-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
-
Diese Anmeldung ist auf der am 26. Mai 2014 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr.
2014-108314 basiert, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme Bestandteil hiervon ist.
-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Head-up-Display-Vorrichtung (nachstehend HUD-Vorrichtung).
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Üblicherweise ist eine HUD-Vorrichtung bekannt, welche in einem Gehäuseteil einer mobilen Einheit aufgenommen ist und ein Bild durch eine Öffnung des Gehäuseteils auf eine Projektionsoberfläche der mobilen Einheit projiziert. Die HUD-Vorrichtung zeigt ein virtuelles Abbild des Bildes an, welches von einem Inneren der mobilen Einheit bestätigt werden soll. Patentliteratur 1 offenbart eine HUD-Vorrichtung, welche eine polarisierende Platte, die auf eine Vorderfläche einer Flüssigkristallschicht einer Flüssigkristallanzeige gebondet ist, als einen ersten Lichtpolarisator durch Transmissionsillumination, und eine polarisierende Platte, welche auf eine Rückfläche der Flüssigkristallschicht gebondet ist, als einen zweiten Lichtpolarisator beinhaltet. Von der Flüssigkristallanzeige emittiertes Lichtquellenlicht ist ein linear polarisiertes Licht. Das Lichtquellenlicht wird von einer an der Öffnung des Gehäuseteils angeordneten staubdichten Abdeckplatte, welches aus einem lichtdurchlässigen Harz wie beispielsweise Acryl hergestellt ist, ausgeworfen.
-
STAND-DER-TECHNIK-LITERATUR
-
PATENTLITERATUR
-
Patentliteratur 1:
JP 2010-113197 A -
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Jedoch kann der innere Aufbau von außen durch die staubdichte Abdeckplatte, welches aus lichtdurchlässigem Harz hergestellt ist, bei der HUD-Vorrichtung von Patentliteratur 1 erkannt werden. Ferner wird die Energieeffizienz von Lichtquellenlicht schlechter werden, weil das Lichtquellenlicht durch die staubdichte Abdeckplatte, welches aus lichtdurchlässigem Harz wie beispielsweise Acryl hergestellt ist, hindurchgeht, welches eine Transmissivität von etwa 92 bis 93% hat. Um die Thematik zu lösen, dass der innere Aufbau erkannt werden kann, wenn die staubdichte Abdeckplatte in einer dunklen Farbe gefärbt ist oder wenn ein Halbspiegel verwendet wird, wird die Transmissivität der staubdichten Abdeckplatte in Bezug auf ein Anzeigelicht weiter reduziert. In diesem Fall wird die Energieeffizienz von Lichtquellenlicht noch schlechter.
-
Die Energieeffizienz von Lichtquellenlicht bedeutet ein Verhältnis von Energie des Lichtquellenlichts, welches von dem Inneren der mobilen Einheit als ein virtuelles Abbild gesichtet wird, zu Energie des emittierten Lichtquellenlichts.
-
Aus der
US 2013 / 0 106 922 A1 ist ferner eine Anzeigevorrichtung bekannt, die ein Lichtquellenmodul, ein erstes Lichtmodulationsmodul, eine erste Polarisatorschicht und eine erste Farbmodulationsschicht aufweist. Das Lichtquellenmodul erzeugt ein erstes Farblicht, das zu dem ersten Lichtmodulationsmodul polarisiert wird, wobei das erste Lichtmodulationsmodul selektiv die Polarisationsrichtung des ersten Farblichts moduliert. Die erste Polarisationsschicht empfängt dann das erste Farblicht und blockiert selektiv das erste Farblicht, blockiert es teilweise oder blockiert es nicht. Die erste Farbmodulationsschicht empfängt das erste Farblicht und erzeugt ein zweites Farblicht.
-
Die
US 2014 / 0 184 996 A1 offenbart eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, die eine Anzeige, die ein Emissionsanzeigelicht mit einer Polarisationsebene in einer bestimmten Richtung emittiert, eine Beleuchtungslichtquelle, die die Anzeige beleuchtet, und eine Phasendifferenzplatte, die der Anzeige gegenüberliegend in einem Zustand angeordnet ist, in dem eine schnelle Achse um einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Polarisationsebene des von der Anzeige emittierten Emissionsanzeigelichts verschoben ist, aufweist.
-
Ein Apertur-Filter mit einer Verzögerungsplatte ist aus der
JP 2010 - 153 025 A bekannt.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine HUD-Vorrichtung bereitzustellen, bei welcher die Energieeffizienz von Lichtquellenlicht hoch ist, während der innere Aufbau davon beschränkt ist, von außen gesehen zu werden.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Head-up-Display-Vorrichtung nach dem Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Head-up-Display-Vorrichtung, welche in einem Gehäuseteil einer mobilen Einheit gehalten ist, um ein Bild durch eine Öffnung des Gehäuseteils auf eine Projektionsoberfläche der mobilen Einheit zu projizieren, um ein virtuelles Abbild des Bildes anzuzeigen, welches von einem Inneren der mobilen Einheit bestätigt werden soll: eine Lichtquelle, welche Lichtquellenlicht emittiert; einen ersten Lichtpolarisator; eine Flüssigkristallschicht; einen lichteinführenden Teil; und einen zweiten Lichtpolarisator. Der erste Lichtpolarisator nimmt linear polarisiertes Licht aus dem Lichtquellenlicht heraus. Die Flüssigkristallschicht, in welcher ein Anzeigepixel, welches das Bild anzeigt, und ein nicht-anzeigendes Pixel, welches das Bild nicht anzeigt, fähig sind, zueinander umgeschaltet zu werden, wird von dem Lichtquellenlicht von dem ersten Lichtpolarisator beleuchtet. Eine Polarisationsrichtung des Anzeigepixels und eine Polarisationsrichtung des nicht-anzeigenden Pixels sind unterschiedlich zueinander. Der lichteinführende Teil leitet das Lichtquellenlicht von der Flüssigkristallschicht zu der Projektionsoberfläche. Der zweite Lichtpolarisator fängt Licht einer Schnittachse ab, welche eine Transmissionsachse schneidet, während Licht der Transmissionsachse dazu gebracht wird, so hindurch zu gehen, dass ein Teil des Lichtquellenlichts, welches dem Anzeigepixel entspricht, dazu gebracht wird, hindurch zu gehen, und der zweite Lichtpolarisator schließt die Öffnung des Gehäuseteils.
-
Der erste Lichtpolarisator nimmt das linear polarisierte Licht von dem Lichtquellenlicht, welches von der Lichtquelle emittiert wird, heraus. Die Polarisationsrichtung des Anzeigepixels der Flüssigkristallschicht, welches ein Bild anzeigt, und die Polarisationsrichtung des nicht-anzeigenden Pixels, welches nicht ein Bild anzeigt, sind in Bezug auf das Lichtquellenlicht, welches von dem ersten Lichtpolarisator kommt, unterschiedlich gemacht. Das Lichtquellenlicht, welches dem Anzeigepixel entspricht, tritt durch den zweiten Lichtpolarisator hindurch. Dadurch wird ein Bild durch das Lichtquellenlicht gebildet, welches dem Anzeigepixel entspricht und durch den zweiten Lichtpolarisator hindurch tritt, und es kann auf die Projektionsoberfläche einer mobilen Einheit projiziert werden. Das Bild kann angezeigt und als ein virtuelles Abbild von dem Inneren der mobilen Einheit erkannt werden. Ferner kann verglichen mit einem Fall, bei welchem ein zweiter Lichtpolarisator und eine staubdichte Abdeckplatte getrennt bereitgestellt sind, der Verlust von Energie reduziert werden, wenn das Bild angezeigt wird, da der zweite Lichtpolarisator, welcher das Bild formt, als eine staubdichte Abdeckplatte (Bogen, Platte oder Sheet) angeordnet ist, welches die Öffnung des Gehäuseteils verschließt. Ferner erlaubt der zweite Lichtpolarisator, welcher als eine staubdichte Abdeckplatte angeordnet ist, Licht der Transmissionsachse hindurch zu gehen, und fängt Licht der Schnittachse ab, welche die Transmissionsachse schneidet, sodass ein Teil von Außenlicht abgefangen wird. Deshalb wird das Außenlicht daran gehindert, innerhalb der HUD-Vorrichtung reflektiert und wieder aus der HUD-Vorrichtung herausgeworfen zu werden, sodass der innere Aufbau daran gehindert werden kann, von außen gesehen zu werden. Dementsprechend kann die HUD-Vorrichtung vorgeschlagen werden, bei der die Energieeffizienz von Lichtquellenlicht hoch ist, während der innere Aufbau daran gehindert werden kann, gesehen zu werden.
-
Die Head-up-Display-Vorrichtung weist ferner einen Phasenschieber auf, welcher ausgebildet ist, mit dem zweiten Lichtpolarisator zu überlappen, und der Phasenschieber stellt einen Polarisationszustand des Lichtquellenlichts ein, indem er eine Phasendifferenz erzeugt
-
Der Phasenschieber, welcher ausgebildet ist, mit dem zweiten Lichtpolarisator zu überlappen, stellt den Polarisationszustand von Lichtquellenlicht ein, indem er eine Phasendifferenz erzeugt. Deshalb können der zweite Lichtpolarisator und der Phasenschieber einfach positioniert werden, und ein Bild kann durch die Transmission des Lichtquellenlichts in dem gewünschten Polarisationszustand, wo die Energieeffizienz optimiert ist, auf die Projektionsoberfläche projiziert werden. Ferner kann die HUD-Vorrichtung einfach durch Verwendung einer Abdeckplatte für einen Fernseher oder Ähnlichem hergestellt werden.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine schematische Darstellung, welche eine HUD-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, welche in einem Fahrzeug angeordnet ist.
- 2 ist eine schematische Darstellung, welche ein optisches System der HUD-Vorrichtung bei dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
- 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche die HUD-Vorrichtung des Ausführungsbeispiels veranschaulicht.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Projektionsteil bei dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
- 5 ist eine schematische Schnittansicht, welche einen Teil eines Flüssigkristallfeldes bei dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
- 6 ist eine schematische Darstellung, welche Polarisationsrichtungen von Lichtquellenlicht, welches durch die Flüssigkristallschicht in dem Ausführungsbeispiel hindurch tritt, erläutert.
- 7 ist eine schematische Darstellung, welche eine staubdichte Abdeckplatte bei dem Ausführungsbeispiel erläutert.
- 8 ist eine schematische Darstellung, welche einen Polarisationszustand von Licht, welches auf eine Projektionsoberfläche bei dem Ausführungsbeispiel einfallend ist, veranschaulicht.
- 9 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Peripherie der staubdichten Abdeckplatte bei dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
-
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Ein Ausführungsbeispiel wird auf den Zeichnungen basierend beschrieben.
-
Wie in 1 gezeigt, ist eine Head-up-Display-Vorrichtung (HUD-Vorrichtung) 100 an einem Fahrzeug 1 angebracht, welches eine mobile Einheit ist, und ist in einem Gehäuseteil 2a eines dunkel gefärbten Armaturenbretts 2 des Fahrzeugs 1 aufgenommen. Der Gehäuseteil 2a ist ein Raum, der die HUD-Vorrichtung 100 in dem Armaturenbrett 2 hält, und hat eine Öffnung 2b benachbart zu einer Windschutzscheibe 3. Die HUD-Vorrichtung 100 projiziert ein Bild durch die Öffnung 2b des Gehäuseteils 2a auf die Windschutzscheibe 3, welche eine Anzeigekomponente des Fahrzeugs 1 ist.
-
In dem Fahrzeug 1 ist eine Projektionsoberfläche 3a an einer Innenoberfläche der Windschutzscheibe 3 definiert, eine gekrümmte konkave Form oder eine flache ebene Form zu haben, und ein Bild wird auf die Projektionsoberfläche 3a projiziert. Eine Winkeldifferenz kann zwischen der Innenoberfläche und einer Außenoberfläche der Windschutzscheibe 3 definiert sein, sodass virtuelle Abbilder 5, die dadurch gebildet werden, dass sie an den jeweiligen Oberflächen reflektiert werden, miteinander überlappen. Die Windschutzscheibe 3 kann einen Film, wie beispielsweise einen Gasphasenabscheidungsfilm, auf der Innenoberfläche haben, um die Leuchtstärke des virtuellen Abbildes 5, welches an die Außenoberfläche reflektiert wird, zu reduzieren. Anstelle der Windschutzscheibe kann ein von dem Fahrzeug 1 trennbarer Kombinator in dem Fahrzeug 1 angeordnet sein, und ein Bild kann auf eine Projektionsoberfläche des Kombinators projiziert werden.
-
Die HUD-Vorrichtung 100 projiziert ein Bild auf die Projektionsoberfläche 3a, damit es von einem auf einem Sitz 6 des Fahrzeugs 1 sitzenden Insassen als das virtuelle Abbild 5 innerhalb des Fahrgastraums des Fahrzeugs 1 erkannt wird. D.h. an der Projektionsoberfläche 3a reflektiertes Licht erreicht einen Augpunkt 4 des Insassen, und der Insasse nimmt das Licht, welches den Augpunkt 4 erreicht, wahr. Daher kann der Insasse Straßeninformationen, Fahrzeuginformationen, welche einen Fahrzeugzustand wie beispielsweise eine Geschwindigkeit oder eine Brennstoffrestmenge beinhalten, oder ergänzende Sichtinformationen erkennen.
-
Die Ausgestaltung der HUD-Vorrichtung 100 wird basierend auf 2-9 erläutert. Die HUD-Vorrichtung 100 beinhaltet einen Projektionsteil 10, einen lichteinführenden Teil 20, ein Gehäuse 30 und eine staubdichte Abdeckplatte 40.
-
Wie in 2 und 3 gezeigt, ist der Projektionsteil 10 ein boxförmiger Anzeigeabschnitt. Wie in 4 gezeigt, hat der Projektionsteil 10 ein hinteres (Rück-)Licht 12, eine Projektionslinse 14 und ein Flüssigkristallfeld 16.
-
Das Rücklicht 12 hat eine Lichtquelle 12a, eine Lichtsammellinse 12b und eine Diffusionsplatte 12c. Die Lichtquelle 12a kann ein lichtemittierendes Element wie beispielsweise eine lichtemittierende Diode sein und ist auf einer Platine 18 für eine Lichtquelle angeordnet. Die Lichtquelle 12a ist durch ein Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt) auf der Platine 18 elektrisch mit einer Steuerung und einer Energieversorgung (nicht gezeigt) verbunden. Die Lichtquelle 12a emittiert Lichtquellenlicht in Abhängigkeit von der Strommenge und projiziert das Lichtquellenlicht in dem zufälligen Polarisationszustand zu der Lichtsammellinse 12b. Die Lichtsammellinse 12b ist eine aus synthetischem Harz oder Glas hergestellte, lichtdurchlässige konvexe Linse und ist zwischen der Lichtquelle 12a und der Diffusionsplatte 12c angeordnet. Die Lichtsammellinse 12b kondensiert das von der Lichtquelle 12a kommende Lichtquellenlicht und wirft das kondensierte Licht zu der Diffusionsplatte 12c aus. Die Diffusionsplatte 12c ist eine halb-transluzente oder milchweiße Platte, welche aus synthetischem Harz wie beispielsweise Polycarbonat hergestellt ist, zu welchem optisches Diffusionsmaterial gemischt ist, und ist zwischen der Lichtsammellinse 12b und der Projektionslinse 14 angeordnet. Die Diffusionsplatte 12c streut und wirft das Lichtquellenlicht zu der Projektionslinse 14 aus, welches eingestellt ist, eine gleichmäßige Leuchtstärke zu haben.
-
Die Projektionslinse 14 ist eine lichtdurchlässige konvexe Linse, welche aus synthetischem Harz oder Glas hergestellt ist, und ist zwischen dem Rücklicht 12 und dem Flüssigkristallfeld 16 angeordnet. Die Projektionslinse 14 kondensiert das von dem Rücklicht 12 kommende Lichtquellenlicht und beleuchtet das Flüssigkristallfeld 16.
-
Das Flüssigkristallfeld 16 ist ein Flüssigkristallfeld, welches einen Dünnfilmtransistor (TFT) verwendet, zum Beispiel ein Aktiv-Matrix-artiges Flüssigkristallfeld, bei welchem mehrere Flüssigkristallpixel 17 in zwei Dimensionsrichtungen angeordnet sind. Wie in 5 gezeigt, hat das Flüssigkristallfeld 16 eine polarisierende Platte 16a als einen ersten Lichtpolarisator, ein Paar von transparenten Elektroden 16b und 16c, eine Flüssigkristallschicht 16d, die zwischen dem Paar von transparenten Elektroden 16b und 16c eingefügt ist, und einen Farbfilter 16e, welche übereinander angeordnet sind.
-
Die polarisierende Platte 16a hat eine ebene Form, welche alle die Flüssigkristallpixel 17 abdeckt. Die polarisierende Platte 16a, welche zum Beispiel durch die Projektionslinse 14 angestrahlt wird, nimmt linear polarisiertes Licht von dem Lichtquellenlicht in dem zufälligen Polarisationszustand heraus und gibt das linear polarisierte Licht aus, um in die Flüssigkristallschicht 16d einzutreten.
-
Das Paar von transparenten Elektroden 16b und 16c ist elektrisch mit einer externen Steuerung (nicht gezeigt) verbunden, und basierend auf einem elektrischen Signal, welches von der externen Steuerung ausgegeben wird, kann eine Spannung zwischen den Elektroden 16b und 16c von jedem Flüssigkristallpixel 17 angelegt werden.
-
Die Flüssigkristallschicht 16d ist eine Schicht, welche mit einer Lösung gefüllt ist, die hauptsächlich Flüssigkristallmoleküle wie beispielsweise nematische Flüssigkristalle enthält. Die Orientierung des Flüssigkristallmoleküls in der Flüssigkristallschicht 16d wird durch die zwischen dem Paar von transparenten Elektroden 16b und 16c angelegte Spannung gesteuert, sodass es möglich ist, die Polarisationsrichtung des in die Flüssigkristallschicht 16d einfallenden Lichtquellenlichts in Abhängigkeit von der Spannung zu ändern. Wie in 6 gezeigt, ändert sich insbesondere, wegen der Lichttransmission in der Flüssigkristallschicht 16d, die Polarisationsrichtung in dem Anzeigepixel 17a der Flüssigkristallpixel 17, welches ein Bild anzeigt, um 90 Grad. Im Gegensatz dazu hat in dem nicht-anzeigenden Pixel 17b der Flüssigkristallpixel 17, welches nicht ein Bild anzeigt, die Polarisationsrichtung keine Änderung, nachdem das Licht durch die Flüssigkristallschicht 16 hindurch tritt. Ferner werden, bei jedem Flüssigkristallpixel 17, das Anzeigepixel 17a und das nicht-anzeigende Pixel 17b durch Steuern der Spannung so umgeschaltet, dass sie dem virtuellen Abbild 5, welches angezeigt werden soll, entsprechen. Somit wird die Flüssigkristallschicht 16d von Lichtquellenlicht beleuchtet, welches von der polarisierenden Platte 16a kommt, wobei das Anzeigepixel 17a und das nicht-anzeigende Pixel 17b umschaltbar angeordnet sind, so dass die Polarisationsrichtung DP1 des Anzeigepixels 17a und die Polarisationsrichtung DP0 des nicht-anzeigenden Pixels 17b unterschiedlich zueinander sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Polarisationsrichtung eine Richtung, in welcher ein elektrisches Feld in dem Lichtquellenlicht in dem linear polarisierten Zustand schwingt.
-
In diesem Ausführungsbeispiel, welches den Aktiv-Matrix-Typ einsetzt, wird ein Ansteuersystem gemäß einem TN-(Twisted-Nematischen-, Nematische-Drehzellen-)System in einem herkömmlichen Flüssigkristallfeld eingesetzt. Alternativ kann ein Ansteuersystem gemäß einem VA-(Vertical-Alignment-)System in einem herkömmlichen Flüssigkristallfeld oder ein Ansteuersystem gemäß einem IPS-(In-Plane-Switching-, In-der-Ebene-schaltenden)System in einem herkömmlichen Flüssigkristallfeld eingesetzt werden. Ferner kann ein Passiv-Matrix-Typ eingesetzt werden.
-
Das Lichtquellenlicht, welches durch die Flüssigkristallschicht 16d des Flüssigkristallfeldes 16 hindurch tritt, ist linear polarisiertes Licht und wird auf den lichteinführenden Teil 20 projiziert, nachdem die Polarisationsrichtung DP1 des Anzeigepixels 17a und die Polarisationsrichtung DP0 des nicht-anzeigenden Pixels 17b unterschiedlich zueinander gemacht worden sind.
-
Wie in 2 und 3 gezeigt, beinhaltet der lichteinführende Teil 20 einen Planspiegel 22 und einen konkaven Spiegel 24. Der Planspiegel 22 wird durch Abscheiden von Aluminiumdampf als eine reflektierende Oberfläche 22a auf der Oberfläche des Basismaterials, welches aus synthetischem Harz oder Glas hergestellt ist, gebildet. Die reflektierende Oberfläche 22a hat eine glatte ebene Form. Der Planspiegel 22 reflektiert das Lichtquellenlicht von dem Flüssigkristallfeld 16 des Projektionsteils 10 zu dem konkaven Spiegel 24.
-
Der konkave Spiegel 24 wird durch Abscheiden von Aluminiumdampf als eine reflektierende Oberfläche 24a auf der Oberfläche des Basismaterials, welches aus synthetischem Harz oder Glas hergestellt ist, gebildet. Die reflektierende Oberfläche 24a hat eine glatte gekrümmte Form als eine konkave Oberfläche, welche an der Mitte des konkaven Spiegels 24 vertieft ist. Der konkave Spiegel 24 reflektiert das Lichtquellenlicht von dem Planspiegel 22 zu der Projektionsoberfläche 3a durch die Öffnung 2b. Somit leitet der lichteinführende Teil 20 Lichtquellenlicht, in welchem die Polarisationsrichtung DP1 des Displaypixels 17a und die Polarisationsrichtung DP0 des nicht-anzeigenden Pixels 17b durch die Flüssigkristallschicht 16d unterschiedlich gemacht sind, durch die Öffnung 2b zu der Projektionsoberfläche.
-
Das Gehäuse 30 ist ein Gehäuse zum Aufnehmen des Projektionsteils 10 und des lichteinführenden Teils 20, welche als eine Einheit fixiert sind, in dem Gehäuseteil 2a des Fahrzeugs 1. Ferner hält das Gehäuse 30 die staubdichte Abdeckplatte 40, welches die Öffnung 2b schließt, an der Position, welche der Öffnung 2b des Gehäuseteils 2a entspricht.
-
Die staubdichte Abdeckplatte 40 verschließt die Öffnung 2b des Gehäuseteils 2a. Wie in 7 gezeigt, beinhaltet die staubdichte Abdeckplatte 40 eine polarisierende Platte 42 als einen zweiten Lichtpolarisator, eine Phasenplatte 44 als einen Phasenschieber und eine Hartstoffbeschichtungsschicht 46, welche aufeinander durch Bonding aufgeschichtet sind. In der staubdichten Abdeckplatte 40 dieses Ausführungsbeispiels ist die polarisierende Platte 42 an der Seite der Lichtquelle 12a angeordnet, und die Phasenplatte 44 ist an der Seite der Projektionsoberfläche 3a angeordnet. Die staubdichte Abdeckplatte 40 ist mit einer dunkel gefärbten Fase 50 gesäumt, welche der Farbe der staubdichten Abdeckplatte 40 an der Öffnung 2b entspricht.
-
Die polarisierende Platte 42 ist als die staubdichte Abdeckplatte 40 angeordnet. Licht einer Transmissionsachse 42a ist erlaubt, durch die polarisierende Platte 42 hindurch zu treten, während Licht einer Schnittachse 42b, welche die Transmissionsachse 42a schneidet, abgeschnitten wird. Die Transmissionsachse 42a repräsentiert eine Achse, wo die Transmissivität das Maximum wird, wenn Licht, welches die Polarisationsrichtung hat, die entlang der Transmissionsachse 42a ist, in die polarisierende Platte 42 einfallend ist. Die Schnittachse 42b repräsentiert eine Achse, wo die Transmissivität das Minimum wird, wenn Licht, welches die Polarisationsrichtung hat, die entlang der Schnittachse 42b ist, in die polarisierende Platte 42 einfallend ist.
-
Die polarisierende Platte 42 dieses Ausführungsbeispiels hat eine hauptsächlich aus einem Film von zum Beispiel Polyvinylalkohol, zu welchem Jod hinzugefügt ist, hergestellte Plattenform. Wegen der Orientierungsrichtung von Jodmolekülen sind die Transmissionsachse 42a und die Schnittachse 42b ungefähr senkrecht zueinander. Die Schnittachse 42b der polarisierenden Platte 42 ist eine Absorptionsachse, wo das Licht absorbiert wird. D.h. wenn Licht, welches eine Polarisationsrichtung hat, die entlang der Schnittachse 42b als einer Absorptionsachse ist, in die polarisierende Platte 42 einfallend ist, wird der Absorptionsgrad das Maximum.
-
Die polarisierende Platte 42 ist in einer Weise angeordnet, dass die Transmissionsachse 42a der Polarisationsrichtung DP1 des Anzeigepixels 17a entspricht. Ferner ist die polarisierende Platte 42 in einer Weise angeordnet, dass die Absorptionsachse der Polarisationsrichtung DP0 des nicht-anzeigenden Pixels 17b entspricht. Von dem Lichtquellenlicht, welches von der Flüssigkristallschicht 16d zu der Projektionsoberfläche 3a über den lichteinführenden Teil 20 reist, erlaubt die polarisierende Platte 42 dem Lichtquellenlicht, welches dem Anzeigepixel 17a entspricht, hindurch zu treten. Ferner absorbiert die polarisierende Platte 42 das Lichtquellenlicht, welches dem nicht-anzeigenden Pixel 17b entspricht. Das heißt, ein Bild wird von dem Lichtquellenlicht gebildet, welches dem Anzeigepixel 17a entspricht und durch die polarisierende Platte 42 hindurch tritt.
-
Die Phasenplatte 44 hat eine Plattenform und steuert den Polarisierungszustand des einfallenden Lichtquellenlichts durch Erzeugen einer Phasendifferenz. Konkret ist ein Brechungsindex der Phasenplatte 44 unterschiedlich zwischen einer Avancierungsachse 44a und einer Retardierungsachse 44b, die einander schneiden. In dem einfallenden Licht ist die Geschwindigkeit einer Lichtkomponente in Ausrichtung mit der Avancierungsachse 44a in der Phasenplatte 44 unterschiedlich zu der Geschwindigkeit einer Lichtkomponente in Ausrichtung mit der Retardierungsachse 44b in der Phasenplatte 44. Deshalb entsteht eine Phasendifferenz zwischen der Komponente in Ausrichtung mit der Avancierungsachse 44a und der Komponente in Ausrichtung mit der Retardierungsachse 44b. Als ein Ergebnis kann die Phasenplatte 44 den Polarisationszustand steuern.
-
Das Lichtquellenlicht, welches durch die polarisierende Platte 42 hindurch tritt und dem Anzeigepixel 17a entspricht, ist in die Phasenplatte 44 in dem Zustand von linear polarisiertem Licht einfallend. Die Phasenplatte 44 ist in einer Weise angeordnet, dass die Avancierungsachse 44a und die Retardierungsachse 44b unterschiedlich zu der Polarisationsrichtung DP1 des Anzeigepixels 17a und der Transmissionsachse 42a der polarisierenden Platte 42 sind, sodass es möglich ist, den Polarisierungszustand des Lichtquellenlichts, welches dem Anzeigepixel 17a entspricht, zu steuern.
-
Die Phasenplatte 44 in diesem Ausführungsbeispiel steuert den Polarisationszustand, um ein elliptisch polarisiertes Licht zu erzeugen. D.h. die Phasenplatte 44 wandelt das Lichtquellenlicht, welches dem Anzeigepixel 17a entspricht und von der polarisierenden Platte 42 einfallend ist, in das elliptisch polarisierte Licht um und wirft das elliptisch polarisierte Licht in Richtung auf die Projektionsoberfläche 3a aus. Wie in 1, 2 und 8 gezeigt, hat ein Licht, welches schräg in die Projektionsoberfläche 3a eintritt, sowohl eine s-Polarisationskomponente als auch eine p-Polarisationskomponente in Bezug auf eine Eintrittsebene, weil die Phasenplatte 44 das elliptisch polarisierte Licht erzeugt. Eine Richtung DMA, welche einer langen Achse des elliptisch polarisierten Lichts entspricht, ist zu der Eintrittsebene geneigt. Die Eintrittsebene ist eine Ebene, welche das einfallende Licht und eine Richtung einer Normalen zu der Projektionsoberfläche 3a an dem Einfallteil beinhaltet.
-
Eine Reflexion der s-Polarisationskomponente wird an der Projektionsoberfläche 3a höher als eine Reflexion der p-Polarisationskomponente. Deshalb ist es wünschenswert, in die Projektionsoberfläche 3a in dem Polarisationszustand einzutreten, in welchem die s-Polarisationskomponente erhöht ist, in Bezug auf einen Insassen ohne eine Brille. Im Gegensatz dazu tritt, selbst wenn der Insasse eine Polarisationssonnenbrille trägt, ein Teil des Lichts (welches zum Beispiel der p-Polarisationskomponente entspricht) durch die Polarisationssonnenbrille hindurch, weil das von der Projektionsoberfläche 3a reflektierte Licht die p-Polarisationskomponente enthält. Deshalb ist unter Berücksichtigung sowohl von einem Insassen, der keine Brille trägt, als auch von einem Insassen mit Polarisationssonnenbrille die Richtung DMA, die einer langen Achse des elliptisch polarisierten Lichts entspricht, gesetzt, die Leuchtstärke und die Energieeffizienz zu optimieren.
-
Die Hartstoffbeschichtungsschicht 46 ist aus transluzentem synthetischem Harz hergestellt. Die Hartstoffbeschichtungsschicht 46 ist an einer Position, welche in der staubdichten Abdeckplatte 40 am meisten zu der Projektionsoberfläche 3a benachbart ist, freiliegend und verhindert, dass die staubdichte Abdeckplatte 40 beschädigt wird. Die Hartstoffbeschichtungsschicht 46 ist ein dünner Film bezüglich der Dicke der polarisierenden Platte 42 und der Dicke der Phasenplatte 44, da es nicht notwendig ist, die Kraft zum Halten der staubdichten Abdeckplatte 40 nur durch die Hartstoffbeschichtungsschicht 46 sicherzustellen.
-
Da die Schnittachse 42b der polarisierenden Platte 42 Licht wie beispielsweise Sonnenlicht vom Eintreten in die HUD-Vorrichtung 100 abhält, hindert die staubdichte Abdeckplatte 40 die Produktlebensdauer der HUD-Vorrichtung 100 daran, zu fallen. Die staubdichte Abdeckplatte 40 wird von einem Insassen als eine dunkle Farbe wegen des Abfangens von Licht, welches der Schnittachse 42b der polarisierenden Platte 42 entspricht, gesehen.
-
Wie in 9 gezeigt, hat die staubdichte Abdeckplatte 40 eine zylindrische Oberflächenform, bei welcher der mittlere Teil zu der Innenseite der HUD-Vorrichtung 100 in dem Zustand als konkav gekrümmt ist, in welchem die staubdichte Abdeckplatte 40 zu der entgegengesetzten Seite, welche entgegengesetzt zu dem Sitz 6 ist, in der Öffnung 2b geneigt ist. Der Krümmungsradius dieser Kurve ist zum Beispiel als 150 cm eingestellt. Wegen der staubdichten Abdeckplatte 40 mit einer solchen zylindrischen Oberflächenform tritt viel von Außenlicht, welches in die staubdichte Abdeckplatte 40 einfallend ist und welches von der Hartstoffbeschichtungsschicht 46 oder der Phasenplatte 44 reflektiert wird, in einen Seitenoberflächenteil 52 der Fase 50 ein. Das Außenlicht wird von dem dunkel gefärbten Seitenteil 52 absorbiert.
-
Die Wirkungen dieses Ausführungsbeispiels werden unten beschrieben.
-
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird linear polarisiertes Licht von der polarisierenden Platte 16a als dem ersten Lichtpolarisator aus dem von der Lichtquelle 12a emittierten Lichtquellenlicht heraus genommen. Die Polarisationsrichtung DP1 des Anzeigepixels 17a, welches ein Bild anzeigt, und die Polarisationsrichtung DP0 des nicht-anzeigenden Pixels 17b, welches ein Bild nicht anzeigt, sind durch die Flüssigkristallschicht 16d in Bezug auf das Lichtquellenlicht, welches von der polarisierenden Platte 16a kommt, unterschiedlich zueinander gemacht. Das dem Anzeigepixel 17a entsprechende Lichtquellenlicht tritt durch die polarisierende Platte 42 als den zweiten Lichtpolarisator hindurch. Dadurch wird ein Bild durch das Eindringen des Lichtquellenlichts, welches dem Anzeigepixel 17a entspricht, in die polarisierende Platte 42 gebildet, und es wird möglich, das Bild auf die Projektionsoberfläche 3a des Fahrzeugs 1 zu projizieren. Das Bild kann als das virtuelle Abbild 5 angezeigt werden, um von dem Inneren des Fahrzeugs 1 erkannt zu werden. Ferner kann verglichen mit einem Fall, bei welchem eine polarisierende Platte zum Bilden eines Bildes und eine staubdichte Abdeckplatte getrennt vorgesehen sind, das Bild durch Beschränken eines Energieverlusts angezeigt werden, da die polarisierende Platte 42, welche das Bild bildet, als die staubdichte Abdeckplatte 40 angeordnet ist, welches die Öffnung 2b des Gehäuseteils 2a verschließt. Ferner fängt die polarisierende Platte 42, welche als die staubdichte Abdeckplatte 40 angeordnet ist, einen Teil von Außenlicht ab, weil das Licht der Schnittachse 42b, die die Transmissionsachse 42a schneidet, abgefangen wird, während dem Licht der Transmissionsachse 42a erlaubt ist, hindurch zu treten. Somit kann verhindert werden, dass der innere Aufbau von außen gesehen wird, was durch Außenlicht verursacht wird, welches innerhalb der Vorrichtung 100 reflektiert wird und wieder aus der Vorrichtung 100 ausgeworfen wird. Dementsprechend kann die HUD-Vorrichtung 100 vorgeschlagen werden, bei welcher eine Energieeffizienz von Lichtquellenlicht besser ist, während der innere Aufbau daran gehindert ist, gesehen zu werden.
-
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel steuert die Phasenplatte 44 der staubdichten Abdeckplatte 40, welches mit der polarisierenden Platte 42 ausgebildet ist, den Polarisationszustand von Lichtquellenlicht durch Erzeugen einer Phasendifferenz. Deshalb ist es einfach für ein Positionieren der polarisierenden Platte 42 und der Phasenplatte 44, und ein Bild kann auf die Projektionsoberfläche 3a durch das Eindringen des Lichtquellenlichts in dem gewünschten Polarisationszustand, wo die Energieeffizienz optimiert ist, projiziert werden. In einem Fall, in welchem eine momentan auf einem Fernseher etc. verwendete Abdeckplatte zu diesem Zweck verwendet werden kann, kann die HUD-Vorrichtung 100 einfach hergestellt werden.
-
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Polarisationszustand eingestellt, das elliptisch polarisierte Licht zu erzeugen. Ferner ist die polarisierende Platte 42 der staubdichten Abdeckplatte benachbart zu der Lichtquelle 12a angeordnet, und die Phasenplatte 44 der staubdichten Abdeckplatte ist benachbart zu der Projektionsoberfläche 3a angeordnet. Deshalb wird ein Bild als das zu erkennende virtuelle Abbild 5 in dem Zustand angezeigt, in welchem das Lichtquellenlicht durch die Phasenplatte 44 in das elliptisch polarisierte Licht geändert ist. Wenn eine Person, die eine Polarisationssonnenbrille trägt, den Kopf neigt, kann die Leuchtstärke des virtuellen Abbildes 5 daran gehindert werden, sich rasch zu ändern.
-
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Schnittachse 42b eine Absorptionsachse, welche Licht absorbiert. Dementsprechend kann der innere Aufbau daran gehindert werden, von außen gesehen zu werden, da das Lichtquellenlicht, welches dem nicht-anzeigenden Pixel 17b entspricht, gehindert wird daran, von der polarisierenden Platte 42 reflektiert zu werden, daran, weiter innerhalb der Vorrichtung 100 reflektiert zu werden, und daran, aus der Vorrichtung 100 ausgeworfen zu werden.
-
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die staubdichte Abdeckplatte 40 von der dunkel gefärbten Fase 50 in der Öffnung 2b gesäumt. Deshalb kann ein Gefühl von Zusammengehörigkeit durch die dunkel gefärbte Fase 50 und die polarisierende Platte 42 der staubdichten Abdeckplatte 40 erzeugt werden, welche in der dunklen Farbe wegen Abfangens von Licht gesehen wird.
-
Während das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das erwähnte Ausführungsbeispiel beschränkt und kann mit verschiedenen Modifikationen in dem Bereich realisiert werden, in welchem sie nicht von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abweicht.
-
Als eine erste Modifikation muss die staubdichte Abdeckplatte 40 nicht die Phasenplatte 44 haben. Zum Beispiel kann die staubdichte Abdeckplatte 40 nur mit der polarisierenden Platte 42 ausgebildet sein. Ferner kann die staubdichte Abdeckplatte 40 durch Aufeinanderschichten der polarisierenden Platte 42 und der Hartstoffbeschichtungsschicht 46 gebildet sein.
-
Als eine zweite Modifikation kann die Phasenplatte 44 den Polarisationszustand nur durch Ändern der Polarisationsrichtung des Lichtquellenlichts in dem linear polarisierten Zustand steuern. Als eine dritte Modifikation kann in diesem Fall, in der staubdichten Abdeckplatte 40, die Phasenplatte 44 benachbart zu der Lichtquelle angeordnet sein, und die polarisierende Platte 42 kann benachbart zu der Projektionsoberfläche 3a angeordnet sein.
-
Als eine vierte Modifikation kann die Phasenplatte 44 das linear polarisierte Licht durch Steuern des Polarisationszustands in zirkular polarisiertes Licht umwandeln.
-
Als eine fünfte Modifikation muss die staubdichte Abdeckplatte 40 nicht durch die dunkel gefärbte Fase 50 in der Öffnung 2b gesäumt sein.
-
Als eine sechste Modifikation kann die HUD-Vorrichtung 100 auf verschiedene mobile Einheiten (Transportgeräte) wie beispielsweise ein Schiff oder ein Flugzeug abgesehen von dem Fahrzeug 1 angewendet werden.
