeffekts verringert werden, so dass das Bild noch einfacher erkennbar wird.
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[Dritte Ausführungsform]
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Die Informationsanzeigevorrichtung einer dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Informationsanzeigevorrichtung 1 der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform hauptsächlich in der Konfiguration der Bildausbildungseinheit. Daher werden die Konfigurationen und Prozesse dieser Ausführungsform, die denjenigen der ersten Ausführungsform oder zweiten Ausführungsform ähneln, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht beschrieben, und es wird hauptsächlich die Konfiguration der Bildausbildungseinheit, die sich von derjenigen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform unterscheidet, beschrieben.
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<Informationsanzeigevorrichtung>
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Wie es in 7 gezeigt ist, enthält die Informationsanzeigevorrichtung 100 dieser Ausführungsform einen Bildprojektor 10, eine Bildausbildungseinheit 102, eine optische Einheit 18 und eine Steuervorrichtung 40.
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Der Bildprojektor 10 dieser Ausführungsform ist derart angeordnet, dass er Licht in einer Richtung zum Fahrzeuginneren hin ausgibt. Die optische Einheit 18 ist in der Fahrzeughöhenrichtung auf einer oberen Seite in Bezug auf den Bildprojektor 10 angeordnet.
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Die Bildausbildungseinheit 102 bildet ein Bild mit dem Licht von dem Bildprojektor 10 aus und ist an einer Position dem Bildprojektor 10 und der optischen Einheit 18 gegenüberliegend angeordnet.
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Die Bildausbildungseinheit 102 dieser Ausführungsform enthält einen ersten Bildschirm 104, einen Reflexionsspiegel 106 und einen zweiten Bildschirm 108, um virtuelle Bilder VI an mehreren Punkten im vorderen Bereich des Fahrzeugs des Fahrers auszubilden.
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Der zweite Bildschirm 108 ist ein bekannter reflektierender Bildschirm, der ein Bild durch Reflexion von Licht ausbildet. Dieser zweite Bildschirm 108 ist derart angeordnet, dass er Licht von dem Bildprojektor 10 in eine Richtung reflektiert, in der die optische Einheit 18 angeordnet ist.
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Der Reflexionsspiegel 106 ist ein bekannter Spiegel, der Licht reflektiert. Dieser Reflexionsspiegel 106 ist derart angeordnet, dass er das Licht von dem Bildprojektor 10 in eine Richtung reflektiert, in der die optische Einheit 18 angeordnet ist.
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Der erste Bildschirm 104 ist ein bekannter durchlässiger Bildschirm, der aus einer lichtdurchlässigen Komponente besteht. Dieser erste Bildschirm 104 ist in dem optischen Pfad von dem Reflexionsspiegel 106 zu der optischen Einheit 18 angeordnet und bildet ein Bild mit dem Licht von dem Reflexionsspiegel 106 aus.
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Der zweite Bildschirm 108 ist derart angeordnet, dass er ein Bild (Licht), das Informationen zeigt, auf einen oberen Anzeigebereich projiziert. Der erste Bildschirm 104 ist derart angeordnet, dass er ein Bild (Licht), das Informationen zeigt, auf einen unteren Anzeigebereich projiziert.
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Genauer gesagt ist der zweite Bildschirm 108 in der Fahrzeughöhenrichtung unterhalb des Reflexionsspiegels 106 angeordnet. Licht (Bild), das von dem zweiten Bildschirm 108 reflektiert wird, wird in der Fahrzeughöhenrichtung von einem unteren Teil der optischen Einheit 18 reflektiert und auf den oberen Anzeigebereich des Projektionsziels 6 projiziert.
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Andererseits ist der erste Bildschirm 104 in der Fahrzeughöhenrichtung höher als der optische Pfad von dem zweiten Bildschirm 108 zu der optischen Einheit 18 angeordnet. Das Bild (Licht), das auf dem ersten Bildschirm 104 ausgebildet wird, bildet das virtuelle Bild VI_n aus.
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Außerdem ist der zweite Bildschirm 108 in dieser Ausführungsform näher bei dem Bildprojektor 10 als der erste Bildschirm 104 angeordnet. Daher ist die optische Pfadlänge von dem zweiten Bildschirm 108 zu dem Projektionsziel 6 länger als die optische Pfadlänge von dem ersten Bildschirm 104 zu dem Projektionsziel 6.
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Der zweite Bildschirm 108 dieser Ausführungsform ist derart angeordnet, dass die Bildausbildungseinheit des zweiten Bildschirms 108 und das virtuelle Bild VI_f, das durch Projektion über den zweiten Bildschirm 108 und Reflexion von dem Projektionsziel 6 ausgebildet wird, eine konjugierte Beziehung aufweisen. Der erste Bildschirm 104 ist derart angeordnet, dass die Bildausbildungseinheit des ersten Bildschirms 104 und das virtuelle Bild VI_n, das durch Projektion über den ersten Bildschirm 104 und Reflexion von dem Projektionsziel 6 ausgebildet wird, eine konjugierte Beziehung aufweisen.
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[Vorteilhafte Wirkungen der dritten Ausführungsform]
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Die Bildausbildungseinheit 102 in der Informationsanzeigevorrichtung 1 dieser Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass sie das Licht, das von dem Bildprojektor 10 ausgegeben wird, mittels des zweiten Bildschirms 108, der ein reflektierender Bildschirm ist, und des Reflexionsspiegels 106 zurück richtet.
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Somit kann die Informationsanzeigevorrichtung 1 Informationen, die durch das auf das Projektionsziel 6 zurückkehrende Licht repräsentiert werden, projizieren, so dass noch besser verhindert werden kann, dass sich die Größe der Vorrichtungskonfiguration erhöht.
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[Vierte Ausführungsform]
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Die Informationsanzeigevorrichtung einer vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der Informationsanzeigevorrichtung 100 der dritten Ausführungsform hauptsächlich in der Konfiguration der Bildausbildungseinheit. Daher werden die Konfigurationen und Prozesse dieser Ausführungsform, die denjenigen der dritten Ausführungsform ähneln, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht beschreiben, und es wird hauptsächlich die Konfiguration der Bildausbildungseinheit, die sich von der dritten Ausführungsform unterscheidet, beschrieben.
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<Informationsanzeigevorrichtung>
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Wie es in 8 gezeigt ist, enthält die Informationsanzeigevorrichtung 120 dieser Ausführungsform einen Bildprojektor 10, eine Bildausbildungseinheit 122, eine optische Einheit 18 und eine Steuervorrichtung 40.
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Die Bildausbildungseinheit 122 bildet ein Bild mit dem Licht von dem Bildprojektor 10 aus und ist an einer Position dem Bildprojektor 10 und der optischen Einheit 18 gegenüberliegend angeordnet.
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Die Bildausbildungseinheit 122 dieser Ausführungsform enthält einen ersten Bildschirm 124 und einen zweiten Bildschirm 108, um virtuelle Bilder VI an mehreren Punkten im vorderen Bereich des Fahrzeugs des Fahrers auszubilden.
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Der erste Bildschirm 124 ist ein bekannter reflektierender Bildschirm, der ein Bild durch Reflektieren von Licht ausbildet. Dieser erste Bildschirm 124 reflektiert das Licht von dem Bildprojektor 10 in eine Richtung, in der die optische Einheit 18 angeordnet ist.
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Der erste Bildschirm 124 ist derart angeordnet, dass er ein Bild (Licht), das Informationen repräsentiert, auf einen unteren Anzeigebereich projiziert. Genauer gesagt ist der erste Bildschirm 124 in der Fahrzeughöhenrichtung oberhalb des ersten Bildschirms 104 angeordnet.
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Außerdem ist der erste Bildschirm 124 dieser Ausführungsform derart angeordnet, dass die optische Pfadlänge von dem ersten Bildschirm 124 zu dem Augenbereich ER kürzer als die optische Pfadlänge von dem zweiten Bildschirm 108 zu dem Augenbereich ER ist.
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Das Bild (Licht), das auf dem ersten Bildschirm 124 ausgebildet wird, bildet das virtuelle Bild VI_n aus.
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[Vorteilhafte Wirkungen der vierten Ausführungsform]
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Die Bildausbildungseinheit 122 dieser Ausführungsform ist mit zwei reflektierenden Bildschirmen ausgebildet.
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Somit kann die Informationsanzeigevorrichtung 120 Licht, das von dem Bildprojektor 10 ausgegeben wird, zurück richten, und das virtuelle Bild VI_f und das virtuelle Bild VI_n können mit diesem zurückkehrenden Licht ausgebildet werden.
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[Modifikationsbeispiele]
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Während oben die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden, ohne von dem Gegenstand der Erfindung abzuweichen.
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Obwohl die Bildausbildungseinheit in den Informationsanzeigevorrichtungen der Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, zwei Bildschirme aufweist, ist die Anzahl der Bildschirme der Bildausbildungseinheit nicht auf zwei beschränkt. Das heißt, die Bildausbildungseinheit kann „drei“ oder mehr Bildschirme enthalten.
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Wie es in 9 gezeigt ist, enthält die Bildausbildungseinheit 130 in diesem Fall vorzugsweise einen ersten Bildschirm 132, einen zweiten Bildschirm 134 und einen dritten Bildschirm 136. Wie es in 9 gezeigt ist, werden der erste Bildschirm 132, der zweite Bildschirm 134 und der dritte Bildschirm 136 sämtlich durch reflektierende Bildschirme ausgebildet und sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sich ihre optischen Pfadlängen zu dem Augenbereich ER voneinander unterscheiden.
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Mit einer derartigen Bildausbildungseinheit 130 können virtuelle Bilder VI_n, VI_m und VI_f an unterschiedlichen Positionen ausgebildet werden.
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Die Brennpunktänderungseinheit 86 der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, enthält den konkaven Spiegel 88 und die Abtasteinheit 90, aber die Konfiguration der Brennpunktänderungseinheit 86 ist nicht darauf beschränkt. Die Brennpunktänderungseinheit 86 kann beispielsweise einen ebenen bzw. planen Spiegel, ein optisches Element, das den Brennpunkt ändern kann, und eine Abtasteinheit enthalten. Das optische Element, auf das sich hier bezogen wird, ist ein bekannter konkaver Spiegel oder eine Variabel-Fokus-Linse.
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Die Brennpunktänderungseinheit 86 ändert in diesem Fall die Projektionsrichtung eines gebündelten Lichtstrahls von dem Kollimationslichtstrahlgenerator 84 über den planen Spiegel und die Abtasteinheit, während das optische Element den Brennpunkt ändert, so dass die Bilder auf den jeweiligen Bildschirmen im Brennpunkt liegen.
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Das heißt, die Brennpunktänderungseinheit 86 kann auf beliebige Weise ausgebildet sein, solange ihr optischer Mechanismus derart ausgebildet ist, dass die Brennweite geändert werden kann und der gebündelte Lichtstrahl von dem Kollimationslichtstrahlgenerator 84 auf den ersten Bildschirm 14 oder den zweiten Bildschirm 16 gerichtet werden kann.
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Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung deckt verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen ab. Abgesehen von den verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen sind weitere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder einem einzelnen Element ebenfalls innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung möglich.
