DE112015002228B4

DE112015002228B4 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE112015002228B4
Application number: DE112015002228.7T
Authority: DE
Inventors: Go Nakamura
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: US9857668B2; JP6342704B2; WO2015174238A1; DE112015002228T5; JP2015215476A; US20170023789A1

Abstract

Anzeigevorrichtung (1) zum Anzeigen eines virtuellen Bilds (V) vor einer virtuellen Linie eines Betrachters, umfassend:einen Projektor (21), der ein Bild, das das virtuelle Bild (V) wird, projiziert,eine projizierte Einheit (22), auf die ein Bild von dem Projektor projiziert wird,eine Vergrößerungseinheit (25), die ein auf die projizierte Einheit (22) projiziertes Bild vergrößert,eine Bewegungseinheit (26), die die projizierte Einheit (22) in einer Richtung parallel zu einer optischen Achse (ax1) des Projektors (21) bewegt, wobeidie Anzeigevorrichtung (1) ferner eine Steuereinrichtung (27) umfasst, unddie Steuereinrichtung (27) die Lichtflussmenge des Projektors (21) in Übereinstimmung mit einer Position der projizierten Einheit (22) steuert, um die Anzeigehelligkeit konstant vorzusehen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Erfindungsfeld
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines virtuellen Bilds vor einer Sichtlinie eines Betrachters.
Stand der Technik
Es ist eine Anzeigevorrichtung bekannt, die als Head-up-Display bezeichnet wird und eine Anzeigeeinheit, die Fahrdaten wie etwa die Fahrgeschwindigkeit emittiert, und ein optisches Glied wie etwa eine Linse zum Bilden der von der Anzeigeeinheit emittierten Fahrdaten an einer gewünschten Position als ein Anzeigebild mit einer gewünschten Größe in einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs enthält, wobei das Anzeigebild auf die Szene an der gewünschten Position vor dem Fahrzeug überlagert wird, indem die von der Anzeigeeinheit emittierten Fahrdaten auf eine Windschutzscheibe gestrahlt werden.
Dieser Typ von Head-up-Display weist eine bessere Lesbarkeit auf als herkömmliche Instrumente mit ablesbaren Anweisungen, weil der Fahrer seine Sichtlinie weniger bewegen muss.
Wenn jedoch die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs größer ist, bewegt sich die Brennweite des Fahrers in die Ferne und verschmälert sich der Sichtbereich, sodass das herkömmliche Head-up-Display die folgenden Probleme bei einer Fahrt mit einer hohen Geschwindigkeit mit sich bringt.
Die Kürze der Distanz zu dem Anzeigebild erfordert Zeit für das Bewegen der Brennweite des Auges von dem Hintergrund zu dem Anzeigebild. Ein wiederholtes Vergleichen des Hintergrunds mit dem Anzeigebild ermüdet den Fahrer (Betrachter). Außerdem wird aufgrund des verschmälerten Sichtbereichs des Fahrers das Verhältnis der durch das Anzeigebild eingenommene Fläche größer und wirkt somit störend auf den Fahrer.
Um diese Probleme zu lösen, sieht die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP H05 -147 456 A vor, dass die Anzeigedistanz bei einer größeren Fahrgeschwindigkeit vergrößert wird und die Anzahl von Punkten pro Zeichen verkleinert wird.
Patentliteratur
[Patentliteratur 1]
Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP H05 - 147 456 A
Zusammenfassung der Erfindung
Weil jedoch bei der Anzeigevorrichtung gemäß der japanischen Patentanmeldung JP H05 - 147 456 A eine Anzeigeeinheit, die sich aus Flüssigkristall-Anzeigeelementen mit Anzeigepunkten zusammensetzt, bewegt wird, um die Anzeigedistanz zu ändern, muss ein größeres Gehäuse verwendet werden, wodurch unter Umständen die Kosten erhöht werden. Und um die Anzahl von Punkten pro Zeichen zu verkleinern, muss die Anzeige von Bildelementen pro Zeichen reduziert werden, wodurch sich das Problem einer Verschlechterung der Bildqualität ergibt.
Das Dokument US 2009 / 0 160 736 A1 betrifft eine Head-up-Anzeigevorrichtung für Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Lichtquelle, eine Abtasteinheit zum Abtasten von Licht von der Lichtquelle, einen Bildschirm, auf den das von der Abtasteinheit abgetastete Licht fokussiert wird, um ein Bild zu erzeugen, eine Projektionseinheit zum Projizieren des fokussierten und auf dem Bildschirm erzeugten Bildes, eine Bewegungseinheit zum Ändern einer Bildschirmposition zwischen der Projektionseinheit und der Lichtquelle, und eine Steuereinheit zum Steuern der Lichtquelle, der Abtasteinheit oder der Bewegungseinheit umfasst.
Angesichts der vorstehend geschilderten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anzeigevorrichtung anzugeben, die zu einer den Umständen entsprechenden Anzeige befähigt ist.
Die oben genannten Probleme werden durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die Anzeigevorrichtung enthält gemäß einem Aspekt der Erfindung weiterhin: eine Geschwindigkeitserfassungseinheit, die die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst; und eine erste Steuereinrichtung, die die Bewegungseinheit in Entsprechung zu der durch die Geschwindigkeitserfassungseinheit erfassten Fahrgeschwindigkeit steuert.
Die Anzeigevorrichtung enthält gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weiterhin: eine Positionserfassungseinheit, die eine Fahrposition des Fahrzeugs erfasst; und eine zweite Steuereinrichtung, die die Bewegungseinheit in Entsprechung zu der durch die Positionserfassungseinheit erfassten Position des Fahrzeugs steuert.
Gemäß der Erfindung ermöglicht eine Bewegung der projizierten Einheit in der Richtung parallel zu der optischen Achse des Projektors mittels der Bewegungseinheit eine Änderung der Anzeigedistanz und der Anzeigegröße nur durch das Bewegen einer Bildfläche oder von ähnlichem, die bzw. das die projizierte Einheit ist, sodass ein angemessenes Anzeigen in Entsprechung zu den Bedingungen kostengünstig implementiert werden kann.
Weil gemäß einem Aspekt der Erfindung die erste Steuereinrichtung die Bewegungseinheit in Entsprechung zu der durch die Geschwindigkeitserfassungseinheit erfassten Fahrgeschwindigkeit steuert, kann die Anzeige zum Beispiel bei einer hohen Fahrgeschwindigkeit auf der fernen Seite kleiner angezeigt werden und bei einer niedrigen Fahrgeschwindigkeit auf der nahen Seite größer angezeigt werden.
Weil gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung die zweite Steuereinrichtung die Bewegungseinheit in Entsprechung zu der durch die Positionserfassungseinheit erfassten Position des Fahrzeugs steuert, kann die Anzeige bei einer Fahrt in einer Stadt auf einer nahen Seite größer angezeigt werden und können detaillierte Daten wie etwa eine Hinderniswarnung oder Navigationsdaten angezeigt werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine erläuternde Ansicht der Beziehung zwischen einer Bewegung der Bildfläche und einer Anzeige an der Head-up-Display-Vorrichtung von 1.
3 ist eine erläuternde Ansicht der Beziehung zwischen einer Bewegung der Bildfläche und einer Anzeige an der Head-up-Display-Vorrichtung von 1.
4 ist eine erläuternde Ansicht eines visuellen Bilds beim Betrachten des visuellen Bilds durch eine vergrößernde Optik.
5 ist eine erläuternde Ansicht eines Verfahrens zum Berechnen einer Position und Größe für das virtuelle Bild.
6 ist eine erläuternde Ansicht einer Änderung des virtuellen Bilds, wenn sich die Position des Objekts ändert.
7 ist eine erläuternde Ansicht einer Änderung des virtuellen Bilds, wenn sich die Höhe des Objekts ändert.
8 ist eine erläuternde Ansicht einer Änderung des virtuellen Bilds, wenn sich die Position und die Höhe des Objekts ändern.
9 ist eine schematische Ansicht der Head-up-Display-Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Erste Ausführungsform)
Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 bis 8 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht einer Head-up-Display-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Head-up-Display-Vorrichtung (HUD-Vorrichtung) 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen in 1 gezeigten HUD-Hauptkörper 2 und eine Windschutzscheibe 3, die in einem Fahrzeug oder ähnlichem montiert sind.
Der HUD-Hauptkörper 2 enthält einen Projektor 21 als eine projizierende Einrichtung, eine Bildfläche 22 als eine projizierte Einheit, Planspiegel 23, 24, eine vergrößernde Optik 25 als eine Vergrößerungseinheit, ein Stellglied 26 als eine Bewegungseinheit, eine Geschwindigkeitserfassungseinheit und eine Steuereinrichtung 27 als eine erste Steuereinrichtung. Der HUD-Hauptkörper 2 ist in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs in Nachbarschaft zu einem unteren Ende der Windschutzscheibe 3 aufgenommen. Ein Bild wird von dem Projektor 21 zu der Windschutzscheibe 3 projiziert, wobei eine Vorderansicht durch die Windschutzscheibe 3 und ein durch einen Betrachter betrachtetes Bild als ein virtuelles Bild V, das auf der Windschutzscheibe 3 reflektiert wird, übereinandergelagert werden. Es ist zu beachten, dass das Bezugszeichen E in 1 einen Augenpunkt in Entsprechung zu der Position eines Auges des Fahrers (Betrachters) angibt.
Der Projektor 21 enthält eine gegebene Lichtquelle und eine gegebene Linse oder ähnliches und erzeugt ein Bildlicht und projiziert dieses auf die Bildfläche 21 gemäß einem Bildsignal oder einem von außen eingegebenen Synchronisierungssignal. Als der Projektor 21 kann zum Beispiel ein Projektor verwendet werden, der mit einer digitalen Spiegeleinrichtung (DMD), einer Lichtquelle und ähnlichem versehen ist. Alternativ dazu kann ein Flüssigkristallprojektor oder ähnliches mit einem Flüssigkristallpaneel und einer durch dieses leuchtenden Lichtquelle oder ähnlichem verwendet werden. Der Projektor 21 projiziert ein Bild, das das virtuelle Bild V werden soll.
Die Bildfläche 22 ist eine durchlässige Bildfläche, die eine Lichtstreueigenschaft zum Streuen des von dem Projektor 21 projizierten Bildlichts zu ihrer Rückfläche aufweist und derart ausgebildet ist, dass ein aus Mikropartikeln bestehendes Lichtstreumaterial in einem lichtdurchlässigen Kunstharz zum Beispiel derart enthalten ist, dass es eine Lichtstreueigenschaft aufweist.
Außerdem kann die Bildfläche 22 durch das Stellglied 26 in einer Richtung parallel zu der optischen Achse ax1 des durch den Projektor 21 erzeugten Bildlichts bewegt werden. Die Bildfläche 22 ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die optische Achse ax1 durch deren Mitte verläuft.
Der Planspiegel 23 ist über der optischen Achse ax1 des Projektors 21 und außerhalb des Bewegungsbereichs der Bildfläche 22 angeordnet und reflektiert das Bildlicht, das die Bildfläche 22 zu dem Planspiegel 23 gestreut hat, zu dem Planspiegel 24. Der Planspiegel 24 reflektiert das Bildlicht, das der Planspiegel zu der vergrößernden Optik 25 reflektiert hat.
Die vergrößernde Optik 25 ist eine Optik wie etwa eine Linse oder ähnliches, die das von dem Planspiegel 24 reflektierte Bildlicht vergrößert und auf die Windschutzscheibe 3 projiziert. Anstelle der vergrößernden Optik 25 oder der Planspiegel 23, 24 kann auch ein konkaver Spiegel verwendet werden. Es kann auch eine Konfiguration verwendet werden, in welcher der konkave Spiegel das durch die Bildfläche 22 reflektierte Bildlicht vergrößert und auf die Windschutzscheibe 3 reflektiert.
Die Windschutzscheibe 3 ist mit einer gekrümmten Form, die sich in einer vertikalen Richtung oder einer horizontalen Richtung in Entsprechung zu einem Außendurchmesser des Fahrzeugs krümmt, zum Beispiel aus einem laminierten Glas, einem IR-geschnittenen Glas, einem UVgeschnittenen Glas oder ähnlichem ausgebildet. Die Windschutzscheibe 3 lässt die Sichtlinie des Fahrers im Fahrzeuginnenraum hindurch und reflektiert das von dem HUD-Hauptkörper 2 projizierte Bild in der Sichtrichtung.
Das Stellglied 26 wird durch ein Stellglied oder ähnliches gebildet und bewegt die Bildfläche 22 parallel zu der optischen Achse ax1 auf einen Befehl von der Steuereinrichtung 27 hin. Das Stellglied 26 bewegt einen beliebigen Abschnitt in Entsprechung zu dem Umfang, in dem die Anzeigeposition oder Anzeigegröße des virtuellen Bilds V geändert wird, zwischen der Position, an welcher der Projektor 21 angeordnet ist, und einer Position, an welcher der Planspiegel 23 angeordnet ist.
Die Steuereinrichtung 27 ist zum Beispiel ein Mikrocomputer, in dem eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein Speicher und ähnliches integriert sind, eine anwendungsspezifische Schaltung (ASIC) oder eine Kombination aus einem Mikrocomputer und einem ASIC. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 27 auch mit einer Schnittstelle oder ähnlichem versehen, an der ein Signal von einem nachfolgend beschriebenen Geschwindigkeitssensor 4 eingegeben wird.
Die HUD-Vorrichtung ist mit dem Geschwindigkeitssensor 4 verbunden. Der Geschwindigkeitssensor 4 ist ein Element, das sich zusammen mit einer Autowelle dreht und ein Autogeschwindigkeits-Impulssignal in Entsprechung zu der Drehung eines Magneten ausgibt, wobei die Ausgabe des Geschwindigkeitssensors 4 in die Steuereinrichtung 27 eingegeben wird. Dann kann die Steuereinrichtung 27 anhand des Zyklus des Fahrzeuggeschwindigkeits-Impulssignals eine Geschwindigkeit berechnen.
Die HUD-Vorrichtung 1 ist derart konfiguriert, dass das virtuelle Bild V an einer Position vor der Sichtlinie des Fahrers auf die Windschutzscheibe 3 überlagert angezeigt wird.
Im Folgenden wird eine Bildanzeige in der HUD-Vorrichtung 1 mit dieser Konfiguration mit Bezug auf 2 und 3 erläutert. 2 und 3 sind Ansichten, die die Konfiguration von 1 zu dem Projektor 21, der Bildfläche 22 und der vergrößernden Optik 25 vereinfachen. Es wird angenommen, dass der Augenpunkt E weiter weg als die Fokusposition F der vergrößernden Optik 25 ist.
Wie in 2 gezeigt, vergrößert eine Bewegung der Bildfläche 22 weg von dem Projektor 21 das auf die Bildfläche 22 zu projizierende Bild. Eine Verkürzung der Distanz von der vergrößernden Optik 25 zu dem virtuellen Bild vergrößert also die Anzeigegröße des Bilds.
Umgekehrt verkleinert wie in 3 gezeigt eine Bewegung der Bildfläche 22 zu dem Projektor 21 das auf die Bildfläche 22 zu projizierende Bild. Durch eine Verlängerung der Distanz von der vergrößernden Optik 25 zu dem virtuellen Bild wird also die Anzeigegröße des Bilds verkleinert.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 bis 8 erläutert, wie sich das virtuelle Bild bei einer Variation der Position des auf die Bildfläche projizierten Bilds und der Anzeigegröße verhält.
4 ist eine erläuternde Ansicht des virtuellen Bilds V, wenn das Objekt X durch die vergrößernde Optik 25 betrachtet wird. Wenn wie in 4 gezeigt das Objekt X näher als die Brennweite der vergrößernden Optik 25 angeordnet ist, wird der durch die vergrößernde Optik 25 von dem Objekt emittierte Strahl etwas verbreitert. Das virtuelle Bild V erscheint, wo sich dieses verbreiternde Licht nach hinten von der vergrößernden Optik 25 verbreitert und kreuzt (konvergiert).
Dann wird ein beliebiger Punkt A auf dem Objekt X von 4 wie in 5 gezeigt nach dem Durchgang durch die vergrößernde Optik 25 an einem Punkt A' als das virtuelle Bild betrachtet. Es ist zu beachten, dass das Bezugszeichen P in 5 die Höhe des Punkts A der vergrößernden Optik 25 angibt, das Bezugszeichen O einen Hauptpunkt der vergrößernden Optik 25 angibt, das Bezugszeichen F eine Fokusposition der vergrößernden Optik 25 angibt, das Bezugszeichen a eine Distanz von der vergrößernden Optik 25 zu dem Objekt X angibt, das Bezugszeichen b eine Distanz von der vergrößernden Optik 25 zu dem virtuellen Bild V angibt, das Bezugszeichen f die Brennweite der vergrößernden Optik 25 angibt, das Bezugszeichen h die Höhe des Objekts X angibt und das Bezugszeichen h' die Höhe des virtuellen Bilds V angibt.
Die Distanz b von der vergrößernden Optik 25 zu dem visuellen Bild V wird durch die folgende Formel (1) ausgedrückt. $1/a-1/b=1/f$
wobei der Term „/“ eine Division angibt.
Weiterhin kann die Höhe h' des virtuellen Bilds V berechnet werden, indem die Höhe h des Objekts X mit der Vergrößerung m multipliziert wird. $h'=mh$
$m=b/a$
Im Folgenden wird die Variation des virtuellen Bilds V bei einer Variation der Position und der Höhe des Objekts X mit Bezug auf 6 bis 8 erläutert. 6 zeigt eine Änderung der Position des Objekts X, um von dem Zustand von 4 entfernt gehalten zu werden. Wenn wie in 6 gezeigt das Objekt von der vergrößernden Optik 25 in einer Richtung parallel zu einer Achse ax2 durch den Hauptpunkt O und den Fokuspunkt F der vergrößernden Optik 25 entfernt wird, bewegt sich jeder beliebige Punkt A an dem Objekt X parallel zu dem Punkt B. Weil dabei die Vergrößerung durch die vergrößernde Optik 25 größer wird, wird auch die Distanz des virtuellen Bilds X weiter. Der Punkt A' bewegt sich zu dem Punkt B' weiter als der Punkt A' von der vergrößernden Optik 25.
7 ist eine erläuternde Ansicht zu einer Änderung, mit der die Höhe des Objekts X in dem Zustand von 4 reduziert wird. Wenn wie in 7 gezeigt die Höhe des Objekts X reduziert wird, bewegt sich ein beliebiger Punkt A an dem Objekt X zu dem Punkt C. Dabei wird die Höhe des virtuellen Bilds V verkleinert. Weil die Vergrößerung durch die vergrößernde Optik 25 unverändert bleibt, bewegt sich der Punkt A' zu dem Punkt C', der näher an der Achse ax2 ist als der Punkt A'.
Um also die Position weiter zu entfernen und die Höhe des virtuellen Bilds V zu verkleinern, kann die Position des Objekts X wie in 8 gezeigt von der vergrößernden Optik 25 entfernt gehalten werden und kann die Höhe des Objekts X reduziert werden. Wenn dies auf die HUD-Vorrichtung 1 von 1 angewendet wird und angenommen wird, dass die Achse ax2 gleich der optischen Achse ax1 ist, wird durch das Annähernd der Bildfläche 22 an den Projektor 1 das auf die Bildfläche 22 zu projizierende Bild wie in 3 gezeigt verkleinert. Dies entspricht einer Verkleinerung der Höhe des Objekts X. Weiterhin wird durch eine Annäherung der Bildfläche 22 an den Projektor 21 die Bildfläche 22 weiter von der vergrößernden Optik 25 entfernt, wodurch die Position des virtuellen Bilds V fern von dem Augenpunkt vorgesehen wird. Dies entspricht einer Entfernung des Objekts X von der vergrößernden Optik 25.
Weiterhin wird wie in 2 gezeigt eine Entfernung der Bildfläche 22 von dem Projektor 21 das auf die Bildfläche 22 zu projizierende Bild vergrößert. Dies entspricht einer Vergrößerung der Höhe des Objekts X. Und durch die Entfernung der Bildfläche 22 von dem Projektor 21 wird die Bildfläche 22 an die vergrößernde Optik 25 angenähert, wodurch die Position des virtuellen Bilds v an den Augenpunkt E angenähert wird. Dies Entspricht einer Annäherung des Objekts X an die sich vergrößernde Optik 25.
In der Konfiguration von 1 wird durch eine Entfernung der Bildfläche 22 von dem Projektor 21 das virtuelle Bild V an den Augenpunkt E angenähert und wird das Bild größer angezeigt. Eine Annäherung der Bildfläche 22 an den Projektor 21 entfernt das virtuelle Bild V von dem Augenpunkt E und zeigt das Bild kleiner an.
Eine Bewegung der Bildfläche 22 und damit eine Steuerung des Stellglieds 26 erfolgt in Entsprechung zu der Fahrgeschwindigkeit (Fahrgeschwindigkeits-Impulssignal), die die Steuereinrichtung 27 von dem Geschwindigkeitssensor 4 erhält. Zum Beispiel kann durch eine Steuerung der Bildfläche 22 für eine Entfernung von dem Projektor 21, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs größer wird, das virtuelle Bild V ferner und kleiner angezeigt werden. Die Steuereinrichtung 27 sieht also eine derartige Steuerung vor, dass die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erhalten wird und das Stellglied 26 (die Bewegungseinheit) in Entsprechung zu der erhaltenen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gesteuert wird.
Es ist zu beachten, dass die Bildfläche 22 sich nach und nach in Entsprechung zu der Änderung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bewegen kann. Alternativ dazu werden drei Positionen α, β und γ von Positionen der optischen Achse ax1 jeweils näher zu dem Projektor 21 gesetzt, wobei sich die Bildfläche 22 zu der vorbestimmten Position in Entsprechung zu einer Vielzahl von Geschwindigkeitsschwellwerten bewegen kann, sodass die Bildfläche 22 bei γ positioniert wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit 0 km/h oder mehr und weniger als 30 km/h beträgt, bei β positioniert wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit 30 km/h oder mehr und weniger als 60 km/h beträgt, und bei α positioniert wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit 80 km/h oder mehr beträgt.
Eine bevorzugte Position oder Größe des virtuellen Bilds V kann bei jeder Steuerung auf eine bevorzugte Position oder Größe in Entsprechung zu jeder Fahrgeschwindigkeit basierend auf den oben genannten Formeln (1) bis (3) gesetzt werden.
Weil eine Variation der Anzeigegröße der Bildfläche 22 die Anzeigehelligkeit ändert, wird vorzugsweise die Lichtflussmenge des Projektors 21 mittels der Steuereinrichtung 27 in Übereinstimmung mit der Position der Bildfläche gesteuert, um die Anzeigehelligkeit konstant vorzusehen.
Gemäß diesen Ausführungsformen wird in der HUD-Vorrichtung 1, die den Projektor 21, der das Bild, das das virtuelle Bild wird, projiziert, die Bildfläche 22, auf die das Bild von dem Projektor 21 projiziert, und die vergrößernde Optik 25, die das auf die Bildfläche 22 projizierte Bild vergrößert, enthält, die Bildfläche 22 mittels der Steuereinrichtung 26 in der Richtung parallel zu der optischen Achse ax1 des Projektors 21 bewegt. Weil aufgrund dieser Konfiguration nur eine Bewegung der Bildfläche 22 die Anzeigedistanz zu dem virtuellen Bild V, d.h. die Anzeigeposition des virtuellen Bilds V oder die Anzeigegröße des virtuellen Bilds V, ändern kann, kann kostengünstig eine angemessene Anzeige in Entsprechung zu den Bedingungen erzielt werden.
Und weil die Anzahl von Bildelementen (die Anzahl von Punkten) unverändert bleibt, auch wenn sich die Anzeigegröße ändert, wird die Anzeigequalität nicht verschlechtert.
Und weil die Steuereinrichtung 27 das Stellglied 26 in Entsprechung zu der von dem Geschwindigkeitssensor 4 erhaltenen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs steuert, kann eine derartige Steuerung durchgeführt werden, dass bei einer höheren Fahrgeschwindigkeit eine weitere und kleinere Anzeige und bei einer niedrigeren Fahrgeschwindigkeit eine nähere und größere Anzeige vorgesehen wird.
(Zweite Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform mit Bezug auf 9 erläutert. Es ist zu beachten, dass gleiche Teile wie in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform durch gleiche Bezugszeichen angegeben werden und hier auf eine wiederholte Beschreibung dieser Teile verzichtet wird. 9 zeigt die Konfiguration der Head-up-Display-Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Die Head-up-Display-Vorrichtung (HUD-Vorrichtung) 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält wie in 2 gezeigt einen HUD-Hauptkörper 2 und eine Windschutzscheibe 3.
Der HUD-Hauptkörper 2 ist allgemein ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, wobei jedoch die Steuereinrichtung 27 durch eine Steuereinrichtung 27' ersetzt ist. Die Steuereinrichtung 27' ist als die Positionserfassungseinheit und die zweite Steuereinrichtung mit dem Navigationsgerät 5 verbunden.
Das Navigationsgerät 5 enthält bekannterweise eine Einheit zum Erfassen der aktuellen Position wie etwa ein GPS (Global Positioning System), eine Speichereinheit wie etwa eine Festplatte, auf der Kartendaten gespeichert sind, eine Anzeigeeinheit wie etwa eine Flüssigkristallanzeige zum Anzeigen von Karten- oder Anweisungsinformationen und eine Steuereinrichtung wie etwa eine CPU, die eine Suche eines Pfads von der aktuellen Position zu einem gesetzten Ziel durchführt.
In dieser Ausführungsform werden die aktuelle Position und Kartendaten von dem Navigationsgerät 5 erhalten. Und wenn die aktuelle Position in einer Stadt liegt, nähert sich das visuelle Bild V dem Augenpunkt E und wird das Bild größer angezeigt. Es werden auch Anweisungsinformationen des Navigationsgeräts 5 angezeigt. Alternativ dazu können auch Warninformationen wie etwa durch einen nicht gezeigten Hindernisdetektor (Infrarotstrahlung, Radar oder ähnliches) erhaltene Hinderniswarninformationen angezeigt werden. Die Steuereinrichtung 27' erhält die Fahrposition des Fahrzeugs und steuert das Stellglied 26 (die Bewegungseinheit) basierend auf der erhaltenen Position des Fahrzeugs.
Es ist zu beachten, dass in 9 die aktuelle Position und die Kartendaten von dem Navigationsgerät 5 erhalten werden können, wobei aber auch Daten eines GPS-Empfängers oder Daten für eine Bestimmung der Stadt wie etwa Kartendaten für eine Bestimmung erhalten werden können.
Weil in dieser Ausführungsform die Steuereinrichtung 27' das Stellglied 26 in Entsprechung zu der von dem Navigationsgerät erhaltenen Position des Fahrzeugs steuert, kann bei einer Fahrt in einer Stadt eine nähere und größere Anzeige vorgesehen werden und können detaillierte Daten wie etwa Hinderniswarninformationen oder Navigationsdaten angezeigt werden.
Die zuvor beschriebenen zwei Ausführungsformen können auch kombiniert werden. Die Position der Bildfläche 22 kann nämlich gemäß der Fahrgeschwindigkeit und der Position bewegt werden.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Der Fachmann kann nämlich verschiedene Variationen auf der Grundlage herkömmlichen Wissens an den hier beschriebenen Ausführungsformen vornehmen, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Derartige Variationen sind, sofern sie die Konfiguration der Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung betreffen, in dem Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
Bezugszeichenliste

1: HUD-Vorrichtung (Anzeigevorrichtung)
21: Projektor (projizierende Einrichtung)
22: Bildfläche (projizierte Einheit)
25: vergrößernde Optik (Vergrößerungseinheit)
26: Stellglied (Bewegungseinheit)
27: Steuereinrichtung (Geschwindigkeitserhaltungseinheit, erste Steuereinrichtung)
27': Steuereinrichtung (Positionserhaltungseinheit, zweite Steuereinrichtung)
3: Windschutzscheibe
4: Geschwindigkeitssensor
5: Navigationsgerät

Claims

Anzeigevorrichtung (1) zum Anzeigen eines virtuellen Bilds (V) vor einer virtuellen Linie eines Betrachters, umfassend: einen Projektor (21), der ein Bild, das das virtuelle Bild (V) wird, projiziert, eine projizierte Einheit (22), auf die ein Bild von dem Projektor projiziert wird, eine Vergrößerungseinheit (25), die ein auf die projizierte Einheit (22) projiziertes Bild vergrößert, eine Bewegungseinheit (26), die die projizierte Einheit (22) in einer Richtung parallel zu einer optischen Achse (ax1) des Projektors (21) bewegt, wobei die Anzeigevorrichtung (1) ferner eine Steuereinrichtung (27) umfasst, und die Steuereinrichtung (27) die Lichtflussmenge des Projektors (21) in Übereinstimmung mit einer Position der projizierten Einheit (22) steuert, um die Anzeigehelligkeit konstant vorzusehen.
Anzeigevorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Anzeigevorrichtung (1) in einem Fahrzeug montiert ist und weiterhin umfasst: eine Geschwindigkeitserfassungseinheit (4), die eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (V) erfasst, und eine erste Steuereinrichtung, die die Bewegungseinheit in Entsprechung zu der durch die Geschwindigkeitserfassungseinheit (4) erfassten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs steuert.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzeigevorrichtung (1) in einem Fahrzeug montiert ist und weiterhin umfasst: eine Positionserfassungseinheit, die eine Fahrposition eines Fahrzeugs erfasst, und eine zweite Steuereinrichtung, die die Bewegungseinheit in Entsprechung zu der durch die Positionserfassungseinheit erfassten Fahrposition des Fahrzeugs steuert.