DE112015002814T5

DE112015002814T5 - Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder

Info

Publication number: DE112015002814T5
Application number: DE112015002814.5T
Authority: DE
Inventors: Tomo Kishigami; Hironori Nakahara; Nozomi Nakagawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: DE112015002814B4; CN106471417A; CN106471417B; US20170146803A1; JP6271006B2; JPWO2015190157A1; WO2015190157A1; US10254551B2

Abstract

Eine Anzeigevorrichtung (100) für virtuelle Bilder enthält eine Lichtquelleneinheit (111), eine Polarisationsumschalteinheit (112), eine Bilderzeugungseinheit (115), eine optische Pfadeinheit (120) und eine Projektionseinheit (130). Die Polarisationsumschalteinheit (112) schaltet eine Polarisationsrichtung eines von der Lichtquelleneinheit (111) emittierten Lichtstrahls zwischen einer unveränderten ersten Polarisationsrichtung und einer geänderten zweiten Polarisationsrichtung um. Die Bilderzeugungseinheit (115) erzeugt ein Bild durch Verwendung des von der Lichtquelleneinheit (111) emittierten Lichtstrahls. Die optische Pfadeinheit (120) enthält einen ersten optischen Pfad (210), durch den der Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung hindurchgeht, und einen zweiten optischen Pfad (220), durch den der Lichtstrahl mit der zweiten Polarisationsrichtung hindurchgeht, wobei die optische Pfadlänge des zweiten optischen Pfads (220) größer als die optische Pfadlänge des ersten optischen Pfad (210) ist. Ein erstes virtuelles Bild (410) wird in einem ersten Abstand (411) von einem Beobachter mit dem Lichtstrahl, der durch den ersten optischen Pfad (210) hindurchgegangen ist, angezeigt. Ein zweites virtuelles Bild (420) wird in einem zweiten Abstand (421) von dem Beobachter, der größer als der erste Abstand (411) ist, mit dem Lichtstrahl, der durch den zweiten optischen Pfad (220) hindurchgegangen ist, angezeigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder, die hauptsächlich als eine Blickfeld-Anzeigevorrichtung für ein Automobil oder dergleichen verwendet wird.
STAND DER TECHNIK
Eine Blickfeld-Anzeigevorrichtung (nachfolgend als eine "HUD" bezeichnet) für ein Fahrzeug zeigt Fahrunterstützungsinformationen als ein virtuelles Bild vor einer Windschutzscheibe, wenn sie von dem Fahrer aus betrachtet wird, an. Die Fahrunterstützungsinformationen enthalten beispielsweise eine Geschwindigkeitsanzeige, Navigationsinformationen und so weiter. Der Fahrer kann eine Szene vor dem Fahrzeug und die Fahrunterstützungsinformationen in einem überlagerten Zustand visuell erkennen. Dies ermöglicht dem Fahrer, die Zeit zum Bewegen seiner/ihrer Sichtlinie oder die Zeit zur Fokaleinstellung während des Fahrens des Fahrzeugs zu verkürzen. Demgemäß ist die HUD in der Lage, eine Ermüdung des Fahrers zu verringern und die Sicherheit zu verbessern.
Um die Zeit für die Fokaleinstellung beim Fahren weiter zu verkürzen, ist es erforderlich, dass der Abstand der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder näher zu einem Brennpunktabstand der Augen des Fahrers gebracht wird. Der Abstand der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder ist ein Abstand von dem Fahrer zu dem virtuellen Bild. Der Brennpunktabstand der Augen des Fahrers ist ein Abstand von dem Fahrer zu einer Position, die der Fahrer beobachtet. Jedoch ändert sich die Position, die der Fahrer beobachtet, gemäß der Fahrgeschwindigkeit und so weiter. Somit wurde eine Technologie vorgeschlagen, die den Abstand der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder gemäß der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und so weiter ändert (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Bei der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technologie sind ein Abtastmittel zum Abtasten eines Lichtstrahls von einer Lichtquelle, ein Schirm, auf dem der von dem Abtastmittel abgetastete Lichtstrahl ein Bild erzeugt, und ein Projektionsmittel zum Projizieren des erzeugten Bildes auf dem Schirm vorgesehen, und ein Abstand der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder wird durch Bewegen des Schirms verändert.
DOKUMENT DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-15094 (Absätze 0023–0047, 1 und 2)

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Jedoch ist es bei der in dem Patentdokument 1 offenbarten Technik erforderlich, den Bewegungsabstand des Schirms groß zu machen, um den Abstand der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder stark ändern zu können. Weiterhin ist eine Antriebseinheit zum Bewegen des Schirms erforderlich. Somit nimmt die Größe der Vorrichtung zu. Weiterhin wird eine lange Zeit benötigt, um den Abstand der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder zu ändern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder anzugeben, die eine Konfiguration hat, die eine Verkleinerung ermöglicht und in der Lage ist, die Zeit für eine Änderung des Abstands der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder zu verkürzen.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Eine Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: eine Lichtquelleneinheit, die einen Lichtstrahl emittiert; eine Polarisationsumschalteinheit, die auf einem optischen Pfad des von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahls angeordnet ist, wobei die Polarisationsumschalteinheit eine Polarisationsrichtung des von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahls zwischen einer ungeänderten ersten Polarisationsrichtung und einer geänderten zweiten Polarisationsrichtung umschaltet; eine Bilderzeugungseinheit, die ein Bild durch Verwendung des von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahls erzeugt; eine optische Pfadeinheit, die an einer Position angeordnet ist, an der der aus der Bilderzeugungseinheit auftauchende Lichtstrahl auftrifft, wobei die optische Pfadeinheit einen ersten optischen Pfad, durch den sich der Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung bewegt, und einen zweiten optischen Pfad, durch den sich der Lichtstrahl mit der zweiten Polarisationsrichtung bewegt, enthält, und die optische Pfadlänge des zweiten optischen Pfads größer als die optische Pfadlänge des ersten optischen Pfads ist; und eine Projektionseinheit, die den von der optischen Pfadeinheit auftauchenden Lichtstrahl projiziert. Ein virtuelles Bild auf der Grundlage des Bilds wird in einem ersten Abstand von einem Beobachter mit dem Lichtstrahl, der durch den ersten optischen Pfad der optischen Pfadeinheit hindurchgegangen ist, angezeigt. Ein virtuelles Bild auf der Grundlage des Bilds wird in einem zweiten Abstand, der größer als der erste Abstand ist, von dem Beobachter mit dem Lichtstrahl, der durch den zweiten optischen Pfad der optischen Pfadeinheit hindurchgegangen ist, angezeigt.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Verkleinerung der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder ermöglicht und die Zeit zum Ändern des Abstands der virtuellen Bildanzeige kann verkürzt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(A) und 1(B) sind ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und ein Diagramm, das jeweilige Abstände in optischen Pfaden in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder zeigt.
2 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Beispiels für eine Konfiguration einer Lichtquelleneinheit in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
3 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Beispiels für eine Konfiguration einer Abtasteinheit in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
4(A) und 4(B) sind schematische Diagramme zum Erläutern von Operationsprinzipien einer Polarisationsumschalteinheit in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
5(A) und 5(B) sind schematische Diagramme zum Erläutern von Polarisationsrichtungen eines Lichtstrahls in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Abstand von einem Schirm zu einem Vergrößerungsspiegel und einem Abstand von den Augen eines Fahrers zu einem virtuellen Bild in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
7(A) und 7(B) sind schematische Diagramme, die eine Umschaltoperation für einen optischen Pfad in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel zeigen.
8 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Beispiels für eine Umschaltsteuerung des Abstands einer virtuellen Bildanzeige in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
9(A), 9(B) und 9(C) sind schematische Diagramme zum Erläutern anderer Beispiele für die Umschaltsteuerung des Abstands der virtuellen Bildanzeige in der Bildanzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
10 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines anderen Beispiels der Umschaltsteuerung des Abstands der virtuellen Bildanzeige in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel.
11(A) und 11(B) sind ein Diagramm, das eine Modifikation zeigt, in welcher ein Halbspiegel anstelle eines zweiten polarisierenden Spiegels in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, und ein Diagramm, das eine Modifikation zeigt, bei der weiterhin eine Polarisationsplatte hinzugefügt ist.
12(A) und 12(B) sind Diagramm zum Erläutern einer Modifikation, bei der Bilder bei verschiedenen Anzeigeabständen in einer Zeitteilungsweise in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel angezeigt werden.
13 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für in der in 12 gezeigten Modifikation angezeigte virtuelle Bilder zeigt.
14 ist ein Diagramm, das eine Bildanzeigeeinheit in einer Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist ein Diagramm, das optische Pfade in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
16 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist ein Diagramm, das eine Modifikation der Konfiguration der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Erstes Ausführungsbeispiel
<Gesamtkonfiguration der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder>
1(A) ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. 1(B) ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern von Abständen in optischen Pfaden in der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder. Die in 1(A) und 1(B) gezeigte Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder wird beispielsweise verwendet als eine Blickfeld-Anzeigevorrichtung, die in einem Armaturenbrett 610 eines Fahrzeugs 600 installiert ist (siehe 8).
Im Folgenden wird in dem Zustand, in welchem die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder in dem Fahrzeug 600 installiert wurde, die Schwerkraftrichtung als eine "vertikale Richtung" bezeichnet, und eine Richtung senkrecht zu der vertikalen Richtung wird zur Vereinfachung der Erläuterung als eine "horizontale Richtung" bezeichnet.
Wie in 1(A) gezeigt ist, enthält die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder eine Lichtquelleneinheit 111, eine Polarisationsumschalteinheit 112, eine Bilderzeugungseinheit 115 und eine optische Pfadeinheit 120. In der folgenden Beschreibung wird die Polarisationsumschalteinheit 112 als ein Polarisationsumschaltelement beschrieben.
Die Bilderzeugungseinheit 115 wird beispielsweise als eine Konfiguration enthaltend eine Abtasteinheit 113 und einen Schirm 114 beschrieben. Weiterhin wird eine Konfiguration enthaltend die Lichtquelleneinheit 111, das Polarisationsumschaltelement 112, die Abtasteinheit 113 und den Schirm 114 als eine Bildanzeigeeinheit 110 beschrieben.
Die Bildanzeigeeinheit 110 zeigt ein Bild an. Die Lichtquelleneinheit 111 emittiert einen Lichtstrahl (hier einen Laserstrahl). Das Polarisationsumschaltelement 112 steuert eine Polarisationsrichtung des von der Lichtquelleneinheit 111 emittierten Lichtstrahls. Die Abtasteinheit 113 tastet den aus dem Polarisationsumschaltelement 112 auftauchenden Lichtstrahl auf dem Schirm 114 ab. Wie vorstehend erwähnt ist, bilden die Abtasteinheit 113 und der Schirm 114 die Bilderzeugungseinheit 115.
Die optische Pfadeinheit 120 enthält zwei optische Pfade, durch die der Lichtstrahl (Bildlicht), der aus der Bildanzeigeeinheit 110 auftaucht, hindurchgeht. Die optische Pfadeinheit 120 wird beschrieben als eine Konfiguration enthaltend beispielsweise einen ersten Polarisationsspiegel 121, einen zweiten Polarisationsspiegel 122, einen ersten Reflexionsspiegel 123 und einen zweiten Reflexionsspiegel 124.
Die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder kann mit einem Vergrößerungsspiegel 130 und einer Steuereinheit 150 ausgestattet sein.
Der Vergrößerungsspiegel 130 als eine Projektionseinheit vergrößert und projiziert den aus der optischen Pfadeinheit 120 auftauchenden Lichtstrahl. Die Steuereinheit 150 steuert die Lichtquelleneinheit 111, das Polarisationsumschaltelement 112 und die Abtasteinheit 113.
<Konfiguration der Lichtquelleneinheit>
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für eine Konfiguration der Lichtquelleneinheit 111 zeigt. Die Lichtquelleneinheit 111 enthält Halbleiterlaser 11R, 11G und 11B, die jeweils Laserstrahlen mit Wellenlängen beispielsweise von Rot, Grün und Blau emittieren. Die Lichtquelleneinheit 111 emittiert die von diesen Halbleiterlasern 11R, 11G und 11B emittierten Laserstrahlen als ein Bündel von Lichtstrahlen auf einer gemeinsamen optischen Achse A₀.
In dem in 2 gezeigten Konfigurationsbeispiel sind die Halbleiterlaser 11R, 11G und 11B Seite an Seite in einer Richtung angeordnet. Speziell sind in 2 die Halbleiterlaser 11R, 11G und 11B Seite an Seite in einer Richtung parallel zu der optischen Achse A₀ angeordnet.
Spiegel 11a, 11b und 11c (Kombinationsmittel) sind jeweils auf den Emissionsseiten der Halbleiterlaser 11R, 11G und 11B angeordnet.
Der Spiegel 11a ist ein reflektierender Spiegel, der den von dem Halbleiterlaer 11R emittierten roten Laserstrahl um einen Winkel von 90 Grad reflektiert. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Spiegel 11a beispielsweise ein total reflektierender Spiegel.
Der Spiegel 11b reflektiert den von dem Halbleiterlaser 11G emittierten grünen Laserstrahl um einen Winkel von 90 Grad. Der Spiegel 11b lässt den durch den Spiegel 11a reflektierten roten Laserstrahl durch. Hier wird ein Spiegel, der Licht von bestimmten Wellenlängen durchlässt und Licht von anderen Wellenlängen reflektiert, als ein "selektiver Durchlass-/Reflexionsspiegel" bezeichnet. Somit ist der Spiegel 11b der selektive Durchlass-/Reflexionsspiegel, der den grünen Laserstrahl reflektiert und den roten Laserstrahl durchlässt.
Der Spiegel 11c reflektiert den von dem Halbleiterlaser 11b emittierten blauen Laserstrahl um einen Winkel von 90 Grad. Der Spiegel 11c lässt den roten Laserstrahl, der von dem Spiegel 11b durchgelassen wurde, und den grünen Laserstrahl, der von dem Spiegel 11b reflektiert wurde, durch. Somit ist der Spiegel 11c der selektive durchlass-/Reflexionsspiegel, der den blauen Laserstrahl reflektiert und den roten und den grünen Laserstrahl durchlässt.
Demgemäß werden die Laserstrahlen der Wellenlängen für Rot, Grün und Blau miteinander kombiniert und als das Bündel von Lichtstrahlen auf der gemeinsamen optischen Achse A₀ emittiert.
Die Konfiguration der Lichtquelleneinheit 111 ist nicht auf das in 2 gezeigte Konfigurationsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann auch eine Konfiguration, die Laserstrahlen jeweiliger Farben durch Verwendung eines dichroitischen Prismas oder dergleichen kombiniert und den kombinierten Laserstrahl emittiert, verwendet werden.
Im Allgemeinen gibt es hinsichtlich der Polarisationseigenschaften des für die Lichtquelleneinheit 111 verwendeten Halbleiterlasers einen TE(elektrischen Quer)-Modus und einen TM(magnetischen Quer)-Modus. In Fällen des TE-Modus wird linear polarisiertes Licht mit einer Polarisationsrichtung parallel zu einer Bondingfläche des Halbleiterlasers erhalten. In Fällen des TM-Modus wird linear polarisiertes Licht einer Polarisationsrichtung senkrecht zu der Bondingfläche des Halbleiterlasers erhalten. Eine Richtung der Bondingfläche des Halbleiterlasers kann anhand einer Form eines Gehäuses des Halbleiterlasers beurteilt werden. Der Modus (TE-Modus/TM-Modus) der Polarisationseigenschaft des Halbleiterlasers wird gemäß den Spezifikationen des Halbleiterlasers bestimmt.
<Konfiguration des Polarisationsumschaltelements>
Gemäß 1(A) tritt der von der Lichtquelleneinheit 111 emittierte Lichtstrahl in das Polarisationsumschaltelement 112 ein. Das Polarisationsumschaltelement 112 ändert die Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls gemäß der an dieses angelegten Spannung. Spezifisch kann das Polarisationsumschaltelement 112 die Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls gemäß der angelegten Spannung um 90 Grad drehen und den Lichtstrahl nach der Drehung emittieren. Jedoch kann das Polarisationsumschaltelement 112 gemäß der angelegten Spannung den Lichtstrahl emittieren, ohne die Polarisationsrichtung zu ändern.
Die 4(A) und 4(B) sind schematische Diagramme zum Erläutern einer Grundkonfiguration des Polarisationsumschaltelements 112. Das Polarisationsumschaltelement 112 kann beispielsweise mit einem Flüssigkristallelement gebildet sein.
Spezifisch wird das Polarisationsumschaltelement 112 gebildet durch Vorsehen einer Flüssigkristallschicht 12c aus Flüssigkristallmolekülen zwischen zwei Ausrichtungsschichten 12a und 12b, deren Nutenrichtungen sich um 90 Grad voneinander unterscheiden. Transparente Elektroden 12d und 12e zum Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristallschicht 12c sind auf beiden Seiten eines Paares der Ausrichtschichten 12a und 12b angeordnet.
Wie in 4(A) gezeigt ist, sind in einem Zustand, in welchem keine Spannung an die Flüssigkristallschicht 12c angelegt ist, die Flüssigkristallmoleküle Seite an Seite entlang der Richtungen der Nuten der Ausrichtschichten 12a, 12b angeordnet. Somit ist die Polarisationsrichtung des in die Flüssigkristallschicht 12c eintretenden Lichtstrahls um 90 Grad gedreht in Übereinstimmung mit einer Verdrehung der Flüssigkristallmoleküle. Das heißt, der eintretende Lichtstrahl tritt aus, nachdem seine Polarisationsrichtung um 90 Grad gedreht wurde. In 4(A) ist, wenn die Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls eine erste Polarisationsrichtung ist, die Polarisationsrichtung des austretenden Lichtstrahls beispielsweise eine zweite Polarisationsrichtung.
Demgegenüber sind, wenn die Spannung (V) an die Flüssigkristallschicht 12c wie in 4(B) gezeigt angelegt ist, die Flüssigkristallmoleküle Seite an Seite entlang einer Richtung eines elektrischen Felds angeordnet. Somit ändert sich die Polarisationsrichtung des in die Flüssigkristallschicht 12c eintretenden Lichtstrahls nicht. Der eintretende Lichtstrahl tritt aus, ohne dass seine Polarisationsrichtung geändert wurde. In 4(B) ist, wenn die Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls beispielsweise eine erste Polarisationsrichtung ist, die Polarisationsrichtung des austretenden Lichtstrahls die erste Polarisationsrichtung.
Die 5(A) und 5(B) sind schematische Diagramme zum Erläutern der Polarisationsrichtungen der in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Lichtstrahlen. Die 5(A) und 5(B) sind Diagramme, die die Polarisationsrichtungen zeigen, wenn eine Auftrefffläche des Polarisationsumschaltelements 112 von der Seite einer Lichtquelleneinheit 111 aus betrachtet wird.
Die Lichtquelleneinheit 111 ist so angeordnet, dass die Polarisationsrichtung des von der Lichtquelleneinheit 111 emittierten Lichtstrahls (Laserstrahls) an der Auftrefffläche des Polarisationsumschaltelements 112 die erste Polarisationsrichtung wird (5(A)). Wenn die Auftrefffläche des Polarisationsumschaltelements 112 von der Seite der Lichtquelleneinheit 111 betrachtet wird, ist die erste Polarisationsrichtung eine Richtung, die gegenüber der vertikalen Richtung um 45 Grad im Uhrzeigersinn gedreht ist.
Das Polarisationsumschaltelement 112 ist so angeordnet, dass die Nutenrichtung der Ausrichtungsschicht 12a auf ihrer Auftreffseite die Richtung zum Durchlassen des von der Lichtquelleneinheit 111 emittierten Lichtstrahls mit der ersten Polarisationsrichtung wird.
Wenn die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist, ändert sich die Polarisationsrichtung nicht, wie in 4(B) gezeigt ist. Somit tritt ein Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung (5(A)) aus dem Polarisationsumschaltelement 112 aus.
Wenn keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist, ändert sich die Polarisationsrichtung um 90 Grad, wie in 4(A) gezeigt ist. Somit tritt ein Lichtstrahl mit der zweiten Polarisationsrichtung (5(B)) aus dem Polarisationsumschaltelement 112 aus.
<Konfiguration der Abtasteinheit>
Die Abtasteinheit 113 ist beispielsweise mit einem MEMS(elektromechanisches Mikrosystem)-Spiegel oder einem Galvanometerspiegel gebildet. Der Lichtstrahl, der durch das Polarisationsumschaltelement 112 hindurchgegangen ist, tritt in die Abtasteinheit 113 ein. Die Abtasteinheit 113 tastet den eintretenden Lichtstrahl zweidimensional auf den Schirm 114 ab und erzeugt hierdurch das Bild. Der Lichtstrahl zum Erzeugen des Bilds (der auf dem Schirm 114 abgetastete Lichtstrahl) wird als Bildlicht bezeichnet.
3 ist ein schematisches Diagramm, das eine Grundkonfiguration in einem Fall, in welchem die Abtasteinheit 113 mit einem MEMS-Spiegel gebildet ist, zeigt. In der Abtasteinheit 113 (MEMS-Spiegel) ist ein Abtastspiegel 113a mit einer reflektierenden Oberfläche so angeordnet, dass er um zwei Achsen als zentrale Achsen (Drehachsen) drehbar ist. Die beiden Achsen sind beispielsweise eine Drehachse in der horizontalen Richtung (X-Achse) und eine Drehachse in der vertikalen Richtung (Y-Achse).
Der Lichtstrahl wird in der horizontalen Richtung durch Drehen des Abtastspiegels 113a um die Drehachse in der vertikalen Richtung (Y-Achse) abgetastet. Weiterhin wird der Lichtstrahl in der vertikalen Richtung durch Drehen des Abtastspiegels 113a um die Drehachse in der horizontalen Richtung (X-Achse) abgetastet. Durch diese Operationen führt die Abtasteinheit 113 eine Rasterabtastung in die axialen Richtungen durch. Die "Rasterabtastung" ist ein Verfahren zum Darstellen eines Bilds durch Zeichnen einer horizontalen Abtastlinie auf einem Schirm einer Anzeigevorrichtung und aufeinanderfolgendes Verschieben der Abtastung in der vertikalen Richtung.
Die Steuereinheit 150 sendet ein Lasertreibersignal zu der Lichtquelleneinheit 111 auf der Grundlage von anzuzeigenden Bildsignaldaten. Weiterhin sendet die Steuereinheit 150 ein MEMS-Treibersignal synchron mit dem Lasertreibersignal zu der Abtasteinheit 113.
Der Schirm 114 ist ein Schirm vom Durchlasstyp. Der Lichtstrahl wird zweidimensional auf einer Oberfläche des Schirms 114 abgetastet, und hierdurch wird das Bild angezeigt. Eine Größe des Schirms 114 beträgt beispielsweise 6 Zoll (diagonale Abmessung).
Der Schirm 114 ist nicht auf den Durchlasstyp beschränkt; der Schirm 114 kann auch der Reflexionstyp sein. Weiterhin können die Bildsignaldaten entweder durch die Steuereinheit 150 selbst oder durch eine andere Vorrichtung wie eine Steuereinheit des Fahrzeugs oder ein Navigationssystem erzeugt werden.
Ein Zustand, in welchem der Abtastspiegel 113a in einer zentralen Position in einer Drehrichtung um die Drehachse in der horizontalen Richtung und in einer zentralen Position in einer Drehrichtung um die Drehachse in der vertikalen Richtung ist, wird als eine Bezugsposition des Abtastspiegels 113a definiert. In dem Zustand, in welchem der Abtastspiegel 113a in der Bezugsposition (zentralen Position) ist, ist der Pfad des zentralen Strahls des aus dem Abtastspiegel 113a auftauchenden Lichtstrahls als eine optische Bezugsachse Ax definiert. Die optische Bezugsachse Ax geht durch die zentrale Position des Schirms 114 in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung hindurch.
<Konfiguration der optischen Pfadeinheit>
Gemäß 1(A) tritt der Lichtstrahl, der durch den Schirm 114 hindurchgegangen ist, in die optische Pfadeinheit 120 ein. Der Lichtstrahl, der durch den Schirm 114 hindurchgegangen ist, ist das Bildlicht.
Die optische Pfadeinheit 120 enthält einen ersten optischen Pfad 210 und einen zweiten optischen Pfad 220 entsprechend den Polarisationsrichtungen des eintretenden Lichtstrahls. Die Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls wurde durch das Polarisationsumschaltelement 112 gesteuert. Der erste optische Pfad 210 und der zweite optische Pfad 220 unterscheiden sich hinsichtlich der optischen Pfadlänge voneinander. Das heißt, die optische Pfadlänge des ersten optischen Pfads 210 unterscheidet sich von der optischen Pfadlänge des zweiten optischen Pfads 220.
Die optische Pfadeinheit 120 gibt den Lichtstrahl, der durch den ersten optischen Pfad 210 oder den zweiten optischen Pfad 220 hindurchgegangen ist, zu dem Vergrößerungsspiegel 120 hin aus. Eine Konfiguration der optischen Pfadeinheit 120 wird später beschrieben.
<Konfiguration des verstärkenden Spiegels>
Der verstärkende Spiegel 130 hat eine reflektierende Oberfläche mit beispielsweise einer negativen Vergrößerungskraft (konkave Oberfläche). Der verstärkende Spiegel 130 projiziert das aus der optischen Pfadeinheit 120 auftauchende Bildlicht zu einer Windschutzscheibe 300 hin. Demgemäß wird ein erstes virtuelles Bild 410 oder ein zweites virtuelles Bild 420 in einem vergrößerten Zustand vor der Windschutzscheibe 300 bei Betrachtung von einem Fahrer (Beobachter) aus angezeigt.
Der Fahrer sieht das durch den Vergrößerungsspiegel 130 projizierte Bild in einem Zustand der Überlagerung auf eine Szene vor der Windschutzscheibe 300. Somit kann der Fahrer ein Bild sehen, in welchem das erste virtuelle Bild 410 der Szene vor der Windschutzscheibe 300 überlager ist. Alternativ kann der Fahrer ein Bild sehen, in welchem das zweite virtuelle Bild 420 der Szene vor der Windschutzscheibe 300 überlagert ist.
Die reflektierende Oberfläche des Vergrößerungsspiegels 130 ist als eine Freiform-Oberfläche gebildet, um eine Bildverzerrung zu korrigieren, die beispielsweise durch die Krümmung der Windschutzscheibe 300 bewirkt wird.
<Anzeigeabstand des virtuellen Bilds>
Wie in 1(B) gezeigt ist, ist ein Abstand von einer Position "a" des Schirms 114 bis zu einer Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130 als Lab dargestellt. Weiterhin ist ein Abstand von einer Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130 zu einer Position "v" des virtuellen Bilds über die Windschutzscheibe 300 (Position "c") als Lbv dargestellt. In 1(B) ist der Abstand Lbv durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Die Position "v" des virtuellen Bilds ist eine Position "e" des ersten virtuellen Bilds 410 oder eine Position "f" des zweiten virtuellen Bilds 420.
Ein Fokalabstand des Vergrößerungsspiegels 130 wird als F dargestellt. In diesem Fall gilt gemäß einer Linsenabbildungsformel der folgende Ausdruck (1): 1/Lab – 1/Lbv = 1/F (1)
Durch Erweitern des Ausdrucks (1) wird der folgende Ausdruck (2) erhalten: Lbv = 1/(1/Lab – 1/F) (2)
Ein Abstand von der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130 zu der Position "c" der Windschutzscheibe 300 wird als Lbc dargestellt. Ein Abstand von der Position "c" der Windschutzscheibe 300 zu einer Position "d" der Augen 500 des Fahrers wird als Lcd dargestellt. Ein Abstand von der Position "d" der Augen 500 des Fahrers zu der Position "v" des virtuellen Bilds (d.h. der Position "e" des ersten virtuellen Bilds 410 oder der Position "f" des zweiten virtuellen Bilds 420) wird als Ldv dargestellt.
Ein Abstand Lcv von der Position c der Windschutzscheibe 300 zu der Position v des virtuellen Bilds kann als Ldv – Lcd dargestellt werden, und auch als Lbv – Lbc. Somit gilt der folgende Ausdruck (3): Ldv – Lcd = Lbv – Lbc (3)
Durch Umordnen des vorstehenden Ausdrucks (3) als Ldv = Lbv – Lbc + Lcd und Einsetzen des vorgenannten Ausdrucks (2) in diesen Eindruck wird der folgende Ausdruck (4) erhalten: Ldv = 1/(1/Lab – 1/F) – Lbc + Lcd (4)
Es wird beispielsweise angenommen, dass der Abstand Lbc gleich 250 mm ist. Der Abstand Lbc ist der Abstand von der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130 zu der Position "c" der Windschutzscheibe 300. Der Abstand Lcd wird als 850 mm angenommen. Der Abstand Lcd ist der Abstand von der Position "c" der Windschutzscheibe 300 zu der Position "d" der Augen 500 des Fahrers. Der Kokalabstand F des Vergrößerungsspiegels 130 wird als 600 mm angenommen.
In einem Fall unter diesen Bedingungen wird eine Beziehung zwischen dem Abstand Lab und dem Abstand Ldv ausgedrückt als die in 6 gezeigte Kennlinie. Der Abstand Lab ist der Abstand von der Position "a" des Schirms 114 zu der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130. Der Abstand Ldv ist der Abstand von der Position "d" der Augen 500 des Fahrers zu dem virtuellen Bild.
6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Abstand Lab von dem Schirm 114 zu dem Vergrößerungsspiegel 130 und dem Abstand Ldv von den Augen 500 des Fahrers zu dem virtuellen Bild in der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder zeigt. Die horizontale Achse stellt den Abstand Lab (mm) dar. In 6 ist der Wert des Abstands Lab auf der linken Seite kleiner. Die vertikale Achse stellt den Abstand Ldv (m) dar. In 6 ist der Wert des Abstands Ldv auf der unteren Seite kleiner.
Wie in 6 gezeigt ist, nimmt der Abstand Ldv zu, wenn sich der Abstand Lab dem Fokalabstand F (600 mm) annähert. Weiterhin nimmt, wenn der Abstand Lab sich dem Fokalabstand F (600 mm) annähert, das Verhältnis der Änderung des Abstands Ldv zu der Änderung des Abstands Lab stark zu. Der Abstand Lab ist der Abstand von der Position "a" des Schirms 114 zu der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130. Der Abstand Ldv ist der Abstand von der Position "d" der Augen 500 des Fahrers zu dem virtuellen Bild.
Im Allgemeinen wird, wenn der Fahrer das Fahrzeug in einem städtischen Bereich oder dergleichen mit normaler Geschwindigkeit fährt, berücksichtigt, dass der Fahrer eine Position beobachtet, die relativ nahe von der Position der Augen 500 des Fahrers entfernt ist (Position angenähert 4–10 m voraus). Hier bedeutet die normale Geschwindigkeit beispielsweise angenähert 50–60 km/h. In Fällen, in denen eine Position, an der das virtuelle Bild zu Zeiten des normalen Fahrens angezeigt wird, auf beispielsweise 2 m gesetzt ist, was kürzer als der Abstand zu der Position, die der Fahrer beobachtet, ist, wird durch Setzen des Abstands Ldv auf 2 m in der Kennlinie nach 6 ein Abstand Lab angenähert 420 mm. Der Abstand Ldv ist der Abstand von der Position "d" der Augen 500 des Fahrers zu dem virtuellen Bild. Der Abstand Lab ist der Abstand von der Position "a" des Schirms 114 zu der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130.
Demgegenüber wird, wenn der Fahrer das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit auf einer Autobahn oder dergleichen fährt, berücksichtigt, dass der Fahrer eine Position beobachtet, die von den Augen 500 des Fahrers weiter entfernt ist (Position angenähert 30–50 m voraus). Hier bedeutet die hohe Geschwindigkeit beispielsweise 80 km/h oder höher. In Fällen, wenn die Position, an der das virtuelle Bild zu Zeiten des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit angezeigt wird, auf beispielsweise 20 m gesetzt wird, welche kürzer als der Abstand zu der Position, die der Fahrer beobachtet, ist, wird durch Setzen des Abstands Ldv auf 20 m in 6 der Abstand Lab angenähert 582 mm. Der Abstand Ldv ist der Abstand von der Position "d" der Augen 500 des Fahrers zu dem virtuellen Bild. Der Abstand Lab ist der Abstand von der Position "a" des Schirms 114 zu der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130.
Somit wird in dem ersten Ausführungsbeispiel der Abstand Lab gemäß dem Fahrzustand (beispielsweise der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs) umgeschaltet. Demgemäß wird ein Abstand von dem Beobachter zu der Position, an der das virtuelle Bild angezeigt wird (als Anzeigeabstand bezeichnet) zwischen einem ersten Abstand 411 und einem zweiten Abstand 421, die in 1(A) gezeigt sind, umgeschaltet. Der Abstand Lab ist der Abstand von der Position "a" des Schirms 114 zu der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130.
Der Abstand Lcd wird meistens durch Spezifikationen wie die Anordnung eines Sitzes 601 (siehe 8) bestimmt. Der Abstand Lbc wird meistens durch Spezifikationen wie eine Positionsbeziehung zwischen dem Armaturenbrett 610 (siehe 8) und der Windschutzscheibe 300 bestimmt. In den Spezifikationen von gewöhnlichen Fahrzeugen liegen die Abstände Lbc, Lcd, Ldv und so weiter grob bei den vorgenannten Werten. Der Abstand Lcd ist der Abstand von der Position "c" der Windschutzscheibe 300 zu der Position "d" der Augen 500 des Fahrers. Der Abstand Lbc ist der Abstand von der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130 zu der Position "c" der Windschutzscheibe 300.
Ein Vergrößerungsverhältnis M des Vergrößerungsspeigels 130 wird durch Lbv/Lab ausgedrückt. Eine Größe des virtuellen Bilds ist das Produkt aus der Größe des Schirms 114 und dem Vergrößerungsverhältnis M.
In einem Fall, in welchem die Abmessung des Schirms 114 beispielsweise 6 Zoll beträgt, beträgt die Größe (diagonale Abmessung) des Bilds (virtuelles Bild), das an der Position "e" in dem Abstand 2 m (erster Abstand 411) angezeigt wird, beispielsweise 20 Zoll. Die Größe des Bilds (virtuelles Bild), das an der Position "f" in dem Abstand 20 m (zweiter Abstand 421) angezeigt wird, beträgt beispielsweise 200 Zoll. In beiden Fällen beträgt die ersichtliche Größe des Bilds (virtuellen Bilds), das von dem Fahrer betrachtet wird, beispielsweise 10 Zoll. Eine Größe einer Bildfläche wird durch einen numerischen Wert der Länge der diagonalen Linien in Einheiten von Zoll dargestellt. Der numerische Wert wird als eine Zollzahl bezeichnet. Hier wird die Größe des virtuellen Bilds durch die Zollzahl dargestellt.
Hier wird angenommen, dass der Fokalabstand F des Vergrößerungsspiegels 130 60 mm beträgt. Wenn sich jedoch der Fokalabstand F des Vergrößerungsspiegels 130 ändert, ändert sich auch die Beziehung zwischen dem Abstand Lab und dem Abstand Ldv. Der Abstand Lab ist der Abstand von der Position "a" des Schirms 114 zu der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130. Der Abstand Ldv ist der Abstand von der Position "d" der Augen 500 des Fahrers zu der Position "v" des virtuellen Bilds.
Spezifisch verschiebt sich, wenn der Fokalabstand F des Vergrößerungsspiegels 130 abnimmt, die in 6 gezeigte Kurve nach links. Mit anderen Worten, die Kurve verschiebt sich in einer Richtung der Abnahme eines Werts des Abstand Lab.
Somit kann, wenn der Fokalabstand F kürzer gesetzt wird, der Abstand Ldv länger gesetzt werden, selbst wenn der Abstand Lab kürzer gesetzt wird. Der Abstand Lab ist der Abstand von der Position "a" des Schirms 114 zu der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130. Der Abstand Ldv ist der Abstand von der Position "d" der Augen 500 des Fahrers zu dem virtuellen Bild.
<Konfiguration der optischen Pfadeinheit>
Als Nächstes wird ein konkrete Konfiguration der optischen Pfadeinheit 120 zum Umschalten des Abstands Lab beschrieben. Der Abstand Lab ist der Abstand von der Position "a" des Schirms 114 zu der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130.
Wie in 1(A) gezeigt ist, enthält die optische Pfadeinheit 120 den ersten Polarisationsspiegel 121, den zweiten Polarisationsspiegel 122, den ersten Reflexionsspiegel 123 und den zweiten Reflexionsspiegel 124.
Der erste Polarisationsspiegel 121 (erster polarisierter Strahlenteiler) ist an einer Position angeordnet, an der der Lichtstrahl (Bildlicht), der durch den Schirm 114 hindurchgegangen ist, auftrifft. Das heißt, der Lichtstrahl (Bildlicht), der durch den Schirm 114 hindurchgegangen ist, trifft auf den ersten Polarisationsspiegel 121 (erster polarisierter Strahlenteiler). Genauer gesagt, eine zentrale Position (zentrale Position in der horizontalen Richtung und in der vertikalen Richtung) des ersten Polarisationsspiegels 121 ist auf der vorgenannten optischen Bezugsachse Ax.
Der erste Polarisationsspiegel 121 ist ein polarisierter Strahlenteiler, der den eintretenden Lichtstrahl gemäß seiner Polarisationsrichtung reflektiert oder durchlässt. Hier lässt der erste Polarisationsspiegel 121 einen Lichtstrahl mit der in 5(B) gezeigten zweiten Polarisationsrichtung durch. Der erste Polarisationsspiegel 121 reflektiert einen Lichtstrahl mit der in 5(A) gezeigten ersten Polarisationsrichtung.
In 1(A) reflektiert der erste Polarisationsspiegel 121 den Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung beispielsweise abwärts mit einem Winkel von 90 Grad. Hier bedeutet der "Winkel" einen Winkel, der durch Summieren eines Auftreffwinkels und eines Reflexionswinkels des Lichtstrahls erhalten wird.
Der erste Polarisationsspiegel 121 ist nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt; der erste Polarisationsspiegel 121 kann konfiguriert sein zum Durchlassen des Lichtstrahls mit der in 5(A) gezeigten ersten Polarisationsrichtung und zum Reflektieren des Lichtstrahls mit der in 5(B) gezeigten zweiten Polarisationsrichtung.
Der zweite Polarisationsspiegel 122 (zweiter polarisierter Strahlenteiler) ist an einer Position angeordnet, an der der Lichtstrahl, der durch den ersten Polarisationsspiegel 121 hindurchgegangen ist, auftrifft. Der zweite Polarisationsspiegel 122 (zweiter polarisierter Strahlenteiler) ist an einer Position in einem Abstand L1 von dem ersten Polarisationsspiegel 121 angeordnet.
Genauer gesagt, eine zentrale Position des zweiten Polarisationsspiegels 122 in der horizontalen Richtung und in der vertikalen Richtung ist auf der vorgenannten optischen Bezugsachse Ax des Abtastspiegels 113a. Eine Länge der optischen Bezugsachse Ax von dem ersten Polarisationsspiegel 121 zu dem zweiten Polarisationsspiegel 122 ist der Abstand L1.
Wie der erste Polarisationsspiegel 121 ist der zweite Polarisationsspiegel 122 der polarisierte Strahlenteiler, der den eintretenden Lichtstrahl gemäß seiner Polarisationsrichtung reflektiert oder durchlässt. Hier lässt der zweite Polarisationsspiegel 122 einen Lichtstrahl mit der zweiten Polarisationsrichtung durch. Das heißt, der zweite Polarisationsspiegel 122 lässt den Lichtstrahl durch, der durch den ersten Polarisationsspiegel 121 hindurchgegangen ist. Der zweite Polarisationsspiegel 122 reflektiert einen Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung um den Reflexionswinkel von 90 Grad. Das heißt, der zweite Polarisationsspiegel 122 reflektiert den Lichtstrahl, der aufeinanderfolgend von dem ersten Polarisationsspiegel 121, dem ersten Reflexionsspiegel 123 und dem zweiten Reflexionsspiegel 124 reflektiert wurde, um den Reflexionswinkel von 90 Grad.
Der erste Reflexionsspiegel 123 ist an einer Position angeordnet, an der der durch den ersten Polarisationsspiegel 121 reflektierte Lichtstrahl auftrifft. Der erste Reflexionsspiegel 123 ist an einer Position in einem Abstand L2 von dem ersten Polarisationsspiegel 121 angeordnet.
Genauer gesagt, eine zentrale Position (zentrale Position in der horizontalen Richtung und in der vertikalen Richtung) des ersten Reflexionsspiegels 123 ist auf einer Achse, die durch die zentrale Position des ersten Polarisationsspiegels 121 hindurchgeht, und ist orthogonal zu der optischen Bezugsachse Ax. Eine Länge der zu der optischen Bezugsachse Ax orthogonalen Achse von dem ersten Polarisationsspiegel 121 zu dem ersten Reflexionsspiegel 123 ist der Abstand L2.
Der erste Reflexionsspiegel 123 ist ein Totalreflexionsspiegel, der den eintretenden Lichtstrahl um einen Winkel von beispielsweise 90 Grad reflektiert. Hier ist eine Fortbewegungsrichtung des von dem ersten Reflexionsspiegel 123 reflektierten Lichtstrahls parallel zu der Fortbewegungsrichtung des Lichtstrahls, der durch den ersten Polarisationsspiegel 121 hindurchgegangen ist.
Der zweiten Reflexionsspiegel 124 ist an einer Position, an der der von dem ersten Reflexionsspiegel 123 reflektierte Lichtstrahl auftrifft, angeordnet. Das heißt, der von dem ersten Reflexionsspiegel 123 reflektierte Lichtstrahl trifft auf den zweiten Reflexionsspiegel 124 auf. Genauer gesagt, eine zentrale Position (zentrale Position in der horizontalen Richtung und in der vertikalen Richtung) des zweiten Reflexionsspiegels 124 ist auf einer Achse, die durch die zentrale Position des ersten Reflexionsspiegels 123 hindurchgeht, und ist parallel zu der optischen Bezugsachse Ax.
Ein Abstand von dem ersten Reflexionsspiegel 123 zu dem zweiten Reflexionsspiegel 124 ist gleich dem Abstand L1 von dem ersten Polarisationsspiegel 121 zu dem zweiten Polarisationsspiegel 122. Somit ist eine Länge der optischen Bezugsachse Ax von dem ersten Reflexionsspiegel 123 zu dem zweiten Reflexionsspiegel 124 der Abstand L1.
Wie der erste Reflexionsspiegel 123 ist der zweite Reflexionsspiegel 124 ein Totalreflexionsspiegel, der den eintretenden Lichtstrahl um einen Winkel von beispielsweise 40 Grad reflektiert.
Der zweite Reflexionsspiegel 124 ist so angeordnet, dass der von dem zweiten Reflexionsspiegel 124 reflektierte Lichtstrahl auf den zweiten Polarisationsspiegel 122 auftrifft. Das heißt, der von dem zweiten Reflexionsspiegel 124 reflektierte Lichtstrahl trifft auf den zweiten Polarisationsspiegel 122 auf. Genauer gesagt, die zentrale Position (zentrale Position in der horizontalen Richtung und in der vertikalen Richtung) des zweiten Reflexionsspiegels 124 ist auf einer Achse, die durch die zentrale Position des zweiten Reflexionsspiegels 124 hindurchgeht, und ist orthogonal zu der optischen Bezugsachse Ax.
Ein Abstand von dem zweiten Reflexionsspiegel 124 zu dem zweiten Polarisationsspiegel 122 ist gleich dem Abstand L2 von dem ersten Polarisationsspiegel 121 zu dem zweiten Reflexionsspiegel 123. Somit ist die Länge der zu der optischen Bezugsachse Ax orthogonalen Achse von dem zweiten Reflexionsspiegel 124 zu dem zweiten Polarisationsspiegel 122 der Abstand L2.
Mit dieser Konfiguration wird der Lichtstrahl mit der zweiten Polarisationsrichtung (5(B)) durch den ersten Polarisationsspiegel 121 hindurchgelassen, wird auch durch den zweiten Polarisationsspiegel 122 hindurchgelassen und trifft auf den Vergrößerungsspiegel 130. Der optische Pfad des Lichtstrahls, der durch den ersten Polarisationsspiegel 121 und den zweiten Polarisationsspiegel 122 wie vorstehend hindurchgelassen wird, wird als der erste optische Pfad 210 definiert.
Demgegenüber wird der Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung (5(A)) durch den ersten Polarisationsspiegel 121 reflektiert. Der von dem ersten Polarisationsspiegel 121 reflektierte Lichtstrahl wird weiterhin durch den ersten Reflexionsspiegel 123 und den zweiten Reflexionsspiegel 124 reflektiert und trifft auf den zweiten Polarisationsspiegel 122. Weiterhin wird der Lichtstrahl, der durch den Reflexionsspiegel 124 reflektiert wird und auf den zweiten Polarisationsspiegel 122 trifft, auch durch den zweiten Polarisationsspiegel 122 reflektiert und trifft auf den Vergrößerungsspiegel 130.
Der optische Pfad des Lichtstrahls, der wie vorstehend aufeinanderfolgend durch den ersten Polarisationsspiegel 121, den ersten Reflexionsspiegel 123, den zweiten Reflexionsspiegel 124 und den zweiten Polarisationsspiegel 122 reflektiert wird, als der zweite optische Pfad 220 definiert. Die optische Pfadlänge des zweiten optischen Pfads 220 ist länger als die des ersten optischen Pfads 210 durch den Abstand L2 × 2.
Beispielsweise wird in den Fällen, in denen der Abstand Lab wie vorstehend zwischen 420 mm und 582 mm umgeschaltet wird, der Abstand L2 auf der Grundlage der Berechnung: Abstand L2 × 2 = 582 mm – 420 mm (= 162 mm) auf angenähert 81 mm gesetzt. Der Abstand L1 kann frei gesetzt werden, solang wie er innerhalb 420 mm ist. Der Abstand Lab ist der Abstand von der Position "a" des Schirms 114 zu der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130.
<Arbeitsweise der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder>
7(A) ist ein Diagramm, das den optischen Pfad von dem Schirm 114 zu dem Vergrößerungsspiegel 130 zeigt, wenn keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 gelegt ist. 7(B) ist ein Diagramm, das den optischen Pfad von dem Schirm 114 zu dem Vergrößerungsspiegel 130 zeigt, wenn die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 gelegt ist. In den 7(A) und 7(B) wird das Bündel von Lichtstrahlen nach dem Schirm 114 durch Schraffur angezeigt.
Wenn keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 gelegt ist, taucht der Lichtstrahl mit der zweiten Polarisationsrichtung (5(B)) aus dem Polarisationsumschaltelement 112 auf. Dann tritt der Lichtstrahl mit der zweiten Polarisationsrichtung in die optische Pfadeinheit 120 ein. Wie in 7(A) gezeigt ist, wird der Lichtstrahl mit der zweiten Polarisationsrichtung durch den ersten Polarisationsspiegel 121 hindurchgelassen und bewegt sich dann in den ersten optischen Pfad 210. Dann wird der Lichtstrahl mit der zweiten Polarisationsrichtung durch den zweiten Polarisationsspiegel 122 hindurchgelassen. Der Lichtstrahl, der durch den zweiten Polarisationsspiegel 122 hindurchgelassen wurde, trifft auf den Vergrößerungsspiegel 130 auf.
Demgegenüber taucht, wenn die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist, der Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung (5(A)) aus dem Polarisationsumschaltelement 112 auf. Dann tritt der Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung in die optische Pfadeinheit 120 ein. Wie in 7(B) gezeigt ist, wird der Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung durch den ersten Polarisationsspiegel 121 reflektiert und bewegt sich dann in den zweiten optischen Pfad 220. Genauer gesagt, der Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung wird aufeinanderfolgend durch den ersten Reflexionsspiegel 121 und den zweiten Reflexionsspiegel 124 reflektiert und trifft dann auf den zweiten Polarisationsspiegel 122 auf. Dann wird der Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung durch den zweiten Polarisationsspiegel 122 reflektiert. Der von dem zweiten Polarisationsspiegel 122 reflektierte Lichtstrahl trifft auf den Vergrößerungsspiegel 130 auf.
Die optische Pfadlänge des zweiten optischen Pfads 220 ist länger als die des ersten optischen Pfads 210 um den Abstand L2 × 2, wie vorstehend beschrieben ist. Somit nimmt in dem Fall, in welchem die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist, der Abstand Lab auch um den Abstand L2 × 2 zu im Vergleich zu dem Fall, in welchem keine Spannung angelegt ist. Der Abstand Lab ist ein Fortpflanzungsabstand des Lichtstrahls von der Position "a" des Schirms 114 zu der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130.
Daher wird, wenn keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist, das auf dem Schirm 114 erzeugte Bild als das virtuelle Bild (erstes virtuelles Bild 410) in dem ersten Abstand 411 (Position "e") nahe der Augen 500 des Fahrers angezeigt. Demgegenüber wird, wenn die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist, das auf dem Schirm 114 erzeugte Bild als das virtuelle Bild (zweites virtuelles Bild 420) in dem zweiten Abstand 421 (Position "f") von den Augen 500 des Fahrers entfernt angezeigt.
Das erste virtuelle Bild 410 wird mit Licht gebildet, das die Polarisationseigenschaft der ersten Polarisationsrichtung (5(A)) hat. Das zweite virtuelle Bild 420 wird mit Licht gebildet, das die Polarisationseigenschaft der zweiten Polarisationsrichtung (5(B)) hat. Wie in den 5(A) und 5(B) gezeigt ist, sind sowohl die erste Polarisationsrichtung als auch die zweite Polarisationsrichtung mit Bezug auf die horizontale Richtung und die vertikale Richtung geneigt. Daher hat, selbst wenn der Fahrer eine polarisierte Sonnenbrille trägt, dieser kein Problem bei der visuellen Erkennung des virtuellen Bilds.
Dies ergibt sich daraus, dass die polarisierte Sonnenbrille konfiguriert ist zum Unterbrechen von Licht, das eine Polarisationsrichtung in der horizontalen Richtung hat, um reflektiertes Licht der Sonnenstrahlen oder dergleichen zu unterbrechen. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Polarisationsrichtung des das erste virtuelle Bild 410 (erste Polarisationsrichtung) bildenden Lichts und die Polarisationsrichtung des das zweite virtuelle Bild 420 (zweite Polarisationsrichtung) bildenden Lichts mit Bezug auf die horizontale Richtung geneigt, wie vorstehend erwähnt ist. Somit sind, selbst wenn sie durch eine polarisierte Sonnenbrille betrachtet werden, das erste virtuelle Bild 410 und das zweite virtuelle Bild 420 visuell erkennbar, obgleich die Lichtmenge um die Hälfte abnimmt.
Es ist üblich für den ersten Polarisationsspiegel 121 und den zweiten Polarisationsspiegel 122, die Eigenschaften des Durchlassens von p-polarisiertem Licht und des Reflektierens von s-polarisiertem Licht zu haben.
Somit geht in Fällen, in denen die Polarisationsrichtung des in die optische Pfadeinheit 120 eintretenden Lichtstrahls die p-Polarisation ist, der in die optische Pfadeinheit 120 eintretende Lichtstrahl durch den ersten optischen Pfad 210 hindurch. Mit anderen Worten, der in die optische Pfadeinheit 120 eintretende Lichtstrahl wird von dem ersten Polarisationsspiegel 121 und dem zweiten Polarisationsspiegel 122 durchgelassen. Der erste optische Pfad 210 ist der durch den ersten Polarisationsspiegel 121 und den zweiten Reflexionsspiegel 124 hindurchgehende optische Pfad.
Demgegenüber geht in den Fällen, in denen die Polarisationsrichtung des in die optische Pfadeinheit 120 eintretenden Lichtstrahls die s-Polarisation ist, der in die optische Pfadeinheit 120 eintretende Lichtstrahl durch den zweiten optischen Pfad 220 hindurch. Mit anderen Worten, der in die optische Pfadeinheit 120 eintretende Lichtstrahl wird durch den zweiten Polarisationsspiegel 121 und den zweiten Polarisationsspiegel 122 reflektiert. Der zweite optische Pfad 220 ist der optische Pfad des Lichtstrahls, der aufeinanderfolgend durch den ersten Polarisationsspiegel 121, den ersten Reflexionsspiegel 123, den zweiten Reflexionsspiegel 124 und den zweiten Polarisationsspiegel 122 reflektiert wird.
Demgemäß wird in den Fällen, in denen die Polarisationsrichtung des in die optische Pfadeinheit 120 eintretenden Lichtstrahls die p-Polarisation ist, das virtuelle Bild 410 an der Position "e" angezeigt. Demgegenüber wird in den Fällen, in denen die Polarisationsrichtung des in die optische Pfadeinheit 120 eintretenden Lichtstrahls die s-Polarisation ist, das virtuelle Bild 420 an der Position "f" angezeigt.
<Beispiel für die Umschaltsteuerung des Anzeigeabstand des virtuellen Bilds>
In dem ersten Ausführungsbeispiel steuert die Steuereinheit 150 der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder die an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegte Spannung, und schaltet hierdurch die Position, an der das virtuelle Bild angezeigt wird, zwischen den Positionen "e" und "f" um.
8 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Beispiels für die Umschaltsteuerung des Anzeigeabstands des virtuellen Bilds, die von der Steuereinheit 150 der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder durchgeführt wird. Im Allgemeinen beobachtet der Fahrer Position in der Nähe des Fahrzeugs, wenn die Fahrgeschwindigkeit niedrig ist, und beobachtet entfernte Positionen, wenn die Fahrgeschwindigkeit hoch ist. Somit legt die Steuervorrichtung 150 die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 in einer solchen Situation an, in der der Fahrer entfernte Positionen beobachtet. Dann zeigt die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder das zweite virtuelle Bild 420 mit dem zweiten Abstand 421 (Position "f"), der von dem Fahrer entfernt ist, an.
Eine derartige Situation, in der der Fahrer entfernte Positionen beobachtet, ist ein Fall, in welchem das Fahrzeug beispielsweise auf einer Autobahn und dergleichen fährt. Ob das Fahrzeug 600 auf einer Autobahn fährt oder nicht, kann beispielsweise auf der Grundlage von Informationen über die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder Navigationsinformationen beurteilt werden. Die Navigationsinformationen sind von einem Navigationssystem 630 empfangene Informationen (siehe 9).
Beispielsweise erwirbt in dem in 8 gezeigten Fall die Steuereinheit 150 die Informationen über die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 600 von einem Fahrgeschwindigkeitssensor 620, der in dem Fahrzeug 600 installiert ist.
Wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 600 geringer als ein vorgeschriebener Wert (z.B. 80 km/h) ist, legt die Steuereinheit 150 keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 an. Dann zeigt die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder das erste virtuelle Bild 410 in dem ersten Abstand 411 (Position "e") nahe des Fahrers an.
Demgegenüber legt, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 600 höher als der oder gleich dem vorgeschriebenen Wert (z.B. 80 km/h) ist, die Steuereinheit 150 die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 an. Dann zeigt die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder das zweite virtuelle Bild 420 in dem zweiten Abstand 421 (Position "f") entfernt von dem Fahrer an.
Somit kann durch Anzeige des virtuellen Bilds in dem zweiten Abstand 421 (Position "f") entfernt von dem Fahrer in Situationen, in denen der Fahrer entfernte Positionen beobachtet, die Zeit für die Fokaleinstellung der Augen 500 des Fahrers verkürzt werden und die Sichtbarkeit kann verbessert werden.
9(A) ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines anderen Beispiels für die Umschaltsteuerung des Anzeigeabstands für das virtuelle Bild, die von der Steuereinheit 150 der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder durchgeführt wird.
In dem in 9(A) gezeigten Beispiel erwirbt die Steuereinheit 150 gegenwärtige Ortsinformationen über das Fahrzeug 600 von dem in dem Fahrzeug 600 installierten Navigationssystem 630.
Wenn ein gegenwärtiger Ort des Fahrzeugs 600 auf einer gewöhnlichen Straße ist, legt die Steuereinheit 150 keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 an. Dann zeigt die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder das erste virtuelle Bild 410 in dem ersten Abstand 411 (Position "e") nahe des Fahrers an.
Demgegenüber legt, wenn der gegenwärtige Ort des Fahrzeugs 600 auf einer Autobahn ist, die Steuereinheit 150 die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 an. Dann zeigt die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder das zweite virtuelle Bild 420 in dem zweiten Abstand 421 (Position "f") entfernt von dem Fahrer an.
Für das Fahrzeug 600 ist die Häufigkeit des Fahrens auf einer gewöhnlichen Straße im Allgemeinen größer als die Häufigkeit des Fahrens auf einer Autobahn. Aus diesem Grund ist die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder konfiguriert zum Anzeigen des ersten virtuellen Bilds 410 in dem ersten Abstand 411 nahe des Fahrers in dem Zustand, in welchem keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt wird.
Jedoch ist der Energieverbrauch des Polarisationsumschaltelements 112 extrem niedrig. Daher kann die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder auch so konfiguriert sein, dass sie das erste virtuelle Bild 410 in dem ersten Abstand 411 nahe des Fahrers in einem Zustand anzeigt, in welchem die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt wird, und dass das zweite virtuelle Bild 420 in dem zweiten Abstand 421 entfernt von dem Fahrer in dem Zustand angezeigt wird, in welchem keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt wird.
Hier ist die Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder konfiguriert zum Anzeigen des virtuellen Bilds in dem zweiten Abstand 421 entfernt von dem Fahrer, wenn das Fahrzeug 600 mit hoher Geschwindigkeit fährt. Jedoch ist die Anzeigevorrichtung für virtuelle nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt.
Beispielsweise kann in Fällen, in denen ein Pfeil, der die Richtung einer Rechtsabbiegung oder einer Linksabbiegung an einer Kreuzung oder dergleichen anzeigt, angezeigt wird, der Anzeigeabstand für das virtuelle Bild gemäß einem Abstand von dem gegenwärtigen Ort des Fahrzeugs 600 zu einer Zielkreuzung umgeschaltet werden. Der die Richtung anzeigende Pfeil wird als ein "Richtungsanzeigepfeil" bezeichnet.
In diesem Fall erwirbt die Steuereinheit 150 Informationen über den gegenwärtigen Ort des Fahrzeugs 600 und Positionsinformationen über die Kreuzung, für die das Navigationssystem 630 (9(A)) beispielsweise plant, dass das Fahrzeug 600 eine Rechtsabbiegung oder eine Linksabbiegung durchführt.
Wenn der Abstand von dem gegenwärtigen Ort des Fahrzeugs 600 zu der Kreuzung größer als ein oder gleich einem vorgeschriebenen Abstand ist, zeigt die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder den Richtungsanzeigepfeil in dem zweiten Abstand 421 (Position "f") entfernt von dem Fahrer an. Demgegenüber zeigt, wenn der Abstand von dem gegenwärtigen Ort des Fahrzeugs 600 zu der Kreuzung kleiner als der vorgeschriebene Abstand ist, die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder den Richtungsanzeigepfeil in dem ersten Abstand 411 (Position "e") nahe des Fahrers an.
Je näher die Kreuzung, für die eine Rechtsabbiegung oder eine Linksabbiegung des Fahrzeugs 600 geplant ist, kommt, desto größer wird die Möglichkeit, dass der Fahrer eine Position in der Nähe des Fahrzeugs 600 beobachtet. Daher erleichtert das vorstehende Verfahren dem Fahrer eine Erkennung des Richtungsanzeigepfeils.
Weiterhin ist es zusätzlich zu dem Umschalten des Anzeigeabstands des virtuellen Bilds auch möglich, eine Größe eines angezeigten Inhalts zu ändern.
Die 9(B) und 9(C) sind schematische Diagramme, die Anzeigebeispiele für einen Richtungsanzeigepfeil B zeigen. 9(B) ist ein Diagramm, das einen Fall zeigt, in welchem der Abstand von dem gegenwärtigen Ort zu der Kreuzung kurz ist. 9(C) ist ein Diagramm, das einen Fall zeigt, in welchem der Abstand von dem gegenwärtigen Ort zu der Kreuzung groß ist.
Beispielsweise wird, wie in den 9(B) und 9(C) gezeigt ist, der Richtungsanzeigepfeil B größer angezeigt, wenn der Abstand von dem gegenwärtigen Ort zu der Kreuzung abnimmt. Alternativ wird der Richtungsanzeigepfeil B kleiner angezeigt, wenn der Abstand von dem gegenwärtigen Ort zu der Kreuzung zunimmt. Dies kann ermöglichen, dem Fahrer ein Gefühl für den Abstand zu der Kreuzung zu geben.
Fälle, in denen Informationen für eine erhöhte Aufmerksamkeit als ein virtuelles Bild angezeigt werden, werden auch betrachtet. Die Informationen zum Erwecken von Aufmerksamkeit werden auch als Achtungsinformationen oder Warninformationen bezeichnet. Die Informationen zum Erwecken von Aufmerksamkeit sind beispielsweise Informationen über ein Hindernis wie ein gefallenes Objekt, einen Fußgänger oder dergleichen vor dem Fahrzeug. Das Hindernis, der Fußgänger oder dergleichen werden nachfolgend als ein "Achtungsobjekt" bezeichnet.
Es ist auch möglich, den Anzeigeabstand für ein virtuelles Bild gemäß einem Abstand von dem Fahrzeug zu dem Achtungsobjekt umzuschalten. 10 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines anderen Beispiels für die Umschaltsteuerung des Anzeigeabstands für ein virtuelles Bild.
Beispielsweise gibt es, wie in 10 gezeigt ist, Fälle, in denen das Fahrzeug 600 mit einem Vorwärtsüberwachungssystem ausgestattet ist, in welchem eine Vorwärtsüberwachungskamera 640 und eine Bildverarbeitungsvorrichtung 641 kombiniert sind. Die Vorwärtsüberwachungskamera 640 ist eine Kamera, die an dem Fahrzeug 600 befestigt ist und zum Überwachen einer Szene vor dem Fahrzeug 600 dient.
Die Vorwärtsüberwachungskamera 640 erwirbt ein Bild des Bereichs vor dem Fahrzeug 600. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 641 berechnet den Abstand von dem gegenwärtigen Ort des Fahrzeugs 600 zu dem Achtungsobjekt auf der Grundlage des Bilds des Bereichs vor dem Fahrzeug, das von der Vorwärtsüberwachungskamera 640 aufgenommen wird. Die Steuereinheit 150 der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder erwirbt von der Bildverarbeitungsvorrichtung 641 Informationen über den Abstand zu dem Achtungsobjekt.
Wenn der Abstand zu dem Achtungsobjekt größer als ein oder gleich einem vorbestimmten Abstand ist, zeigt die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder Achtungsinformationen wie "vorsichtig fahren" in dem zweiten Abstand 421 (Position "f") entfernt von dem Fahrer an. Demgegenüber zeigt, wenn der Abstand zu dem Achtungsobjekt kleiner als der vorgeschriebene Abstand ist, die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder die Achtungsinformation in dem Abstand 411 (Position "e") nahe des Fahrers an. Hierdurch kann die Wirkung des Erweckens der Aufmerksamkeit des Fahrers vergrößert werden.
<Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels>
Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls durch das Polarisationsumschaltelement 112 umgeschaltet. Durch das Umschalten der Polarisationsrichtung des Lichtstrahls wird die optische Pfadlänge in der optische Pfadeinheit 120 umgeschaltet. Durch das Umschalten der optischen Pfadlänge wird der Anzeigeabstand des virtuellen Bilds umgeschaltet. Der Anzeigeabstand des virtuellen Bilds ist der Abstand von dem Fahrer zu der Position, an der das virtuelle Bild angezeigt wird.
Daher kann der Anzeigeabstand des virtuellen Bilds in einer kurzen Zeit umgeschaltet werden im Vergleich zu der Konfiguration zum Umschalten des Anzeigeabstands für das virtuelle Bild durch Bewegen des Schirms. Weiterhin kann dieses Ausführungsbeispiel zu der Verkleinerung der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder beitragen, da es nicht erforderlich ist, einen Mechanismus zum Bewegen des Schirms vorzusehen.
Das Polarisationsumschaltelement 112 schaltet die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls um, bevor der Lichtstrahl zweidimensional von der Abtasteinheit 113 (z.B. MEMS-Spiegel) abgetastet wird. Demgemäß ist das Bündel von Lichtstrahlen, das in das Polarisationsumschaltelement 112 eintritt, dünn, und somit kann das Polarisationsumschaltelement 112 durch ein Element geringer Größe gebildet sein.
Weiterhin kann die optische Pfadeinheit 120 durch Hinzufügen der optischen Pfadeinheit 120 zu einem optischen Pfad, der in einer allgemeinen Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder vorgesehen ist, realisiert werden. Hier entspricht der optische Pfad, der in einer allgemeinen Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder vorgesehen ist, dem optischen Pfad von dem Schirm 114 zu dem Vergrößerungsspiegel 130 bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Somit kann der Anzeigeabstand für das virtuelle Bild mit der einfachen Vorrichtungskonfiguration umgeschaltet werden. Wie vorstehend erwähnt ist, enthält die optische Pfadeinheit 120 beispielsweise den ersten Polarisationsspiegel 121, den ersten Reflexionsspiegel 123, den zweiten Reflexionsspiegel 124 und den zweiten Polarisationsspiegel 122.
Die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder schaltet den Anzeigeabstand des virtuellen Bilds um auf der Grundlage der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, des Abstands von dem gegenwärtigen Ort des Fahrzeugs zu der Kreuzung, des Abstands von dem Fahrzeug zu dem Achtungsobjekt, oder dergleichen. Demgemäß ist die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder in der Lage, das virtuelle Bild in der Nähe der Position anzuzeigen, die der Fahrer beobachtet. Darüber hinaus kann die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder die Sichtfähigkeit des Fahrers verbessern. Die Kreuzung bedeutet eine Kreuzung, an der eine Rechtsabbiegung oder eine Linksabbiegung des Fahrzeugs geplant ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Polarisationsumschaltelement 112 auf der Auftreffseite (der Seite der Lichtquelleneinheit 111) der Abtasteinheit 113 angeordnet. Jedoch ist die Konfiguration, bei der das Polarisationsumschaltelement 112 zwischen der Lichtquelleneinheit 111 und der optischen Pfadeinheit 120 angeordnet ist, möglich. Beispielsweise kann das Polarisationsumschaltelement 112 zwischen der Abtasteinheit 113 und dem Schirm 114 angeordnet sein. Das Polarisationsumschaltelement 112 kann auch auf der Emissionsseite des Schirms 114 angeordnet sein.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Konfiguration verwendet, bei der der Lichtstrahl durch den ersten optischen Pfad 210 hindurchgeht, wenn keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist und der Lichtstrahl durch den zweiten optischen Pfad 220 hindurchgeht, wenn die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist. Jedoch kann umgekehrt auch die Konfiguration verwendet werden, bei der der Lichtstrahl durch den ersten optischen Pfad 210 hindurchgeht, wenn die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist, und der Lichtstrahl durch den zweiten optischen Pfad 220 hindurchgeht, wenn keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die erste Polarisationsrichtung (5(A)) als eine Polarisationsrichtung gesetzt, die gegenüber der vertikalen Richtung um 45 Grad an einer Auftrefffläche der optischen Pfadeinheit 120 im Uhrzeigersinn gedreht ist, und die zweite Polarisationsrichtung (5(B)) wird als eine Polarisationsrichtung gesetzt, die gegenüber der vertikalen Richtung um 45 Grad an der Auftrefffläche der optischen Pfadeinheit 120 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gedreht ist. Jedoch kann die Beziehung zwischen der ersten Polarisationsrichtung und der zweiten Polarisationsrichtung umgekehrt sein.
<Erste Modifikation der Konfiguration>
11(A) ist ein Diagramm, das eine erste Modifikation der Konfiguration der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder zeigt, wobei ein Halbspiegel 125 anstelle des zweiten Polarisationsspiegels 122 verwendet wird. Der Halbspiegel 125 lässt die Hälfte der Lichtmenge des eintretenden Lichtstrahls durch und reflektiert die andere Hälfte der Lichtmenge des eintreffenden Lichtstrahls ungeachtet der Polarisationsrichtung.
In der in 11(A) gezeigten Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder ist der Halbspiegel 125 an derselben Position wie der zweite Polarisationsspiegel 122 (1(A)) angeordnet. Der Lichtstrahl, der durch den ersten Polarisationsspiegel 121 hindurchgegangen ist, trifft auf den Halbspiegel 125 auf, und die Hälfte der Lichtmenge dieses Lichtstrahls wird durch den Halbspiegel 125 hindurchgelassen und trifft auf den Vergrößerungsspiegel 130 auf.
Demgegenüber wird der von dem ersten Polarisationsspiegel 121 reflektierte Lichtstrahl aufeinanderfolgend von dem ersten Reflexionsspiegel 123 und dem zweiten Reflexionsspiegel 124 reflektiert und trifft auf den Halbspiegel 125 auf. Die Hälfte der Lichtmenge des von dem zweiten Reflexionsspiegel 124 auf den Halbspiegel 125 auftreffenden Lichtstrahls wird von dem Halbspiegel 125 reflektiert und trifft auf den Vergrößerungsspiegel 130 auf.
Der Halbspiegel ist nachteilig gegenüber dem Polarisationsspiegel in Bezug auf den Verwendungswirkungsgrad des Lichts, da die Hälfte der Lichtmenge des eintretenden Lichtstrahls nicht genutzt wird, aber ist vorteilhaft in Bezug auf die geringen Kosten.
Während die Polarisationsrichtung des von der Lichtquelleneinheit 111 ausgegebenen Lichtstrahls (erste Polarisationsrichtung) in dem ersten Ausführungsbeispiel in eine Richtung gesetzt ist, die um 45 Grad mit Bezug auf die vertikale Richtung geneigt ist, kann die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls die vertikale Richtung sein.
<Zweite Modifikation der Konfiguration>
11(B) ist ein Diagramm, das eine zweite Modifikation der Konfiguration der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder zeigt, in der die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls in der vertikalen Richtung ist.
In der in 11(B) gezeigten Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder ist ein optisches Element zum Drehen der Polarisationsrichtung um 90 Grad zwischen dem ersten Polarisationsspiegel 121 und dem Halbspiegel 125 angeordnet. Das optische Element zum Drehen der Polarisationsrichtung um 90 Grad ist beispielsweise eine Halbwellenplatte (λ/2-Platte) 126. Weiterhin ist der erste Polarisationsspiegel 121 so angeordnet, dass er Licht mit einer Polarisationsrichtung in der horizontalen Richtung durchlässt und Licht mit einer Polarisationsrichtung in der vertikalen Richtung reflektiert.
Wenn die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 in der in 11(B) gezeigten Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder angelegt wird, schaltet das Polarisationsumschaltelement 112 die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls (vertikale Richtung) in die horizontale Richtung. Der erste Polarisationsspiegel 121 lässt den Lichtstrahl mit einer Polarisationsrichtung in der horizontalen Richtung durch.
Die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls, der durch den ersten Polarisationsspiegel 121 hindurchgegangen ist, wird durch die Halbwellenplatte 126 in die vertikale Richtung umgeschaltet, und danach trifft der Lichtstrahl auf den Halbspiegel 125 auf. Die Hälfte der Lichtmenge des von der Halbwellenplatte 126 auf den Halbspiegel 125 auftreffenden Lichtstrahls wird durch den Halbspiegel 125 hindurchgelassen und trifft auf den Vergrößerungsspiegel 130 auf.
Wenn keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist, schaltet das Polarisationsumschaltelement 112 die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls nicht um. Daher trifft der Lichtstrahl mit der Polarisationsrichtung in der vertikalen Richtung auf den ersten Polarisationsspiegel 121 auf.
Der Lichtstrahl mit der Polarisationsrichtung in der vertikalen Richtung wird durch den ersten Polarisationsspiegel 121 reflektiert. Dann wird der durch den ersten Polarisationsspiegel 121 reflektierte Lichtstrahl aufeinanderfolgend von dem ersten Polarisationsspiegel 121, dem ersten Reflexionsspiegel 123 und dem zweiten Reflexionsspiegel 124 reflektiert und trifft auf den Halbspiegel 125 auf. Dann wird die Hälfte der Lichtmenge des von dem zweiten Reflexionsspiegel 124 auf den Halbspiegel 125 auftreffenden Lichtstrahls durch den Halbspiegel 125 reflektiert und trifft auf den Vergrößerungsspiegel 130 auf.
Hierdurch ist, wenn das erste virtuelle Bild 410 in dem ersten Abstand 411 (Position "e") nahe des Fahrers gebildet wird, die Polarisationsrichtung des das virtuelle Bild bildenden Lichtstrahls in der vertikalen Richtung. Auch ist, wenn das zweite virtuelle Bild 420 in dem zweiten Abstand 421 (Position "f") entfernt von dem Fahrer gebildet wird, die Polarisationsrichtung des das virtuelle Bild bildenden Lichtstrahls in der vertikalen Richtung. Mit anderen Worten, die Polarisationsrichtung des Lichts des ersten virtuellen Bilds 410 und die Polarisationsrichtung des Lichts des zweiten virtuellen Bilds 420 sind jeweils in der vertikalen Richtung. Daher kann der Fahrer das virtuelle Bild visuell erkennen, selbst wenn der Fahrer die polarisierte Sonnenbrille trägt, die Licht mit einer Polarisationsrichtung in der horizontalen Richtung unterbricht.
Die vorstehende Beschreibung wurde unter Annahme gegeben, dass die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls in der Richtung ist, die um 45 Grad mit Bezug auf die vertikale Richtung in die vertikale Richtung oder in die horizontale Richtung geneigt ist. Jedoch braucht der Winkel der Polarisationsrichtung nicht genau gesetzt zu werden, sondern kann einen Fehler von mehreren Grad haben. Nichtsdestoweniger ist es unter Berücksichtigung des Nutzungswirkungsgrads des Lichts zu der Zeit des Hindurchgehens durch oder des Reflektierens durch jedes optische Element wünschenswert, dass Fehler in relativen Winkeln der Lichtquelleneinheit 111, des Polarisationsumschaltelements 112 und der Polarisationsspiegel 121 und 122, usw. der optischen Pfadeinheit 120 so klein wie möglich sind.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Polarisationsumschaltelement 112 durch ein Flüssigkristallelement gebildet, das die Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls gemäß der Anwesenheit/Abwesenheit (EIN/AUS) der angelegten Spannung umschaltet. Jedoch ist das Polarisationsumschaltelement 112 nicht auf ein Flüssigkristallelement beschränkt, solang es eines ist, das die Polarisationsrichtung des von der Lichtquelleneinheit 111 ausgegebenen Lichtstrahls umschaltet. Beispielsweise ist auch möglich, mechanisch zu ändern, ob eine Halbwellenplatte in dem optischen Pfad angeordnet ist oder nicht. Die Position, an der die Halbwellenplatte angeordnet ist, ist beispielsweise zwischen der Lichtquelleneinheit 111 und der Abtasteinheit 113.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der zweite optische Pfad 220 unterhalb des ersten optischen Pfads 210 angeordnet. Jedoch kann der zweite optische Pfad 220 oberhalb des ersten optischen Pfads 210 angeordnet sein. Weiterhin kann der zweite optische Pfad 220 auf der Rückseite oder der Vorderseite der Papierfläche mit Bezug auf den ersten optischen Pfad 210 angeordnet sein.
Die Konfiguration der optischen Pfadeinheit 120 ist nicht auf die in 1(A) gezeigte Konfiguration beschränkt. Die optische Pfadeinheit 120 kann so konfiguriert sein, dass ein optischer Pfad mit einer verschiedenen optischen Pfadlänge gemäß der Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls ausgewählt werden kann.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Bild auf dem Schirm 114 durch Abtasten der von der Laserquelleneinheit 111 emittierten Lichtstrahlen von drei Farben (Laserstrahlen) mit der Abtasteinheit 113 angezeigt. Jedoch ist die Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt.
Beispielsweise kann ein Bild durch Verwenden einer DLP ((Digital Light Processing: eingetragene Marke) unter Verwendung einer DMD (Digital Mirror Device = digitale Spiegelvorrichtung) und so weiter angezeigt werden. Mit anderen Worten, die DLP kann als die Bilderzeugungseinheit 115 verwendet werden. Die DLP ist ein Bilderzeugungselement, in welchem Mikrospiegel in einem zweidimensionalen Feld angeordnet sind. Das Polarisationsumschaltelement 112 kann an einer Position angeordnet sein, durch die das von der DLP erzeugte Bildlicht so hindurchgeht, dass die Polarisationsrichtung des Bildlichts umgeschaltet wird.
Es ist auch möglich, eine Flüssigkristall-Anzeigeeinheit (Flüssigkristallanzeige) als die Bilderzeugungseinheit 115 anstelle der Abtasteinheit 113 und des Schirms 114 zu verwenden. In diesem Fall ist die Flüssigkristall-Anzeigeeinheit beispielsweise an der in 1 gezeigten Position des Schirms 114 angeordnet. Das Polarisationsumschaltelement 112 ist an einer Position angeordnet, durch die der aus der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit herausgehende Lichtstrahl (Bildlicht) hindurchgeht und hierdurch die Polarisationsrichtung des Bildlichts umgeschaltet wird. Die Lichtquelleneinheit 111 kann als ein Hintergrundlicht für die Flüssigkristall-Anzeigeeinheit konfiguriert sein.
Die Lichtstrahlen zum Anzeigen eines Bilds sind nicht auf Laserstrahlen beschränkt. Da jedoch die optische Pfadlänge durch Verwendung von Polarisation geändert wird, sind Laserstrahlen mit den Polarisationseigenschaften geeignet für die Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder im Vergleich mit anderen Typen von Lichtstrahlen wie LED-Lichtstrahlen.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wurden Beispiele für das Umschalten des Anzeigeabstands des virtuellen Bilds gemäß den Informationen betreffend den Fahrzustand des Fahrzeugs (Fahrgeschwindigkeit, gegenwärtiger Ort, Achtungsobjekt, usw.) beschrieben. Jedoch ist es beispielsweise auch möglich, verschiedene Bilder (Inhalte) in dem ersten Abstand 411 (Position "e") und in einem zweiten Abstand 421 (Position "f") in einer Zeitteilungsweise anzuzeigen.
<Modifikation des Anzeigeverfahrens>
Die 12(A) und 12(B) sind Diagramme zum Erläutern einer Modifikation, bei der Bilder in verschiedenen Anzeigeabständen in einer Zeitteilungsweise angezeigt werden.
12(A) ist ein schematisches Diagramm, das ein Erregungsmuster des Polarisationsumschaltelements 112 zeigt. Die vertikale Achse stellt die Größe der Spannung dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar. Auf der vertikalen Achse wird eine hohe Spannung als "EIN" dargestellt, und eine niedrige Spannung wird als "AUS" dargestellt. Ein Zustand "EIN" ist ein Zustand, in welchem die Spannung angelegt ist, während ein Zustand "AUS" ein Zustand ist, in welchem keine Spannung angelegt ist. "Spannung anlegen" bedeutet, die Spannung zuzuführen. 12(A) zeigt ein Beispiel, in welchem sich die Spannung so ändert, dass eine Rechteckwelle gebildet wird.
12(B) ist ein schematisches Diagramm, das Typen der angezeigten Bilder in einer Zeitreihe zeigt. Die Zeitsteuerung des Umschaltens zwischen Bildern A1 und A2 ist synchron mit einer Zeitsteuerung des Umschaltens der Rechteckwelle in 12(A). Das Bild A1 wird in einem Zustand angezeigt, in welchem die Spannung "AUS" ist. Das Bild A2 wird in einem Zustand angezeigt, in welchem die Spannung "EIN" ist.
In diesem Fall schaltet die Steuereinheit 150 Ein und AUS der Spannung des Polarisationsumschaltelements 112 mit einem konstanten Zyklus um, wie in 12(A) gezeigt ist. Synchron mit der Zeitsteuerung von Ein und AUS der Spannung des Polarisationsumschaltelements 112 werden die Bilder A1 und A2 abwechselnd wie in 12(B) durch die Lichtquelleneinheit 111 und die Abtasteinheit 113 angezeigt.
Das Bild A1 ist das Bild, das in dem Zustand angezeigt wird, in welchem keine Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist (AUS-Zustand). Das Bild A1 entspricht beispielsweise dem ersten virtuellen Bild 410, das in dem ersten Abstand 411 (Position "e") nahe dem Fahrer angezeigt wird. Das Bild A2 ist das Bild, das in dem Zustand angezeigt wird, in welchem die Spannung an das Polarisationsumschaltelement 112 angelegt ist (EIN-Zustand). Das Bild A2 entspricht beispielsweise dem zweiten virtuellen Bild 420, das in dem zweiten Abstand 421 (Position "f") entfernt von dem Fahrer angezeigt wird.
Hierdurch erscheinen die Bilder A1 und A2 dem Fahrer so, als ob die Bilder zur gleichen Zeit angezeigt würden. Jedoch ist es für den Fahrer schwierig, die Bilder visuell zu erkennen, wenn die Bilder A1 und A2 genau zur selben Zeit angezeigt werden. Somit ist es wünschenswert, die Bilder A1 und A2 beispielsweise in getrennten Bereichen anzuzeigen, wie in 13 gezeigt ist.
13 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für die angezeigten virtuellen Bilder zeigt. Das Bild A1 zeigt "60 km/h" an. Das Bild A2 zeigt einen Rechtsabbiegepfeil an. Die Bilder A1 und A2 werden auf der linken Seite der Windschutzscheibe 300 angezeigt. Das Bild A1 wird unterhalb des Bilds A2 angezeigt.
Insbesondere haben die Augen des Fahrers die Tendenz, sich auf eine Position in einem kurzen Abstand zu fokussieren, wenn der Fahrer abwärts sieht. Daher ist es wünschenswert, das Bild A1 (erstes virtuelles Bild 410) in einem niedrigeren Bereich und das Bild A2 (zweites virtuelles Bild 420) in einem höheren Bereich anzuzeigen, wie in 13 gezeigt ist.
Das Bild A1 enthält beispielsweise Informationen über die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage von von dem Fahrgeschwindigkeitssensor 620 erworbenen Informationen (8). Das Bild A2 enthält beispielsweise den Richtungsanzeigepfeil B auf der Grundlage der von dem Navigationssystem 630 erworbenen Informationen 9(A)). Das Bild A2 kann auch die vorgenannten Achtungsinformationen enthalten.
Wenn der Fahrer die nähere Umgebung des Fahrzeugs beobachtet, wird das Bild A1 (erstes virtuelles Bild 410) in dem ersten Abstand 411 nahe des Fahrers deutlich von dem Fahrer gesehen. Weiterhin sieht bei dieser Gelegenheit das Bild A2 (zweites virtuelles Bild 420) in dem zweiten Abstand 421 entfernt von dem Fahrer für diesen verschwommen aus.
Umgekehrt wird, wenn der Fahrer entfernte Positionen beobachtet, das Bild A2 (zweites virtuelles Bild 420) von diesem deutlich gesehen. Weiterhin sieht bei dieser Gelegenheit das Bild A1 (erstes virtuelles Bild 410) für den Fahrer verschwommen aus. Demgemäß können verschiedene Stücke von Informationen gemäß einer Position, die der Fahrer beobachtet, visuell erkannt werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Als Nächstes wird eine Anzeigevorrichtung 100A für virtuelle Bilder gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Anzeigevorrichtung 100A für virtuelle Bilder nach dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel hinsichtlich einer Konfiguration einer Bildanzeigeeinheit 110A. Die anderen Teile sind äquivalent denjenigen der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden die Unterschiede gegenüber der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Komponenten, die mit denjenigen der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind oder diesen entsprechen, sind identische Bezugszeichen zugeteilt und deren Erläuterung wird weggelassen.
Die Komponenten, die mit denjenigen der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind, sind die Lichtquelleneinheit 111, die Abtasteinheit 113, der Schirm 114, die optische Pfadeinheit 120, der Vergrößerungsspiegel 130 und die Steuereinheit 150.
14 ist ein Diagramm, das die Bildanzeigeeinheit 110A in der Anzeigevorrichtung 100A für virtuelle Bilder nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. Die Bildanzeigeeinheit 110A enthält die Lichtquelleneinheit 111, eine Polarisationsumschalteinheit 112A und die Bilderzeugungseinheit 115. In der folgenden Beschreibung wird die Polarisationsumschalteinheit 112A als ein Polarisationsumschaltelement beschrieben. Die Bilderzeugungseinheit 115 wird als eine Konfiguration enthaltend beispielsweise die Abtasteinheit 113 und den Schirm 114 beschrieben. Die Konfiguration der Lichtquelleneinheit 111, der Abtasteinheit 113 und des Schirms 114 ist wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Polarisationsumschaltelement 112A so angeordnet, dass es an die Auftreffseite des Schirms 114 angrenzt. "Angrenzen" bedeutet, einander benachbart zu sein. Unterschiedlich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Polarisationsumschaltelement 112A zwischen der Abtasteinheit 113 und dem Schirm 114 angeordnet. In 14 ist das Polarisationsumschaltelement 112A so angeordnet, dass es in Kontakt mit dem Schirm 114 ist. Die Auftreffseite des Schirms 114 ist auf der Seite der Lichtquelleneinheit 111 mit Bezug auf den Schirm 114.
Das Polarisationsumschaltelement 112A hat angenähert die gleiche Größe wie der Schirm 114. In 14 hat das Polarisationsumschaltelement 112A die gleiche Größe wie der Schirm 114. Jedoch braucht die Größe des Polarisationsumschaltelements 112A nicht genau die gleiche Größe wie der Schirm 114 zu haben. Das Polarisationsumschaltelement 112A kann eine Größe haben, bei der der gesamte Lichtstrahl, der auf den Schirm 114 trifft, durch das Polarisationsumschaltelement 112A hindurchgeht. Somit ist in Fällen, in denen die Größe des Polarisationsumschaltelements 112A von der des Schirms 114 verschieben ist, das Polarisationsumschaltelement 112A kleiner als der Schirm 114.
Wie das Polarisationsumschaltelement 112 in dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Polarisationsumschaltelement 112A ein Element, das in der Lage ist, die Polarisationsrichtung durch Anlegen einer Spannung umzuschalten. Jedoch ist es im Unterschied zu dem Polarisationsumschaltelement 112 nach dem ersten Ausführungsbeispiel so konfiguriert, dass es in der Lage ist, die angelegte Spannung in Bezug auf jedes Pixel zu steuern. Das Polarisationsumschaltelement 112 enthält beispielsweise einen Schalter zum Steuern der Anwesenheit/Abwesenheit (EIN/AUS) der an die Flüssigkristallschicht angelegten Spannung unabhängig für jedes Pixel wie ein allgemeines Flüssigkristallpaneel.
Wenn die Spannung an kein Pixel des Polarisationsumschaltelements 112A angelegt ist, geht der Lichtstrahl wie in 7(A) gezeigt durch den ersten optischen Pfad 210 hindurch. Wenn die Spannung an alle Pixel des Polarisationsumschaltelements 112A angelegt ist, geht der Lichtstrahl wie in 7(B) gezeigt durch den zweiten optischen Pfad 220 hindurch.
15 ist ein Diagramm, das optische Pfade des Bildlichts in der Anzeigevorrichtung 100A für virtuelle Bilder gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. In 15 legt die Anzeigevorrichtung 100A für virtuelle Bilder keine Spannung an eine obere Hälfte (Nichtzuführungsbereich R1 für die Spannung) des Polarisationsumschaltelements 112A an. Die Anzeigevorrichtung 100A für virtuelle Bilder legt die Spannung an eine untere Hälfte (Spannungszuführungsbereich R2) des Polarisationsumschaltelements 112A an.
Ein Lichtstrahl, der durch den Nichtzuführungsbereich R1 für die Spannung des Polarisationsumschaltelements 112A hindurchgegangen ist, passiert den ersten Polarisationsspiegel 121 und den zweiten Polarisationsspiegel 122 und trifft auf den Vergrößerungsspiegel 130 auf. Mit anderen Worten, der Lichtstrahl, der durch den Nichtzuführungsbereich R1 für die Spannung des Polarisationsumschaltelements 112A hindurchgegangen ist, geht durch einen ersten optischen Pfad 211 hindurch.
Andererseits wird ein Lichtstrahl, der durch den Spannungszuführungsbereich R2 des Polarisationsumschaltelements 112A hindurchgegangen ist, aufeinanderfolgend durch den ersten Polarisationsspiegel 121, den zweiten Reflexionsspiegel 123, den zweiten Reflexionsspiegel 124 und den zweiten Polarisationsspiegel 122 reflektiert und trifft auf den Vergrößerungsspiegel 130 auf. Mit anderen Worten, der Lichtstrahl, der durch den Spannungszuführungsbereich R2 des Polarisationsumschaltelements 112A hindurchgegangen ist, geht durch einen zweiten optischen Pfad 221 hindurch.
Durch den Lichtstrahl, der durch den ersten optischen Pfad 211 hindurchgegangen ist, wird das Bild A1 (erstes virtuelles Bild 410) in dem ersten Abstand 411 (Position "e") nahe des Fahrers angezeigt. Durch den Lichtstrahl, der durch den zweiten optischen Pfad 221 hindurchgegangen ist, wird das Bild A2 (zweites virtuelles Bild 420) in dem zweiten Abstand 421 (Position "f") entfernt von dem Fahrer angezeigt. Somit werden das Bild A1 und das Bild A2 gleichzeitig angezeigt, wie in der vorgenannten 13 gezeigt ist.
Aufgrund der Reflexionsfunktion des Vergrößerungsspiegels 130 ist das auf dem Schirm 114 angezeigte Bild vertikal invertiert. Daher wird das Bild A1 (erstes virtuelles Bild 410), das durch den Lichtstrahl gebildet wird, der durch den Nichtzuführungsbereich R1 für die Spannung in der oberen Hälfte des Polarisationsumschaltelements 112A hindurchgegangen ist, auf der unteren Seite angezeigt. Das Bild A2 (zweites virtuelles Bild 420), das durch den Lichtstrahl gebildet wird, der durch den Spannungszuführungsbereich R2 in der unteren Hälfte des Polarisationsumschaltelements 112A hindurchgegangen ist, wird auf der oberen Seite angezeigt.
Wie mit Bezug auf 13 erläutert wurde, enthält das Bild A1 beispielsweise Informationen wie die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage der von dem Fahrgeschwindigkeitssensor 620 (8) erworbenen Informationen. Das Bild A2 enthält beispielsweise den Richtungsanzeigepfeil, die Achtungsinformationen oder dergleichen auf der Grundlage der Informationen, die von dem Navigationssystem 630 (9(A)) erworben wurden.
Wenn der Fahrer die nähere Umgebung des Fahrzeugs beobachtet, wird das Bild A1 (erstes virtuelles Bild 410) in dem ersten Abstand 411 nahe des Fahrers deutlich gesehen. Weiterhin wird bei dieser Gelegenheit das Bild A2 (zweites virtuelles Bild 420) in dem zweiten Abstand 421 entfernt von dem Fahrer von diesem verschwommen gesehen.
Umgekehrt wird, wenn der Fahrer entfernte Positionen beobachtet, das Bild A2 (zweites virtuelles Bild 420) deutlich gesehen. Weiterhin wird bei dieser Gelegenheit das erste Bild A1 (erstes virtuelles Bild 410) verschwommen von de Fahrer gesehen.
Die Steuereinheit 150 der Anzeigevorrichtung 100A für virtuelle Bilder führt eine Steuerung derart durch, dass keine Spannung an Pixel entsprechend der oberen Hälfte (Nichtzuführungsbereich R1 für die Spannung) des Polarisationsumschaltelements 112A angelegt wird. Die Steuereinheit 150 führt eine Steuerung derart durch, dass die Spannung an Pixel entsprechend der unteren Hälfte (Spannungszuführungsbereich R2) des Polarisationsumschaltelements 112A angelegt wird.
Weiterhin führt die Steuereinheit 150 eine Treibersteuerung für die Lichtquelleneinheit 111 und die Abtasteinheit 113 derart durch, dass das Bild A1 in einem oberen Bereich des Schirms 114 angezeigt wird. Die Steuereinheit 150 führt eine Treibersteuerung der Lichtquelleneinheit 111 und der Abtasteinheit 113 derart durch, dass das Bild A2 in einem unteren Bereich des Schirms 114 angezeigt wird.
Es wurde hier angenommen, dass die an das Polarisationsumschaltelement 112A angelegte Spannung in Bezug auf jedes Pixel gesteuert wird. Jedoch ist die Steuerung der angelegten Spannung nicht auf eine derartige Steuerung in Bezug auf jedes Pixel beschränkt. Die Steuerung der an das Polarisationsumschaltelement 112A angelegten Spannung kann in Bezug auf jeden Bereich des Polarisationsumschaltelements 112A durchgeführt werden. Beispielsweise wird die Steuerung der an das Polarisationsumschaltelement 112A angelegten Spannung in der oberen Hälfte und in der unteren Hälfte des Polarisationsumschaltelements 112A durchgeführt.
Wie vorstehend beschrieben ist, schaltet gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Polarisationsumschaltelement 112A die Polarisationsrichtung in Bezug auf jeden Bereich (jedes Pixel) um. Dann ist die Anzeigevorrichtung 100A für virtuelle Bilder in der Lage, gleichzeitig die virtuellen Bilder an den beiden Positionen "e" und "f", die sich hinsichtlich des Abstands von dem Fahrer voneinander unterscheiden, anzuzeigen. Demgemäß ist es möglich, dass der Fahrer verschiedene Stücke von Informationen gemäß einer Position, die der Fahrer beobachtet, visuell erkennt.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel geht der Lichtstrahl, der von dem Nichtzuführungsbereich R1 für die Spannung des Polarisationsumschaltelements 112A durchgelassen wurde, durch den ersten optischen Pfad 211 hindurch. Der Lichtstrahl, der von dem Spannungszuführungsbereich R2 des Polarisationsumschaltelements 112A durchgelassen wurde, geht durch den zweiten optischen Pfad 221 hindurch. Jedoch ist umgekehrt auch die Konfiguration, bei der der Lichtstrahl, der von dem Nichtzuführungsbereich R1 für die Spannung des Polarisationsumschaltelements 112A durchgelassen wurde, durch den zweiten optischen Pfad 221 hindurchgeht, und der Lichtstrahl, der von dem Spannungszuführungsbereich R2 des Polarisationsumschaltelements 112A durchgelassen wurde, durch den ersten optischen Pfad 211 hindurchgeht, möglich.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Polarisationsumschaltelement 112A auf der Auftreffseite (Seite der Lichtquelleneinheit 111) des Schirms 114 angeordnet. Jedoch ist es auch möglich, das Polarisationsumschaltelement 112A auf der Emissionsseite des Schirms 114 (der Seite entgegengesetzt der Seite der Lichtquelleneinheit 111) anzuordnen.
Das heißt, in dem zweiten Ausführungsbeispiel wandelt das Polarisationsumschaltelement 112A die Polarisationsrichtung des durch die Abtasteinheit 113 gebildeten Bildlichts um.
Es ist auch möglich, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert wurde, die Flüssigkristall-Anzeigeeinheit anstelle der Abtasteinheit 113 und des Schirms 114 (der Bilderzeugungseinheit 115) zu verwenden. In diesem Fall ist die Flüssigkristall-Anzeigeeinheit beispielsweise an der Position des in 15 gezeigten Schirms 114 angeordnet. Das Polarisationsumschaltelement 112A ist an einer Position angeordnet, an der der aus der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit austretende Lichtstrahl (Bildlicht) auftrifft. Die Lichtquelleneinheit 111 kann als das Hintergrundlicht für die Flüssigkristall-Anzeigeeinheit konfiguriert sein.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert ist, kann die DLP anstelle der Abtasteinheit 113 und des Schirms 114 (der Bilderzeugungseinheit 115) verwendet werden. Das heißt, die DLP, die in einem zweidimensionalen Feld angeordnete Mikrospiegel enthält, kann anstelle der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit verwendet werden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Konfiguration verwendet, bei der der gesamte Lichtstrahl, der in den Schirm 114 eintritt, durch das Polarisationsumschaltelement 112A (den Nichtzuführungsbereich R1 für die Spannung und den Spannungszuführungsbereich R2) hindurchgeht. Jedoch kann auch die Konfiguration, bei der nur ein Lichtstrahl, der in einen bestimmten Bereich des Schirms 114 eintritt, durch das Polarisationsumschaltelement 112A hindurchgeht, verwendet werden. Der bestimmte Bereich des Schirms 114 kann beispielsweise ein Bereich von der oberen 1/3-Position zu der 1/2-Position des Schirms 114 sein.
In diesem Fall kann das Polarisationsumschaltelement in der Lage sein, die Spannungszuführung in Bezug auf jedes Pixel umzuschalten, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel erläutert wurde. Das Polarisationsumschaltelement kann auch ein solches sein, das die Spannungszuführung in Bezug auf das gesamte Polarisationsumschaltelement umschaltet, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert wurde. Mit derartigen Merkmalen ist es möglich, dass die Anzeigevorrichtung 100A für virtuelle Bilder den Anzeigeabstand für das virtuelle Bild exklusiv für ein Bild in einem erforderlichen Bereich des Schirms 114 umschaltet.
Es ist auch möglich, das Konfigurationsbeispiel in dem zweiten Ausführungsbeispiel mit dem in dem ersten Ausführungsbeispiel (8–11) beschriebenen Konfigurationsbeispiel zu kombinieren.
Drittes Ausführungsbeispiel
Als Nächstes wird eine Anzeigevorrichtung 100B für virtuelle Bilder gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Anzeigevorrichtung 100B für virtuelle Bilder gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel durch eine Konfiguration einer optischen Pfadeinheit 120B. Die anderen Teile sind äquivalent denjenigen der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Folgenden wird der Unterschied gegenüber der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Komponenten, die mit denjenigen der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind oder diesen entsprechen, sind die identischen Bezugszeichen zugewiesen und deren Erläuterung wird weggelassen.
Die Komponenten, die mit denjenigen der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind, sind die Bildanzeigeeinheit 110 (die Lichtquelleneinheit 111, das Polarisationsumschaltelement 112, die Abtasteinheit 113 und der Schirm 114), der erste Polarisationsspiegel 121, der zweite Polarisationsspiegel 122, der erste Reflexionsspiegel 123, der zweite Reflexionsspiegel 124, der Vergrößerungsspiegel 130 und die Steuereinheit 150. Jedoch unterscheiden sich der erste Reflexionsspiegel 123 und der zweite Reflexionsspiegel 124 von denjenigen in dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Spiegel 123 und 124 in diesem Ausführungsbeispiel auf einer sich bewegenden Einheit 127 befestigt sind. Das heißt, der ersten Reflexionsspiegel 123 und der zweite Reflexionsspiegel 124 selbst sind äquivalent denjenigen in dem ersten Ausführungsbeispiel.
16 ist ein Diagramm, das die Anzeigevorrichtung 100B für virtuelle Bilder gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
Die optische Pfadeinheit 120B der Anzeigevorrichtung 100B für virtuelle Bilder gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel enthält die sich bewegende Einheit 127 zusätzlich zu der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen optischen Pfadeinheit 120. Der erste Reflexionsspiegel 123 und der zweite Reflexionsspiegel 124 sind auf der sich bewegenden Einheit 127 befestigt. Die sich bewegende Einheit 127 ist in der vertikalen Richtung bewegbar. Hier ist die vertikale Richtung die Fortpflanzungsrichtung von in der zentralen Position des ersten Polarisationsspiegels 121 reflektiertem Licht.
Die Anzeigevorrichtung 100B für virtuelle Bilder gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel enthält weiterhin einen Antriebsmechanismus 160. Der Antriebsmechanismus 160 bewegt die sich bewegende Einheit 127 in der vertikalen Richtung. Der Antriebsmechanismus 160 ist beispielsweise ein solcher, bei dem eine Zuführungsspindel und ein Motor kombiniert sind. Jedoch ist der Antriebsmechanismus 160 nicht auf einen solchen, der eine Zuführungsspindel und einen Motor verwendet, beschränkt. Der Antriebsmechanismus 160 kann ein solcher sein, der die sich bewegende Einheit 127 hin- und herbewegt. Die Steuereinheit 150 steuert den Antrieb des Motors des Antriebsmechanismus 160.
Der Antriebsmechanismus 160 bewegt die sich bewegende Einheit 127 in der vertikalen Richtung. Der erste Reflexionsspiegel 123 und der zweite Reflexionsspiegel 124 sind auf der sich bewegenden Einheit 127 befestigt. Somit bewegen sich der ersten Reflexionsspiegel 123 und der zweite Reflexionsspiegel 124 in der vertikalen Richtung. Demgemäß ändert sich die Länge des optischen Pfads 220.
Wenn sich die sich bewegende Einheit 127 beispielsweise abwärts bewegt, nimmt die optische Pfadlänge des zweiten optischen Pfads 220 zu. Dann bewegt sich die Position "f", an der das zweite virtuelle Bild 420 angezeigt wird, in einer Richtung des Entfernens von dem Fahrer.
Umgekehrt nimmt, wenn sich die sich bewegende Einheit 127 aufwärts bewegt, die optische Pfadlänge des zweiten optischen Pfads 220 ab. Dann bewegt sich die Position "f", an der das zweite virtuelle Bild 420 angezeigt wird, in einer Richtung des Annäherns an den Fahrer.
Hier ändert sich gemäß dem in 6 gezeigten Diagramm in einem Fall, in welchem der Abstand Ldv 10 m oder größer ist, der Abstand Ldv stark im Vergleich zu der Größe der Änderung des Abstands Lab. Der Abstand Ldv ist der Abstand von der Position "d" der Augen 500 des Fahrers zu dem virtuellen Bild. Der Abstand Lab ist die Differenz von der Position "a" des Schirms 114 zu der Position "b" des Vergrößerungsspiegels 130. Der Abstand Ldv ist der Abstand von der Position "d" der Augen 500 des Fahrers zu dem virtuellen Bild.
Daher wird hier eine Position der sich bewegenden Einheit 127 so gesetzt, dass der Abstand Ldv 10 m oder mehr beträgt, wenn die sich bewegende Einheit 127 sich in ihrem Bewegungsbereich an einer Bezugsposition befindet. Die Bezugsposition ist beispielsweise die zentrale Position in der Bewegungsrichtung der sich bewegenden Einheit 127.
Mit dieser Einstellung kann der Anzeigeabstand des zweiten virtuellen Bilds 420 stark geändert werden, indem lediglich die sich bewegende Einheit 127 geringfügig bewegt wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, werden gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der erste Reflexionsspiegel 123 und der zweite Reflexionsspiegel 124 bewegt durch Bewegen der sich bewegenden Einheit 127. Daher ist es zusätzlich zu den Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels möglich, dass die Anzeigevorrichtung 100B für virtuelle Bilder den Anzeigeabstand des zweiten virtuellen Bild 420 einstellt.
Demgemäß wird es möglich, den Anzeigeabstand eines virtuellen Bilds einzustellen, um es beispielsweise einem reellen Bild in AR(Augmented Reality = verstärkte Realität)-Anzeige anzupassen. Die "verstärkte Realität" ist eine Technologie zum Verstärken der von einem Menschen wahrgenommenen Realitätsumgebung durch Verwendung eines Computers. Bei der AR-Anzeige wird das virtuelle Bild beispielsweise dem reellen Bild überlagert.
Die Anzeigevorrichtung 100B für virtuelle Bilder ist auch in der Lage, den Anzeigeabstand des zweiten virtuellen Bilds 420 (zweiten Abstand 421) gemäß den Wünschen des Fahrers einzustellen.
In dem dritten Ausführungsbeispiel werden der erste Reflexionsspiegel 123 und der zweite Reflexionsspiegel 124, die auf der sich bewegenden Einheit 127 befestigt sind, in der vertikalen Richtung bewegt. Jedoch ist die Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt. Die Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder kann konfiguriert sein, einen Teil der Komponenten der optischen Pfadeinheit 120 in einer Richtung zum Ändern der optischen Pfadlänge(n) von zumindest einem von dem ersten optischen Pfad 210 und dem zweiten optischen Pfad 220 zu bewegen.
Beispielsweise können der erste Polarisationsspiegel 121 und der erste Reflexionsspiegel 123 in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung (linke oder rechte Richtung in 16) bewegt werden. Es ist auch möglich, den zweiten Reflexionsspiegel 124 und den zweiten Polarisationsspiegel 122 in der Vorwärts- oder der Rückwärtsrichtung zu bewegen.
Weiterhin kann der Schirm 114 in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung (Bewegungsrichtung des Laserstrahls, der durch die zentrale Position des zweiten Polarisationsspiegels 122 durchgelassen wurde) bewegt werden. Es ist auch möglich, die gesamte Bildanzeigeeinheit 110 in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu bewegen.
Mit derartigen Konfigurationen können die optischen Pfadlängen sowohl des ersten optischen Pfads 210 als auch des zweiten optischen Pfads 220 eingestellt werden. Hierdurch ist es möglich, sowohl die Position "e", an der das erste virtuelle Bild 410 angezeigt wird, als auch die Position "f", an der das zweite virtuelle Bild 420 angezeigt wird, einzustellen.
Es ist auch möglich, das dritte Ausführungsbeispiel mit dem in dem ersten Ausführungsbeispiel (8–11) beschriebenen Konfigurationsbeispiel oder dem zweiten Ausführungsbeispiel zu kombinieren.
Viertes Ausführungsbeispiels
Als Nächstes wird eine Anzeigevorrichtung 100C für virtuelle Bilder gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Anzeigevorrichtung 100C für virtuelle Bilder gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel durch eine Konfiguration einer optischen Pfadeinheit 120C. Die anderen Teile sind äquivalent denjenigen der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Folgenden wird der Unterschied gegenüber der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Komponenten, die mit denjenigen der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind oder diesen entsprechen, sind die identischen Bezugszeichen zugeteilt und deren Erläuterung wird weggelassen.
Die Komponenten, die mit denjenigen der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel sind, sind die Bildanzeigeeinheit 110 (die Lichtquelleneinheit 111, das Polarisationsumschaltelement 112, die Abtasteinheit 113 und der Schirm 114), der Polarisationsspiegel 121, der Vergrößerungsspiegel 130 und die Steuereinheit 150.
17 ist ein Diagramm, das die Anzeigevorrichtung 100C für virtuelle Bilder gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt. Die optische Pfadeinheit 120C der Anzeigevorrichtung 100C für virtuelle Bilder nach dem vierten Ausführungsbeispiel enthält den Polarisationsspiegel 121 als den Strahlenteiler für den polarisierten Strahl, eine erste Viertelwellenplatte 125a, eine zweite Viertelwellenplatte 125b, einen ersten Spiegel 126a und einen zweiten Spiegel 126b. Der Polarisationsspiegel 121 ist äquivalent dem Polarisationsspiegel 121 der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen optischen Pfadeinheit 120.
Der Polarisationsspiegel 121 ist an einer Position angeordnet, an der das Bildlicht von der Bildanzeigeeinheit 110 auftrifft. Die erste Viertelwellenplatte 125a und der erste Spiegel 126a sind auf einer optischen Achse angeordnet, auf die der eintretende Lichtstrahl durch den Polarisationsspiegel 121 reflektiert wird. Die zweite Viertelwellenplatte 125b und der zweite Spiegel 126b sind auf der Seite entgegengesetzt zu der ersten Viertelwellenplatte 125a und dem ersten Spiegel 126a über dem Polarisationsspiegel 121 angeordnet.
Ein Beispiel, in welchem der Polarisationsspiegel 121 Eigenschaften des Durchlassens des p-polarisierten Lichts und des Reflektierens des s-polarisierten Lichts hat, wird nachfolgend beschrieben.
Der Lichtstrahl, der in die optische Pfadeinheit 120C eingetreten ist, trifft auf den Polarisationsspiegel 121. Wenn der auf den Polarisationsspiegel 121 auftreffende Lichtstrahl das p-polarisierte Licht ist, wird der auf den Polarisationsspiegel 121 auftreffende Lichtstrahl von dem Polarisationsspiegel 121 durchgelassen und geht durch einen ersten optischen Pfad 210 hindurch.
Dann wird ein virtuelles Bild 410 an einer Position "e" angezeigt. Der erste optische Pfad 210 ist ein optischer Pfad, der durch den Polarisationsspiegel 121 hindurchgeht.
Demgegenüber wird, wenn der auf den Polarisationsspiegel 121 auftreffende Lichtstrahl s-polarisierte Licht ist, der auf den Polarisationsspiegel 121 auftreffende Lichtstrahl durch den Polarisationsspiegel 121 reflektiert und bewegt sich durch einen zweiten optischen Pfad 220. Dann wird ein virtuelles Bild 430 an einer Position "g" angezeigt. Der zweite optische Pfad 220 besteht beispielsweise aus den folgenden optischen Pfaden (1), (2) und (3):

(1) Der auf den Polarisationsspiegel 121 auftreffende Lichtstrahl wird durch den Polarisationsspiegel 121 reflektiert, wird durch die erste Viertelwellenplatte 125a durchgelassen, wird durch den ersten Spiegel 126a reflektiert, wird danach wieder durch die erste Viertelwellenplatte 125a durchgelassen, und trifft wieder auf den Polarisationsspiegel 121 auf.
(2) Der wieder auf den Polarisationsspiegel 121 auftreffende Lichtstrahl wird durch den Polarisationsspiegel 121 hindurch gelassen, wird danach durch die zweite Viertelwellenplatte 125b hindurch gelassen, wird durch den zweiten Spiegel 126b reflektiert, wird danach wieder durch die zweite Viertelwellenplatte 125b hindurch gelassen, und trifft zum dritten Mal auf den Polarisationsspiegel 121 auf.
(3) Der auf den Polarisationsspiegel 121 zum dritten Mal auftreffende Lichtstrahl wird durch den Polarisationsspiegel 121 reflektiert und pflanzt sich zu dem Vergrößerungsspiegel 130 hin fort.

Der Grund, weshalb der zweite optische Pfad 220 wie vorstehend beschrieben gebildet ist, wird erläutert. Wenn der auf den Polarisationsspiegel 121 auftreffende Lichtstrahl das s-polarisierte Licht ist, wird der Lichtstrahl zuerst durch den Polarisationsspiegel 121 reflektiert. Der durch den Polarisationsspiegel 121 reflektierte Lichtstrahl bewegt sich in 17 abwärts. Der sich in 17 abwärts bewegende Lichtstrahl erreicht die erste Viertelwellenplatte 125a. Der Lichtstrahl des s-polarisierten Lichts (linear polarisierten Lichts), der durch die erste Viertelwellenplatte 125a hindurchgegangen ist, wird in einen Lichtstrahl aus zirkular polarisiertem Licht mit einer Phasendifferenz von 90 Grad umgewandelt. Dann erreicht der Lichtstrahl aus zirkular polarisiertem Licht den ersten Spiegel 126a. An dem ersten Spiegel 126a wird der Lichtstrahl aus zirkular polarisiertem Licht ohne Änderung reflektiert. Der von dem ersten Spiegel 126a reflektierte Lichtstrahl aus zirkular polarisiertem Licht wird wieder durch die erste Viertelwellenplatte 125a hindurch gelassen, und hierdurch wird die Phasendifferenz weiter um 90 Grad vergrößert. Der wieder durch die erste Viertelwellenplatte 125a hindurchgegangene Lichtstrahl wird aus zirkular polarisiertem Licht in linear polarisiertes Licht umgewandelt. Folglich wurde der wieder auf den Polarisationsspiegel 121 auftreffende Lichtstrahl in p-polarisiertes Licht mit einer 180-Grad-Phasendifferenz und einer um 90 Grad gedrehten Polarisationsrichtung im Vergleich zu dem zum ersten Mal auf den Polarisationsspiegel 121 auftreffenden Lichtstrahl (s-polarisiertes Licht) umgewandelt.
Der durch das Vorbeschriebene Hin- und Hergehen durch die erste Viertelwellenplatte 125a in das p-polarisierte Licht umgewandelte Lichtstrahl wird durch den Polarisationsspiegel 121 hindurch gelassen und bewegt sich in 17 aufwärts. Der durch den Polarisationsspiegel 121 hindurch gelassene Lichtstrahl erreicht die zweite Viertelwellenplatte 125b. Wie vorstehend wird der durch den Polarisationsspiegel 121 hindurchgegangene Lichtstrahl durch die zweite Viertelwellenplatte 125b hindurch gelassen, wird in zirkular polarisiertes Licht mit einer Phasendifferenz von 90 Grad umgewandelt, und wird durch den zweiten Spiegel 126 reflektiert. Dann wird das durch den zweiten Spiegel 126 reflektierte, zirkular polarisierte Licht wieder durch die zweite Viertelwellenplatte 125b durchgelassen und hierdurch in s-polarisiertes Licht umgewandelt. Der wieder zu dem Polarisationsspiegel 121 zurückkehrende Lichtstrahl wird durch den Polarisationsspiegel 121 reflektiert und bewegt sich zu dem Vergrößerungsspiegel 130 hin.
Mit der vorbeschriebenen Konfiguration hat die Anzeigevorrichtung 100C für virtuelle Bilder nach dem vierten Ausführungsbeispiel die folgenden Merkmale im Vergleich mit dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel: Erstens enthält die optische Pfadeinheit 120C nur einen Polarisierungsspiegel als eine spezielle optische Komponente. Zweitens kann, da der zweite optische Pfad 220 so konfiguriert ist, dass der Lichtstrahl auf demselben optischen Pfad hin- und hergeht, die optische Pfadeinheit 120C auf kleinem Raum gebildet sein, und eine Verkleinerung der Anzeigevorrichtung 100C für virtuelle Bilder wird möglich. Der zweite optische Pfad 220 ist der optische Pfad mit der größeren optischen Pfadlänge.
Eine Anordnung aus dem ersten Spiegel 126a oder dem zweiten Spiegel 126b kann fixiert sein. Alternativ können der erste Spiegel 126a oder der zweite Spiegel 126b bewegt werden. In einer den ersten Spiegel 126a oder den zweiten Spiegel 126b bewegenden Konfiguration wird der Spiegel 126a oder der Spiegel 126b in einer Aufwärts- oder Abwärtsrichtung in 17 bewegt. Hierdurch kann die Position "g" des virtuellen Bilds 430 geändert werden.
In diesem Fall braucht nur einer von dem ersten Spiegel 126a und dem zweiten Spiegel 126b bewegt zu werden. Beide von dem ersten Spiegel 126a und dem zweiten Spiegel 126b können auch in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden.
Weiterhin kann die Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder konfiguriert sein, die erste Viertelwellenplatte 125a und den ersten Spiegel 126a zusammen zu bewegen. Die Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder kann auch konfiguriert sein, die zweite Viertelwellenplatte 125b und den zweiten Spiegel 126b miteinander zu bewegen.
<Modifikation der Konfiguration>
18 ist ein Diagramm, das eine Modifikation der Konfiguration der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt. Die Anzeigevorrichtung 100D für virtuelle Bilder gemäß der in 18 gezeigten Modifikation enthält weiterhin eine optische Pfadeinheit 120D zusätzlich zu der optischen Pfadeinheit 120C. Die optische Pfadeinheit 120D hat eine Konfiguration äquivalent der optischen Pfadeinheit 120C mit Ausnahme der optischen Pfadlänge. Weiterhin enthält die Anzeigevorrichtung 100D für virtuelle Bilder eine zweite Polarisationsumschalteinheit 128 zwischen der optischen Pfadeinheit 120C und der optischen Pfadeinheit 120D.
Es wird hier angenommen, dass die optische Pfadlänge des zweiten optischen Pfads 220 zwischen der optischen Pfadeinheit 120C und der optischen Pfadeinheit 120D unterschiedlich ist. Der zweite optische Pfad 220 ist der optische Pfad mit der größeren optischen Pfadlänge zwischen den optischen Pfadeinheiten. 18 zeigt einen Fall, in welchem die optische Pfadlänge in der optischen Pfadeinheit 120D kürzer als die optische Pfadlänge in der optischen Pfadeinheit 120C ist.
Die optische Pfadeinheit 120C ist an einer Position angeordnet, an der das Bildlicht von der Bildanzeigeeinheit 110 auftrifft. Die zweite Polarisationsumschalteinheit 128 ist an einer Position angeordnet, an der der aus der optischen Pfadeinheit 120C auftauchende Lichtstrahl angeordnet ist. Die optische Pfadeinheit 120D ist an einer Position angeordnet, an der der von der zweiten Polarisationsumschalteinheit 128 auftauchende Lichtstrahl auftrifft.
Die zweite Polarisationsumschalteinheit 128 ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, den hiervon emittierten Lichtstrahl zwischen dem Lichtstrahl ohne Änderung der Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls und dem Lichtstrahl nach der Änderung der Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls um 90 Grad umzuschalten. Die zweite Polarisationsumschalteinheit 128 wird durch die Steuereinheit 150 gesteuert. Ein Pfeil von der Steuereinheit 150 zu der zweiten Polarisationsumschalteinheit 128 ist in 18 wegelassen.
Wenn der Lichtstrahl von dem Schirm 114 das p-polarisierte Licht ist und die zweite Polarisationsumschalteinheit 128 die Polarisationsrichtung nicht ändert, bewegt sich der in die optische Pfadeinheit 120c eintretende Lichtstrahl durch den ersten optischen Pfad 210. Genauer gesagt, der in die optische Pfadeinheit 120C eintretende Lichtstrahl bewegt sich durch den kürzeren optischen Pfad in der optischen Pfadeinheit 120C und den kürzeren optischen Pfad in der optischen Pfadeinheit 120D. Dann wird das virtuelle Bild 410 an der Position "e" angezeigt. Die Polarisation des aus der optischen Pfadeinheit 120C auftauchenden Lichtstrahls wird durch die zweite Polarisationsumschalteinheit 128 nicht umgeschaltet. Somit tritt der aus der optischen Pfadeinheit 120C auftauchende Lichtstrahl als das p-polarisierte Licht in die optische Pfadeinheit 120D ein.
Als Nächstes wird der zweite optische Pfad 220 erläutert. In dieser Modifikation hat der zweite optische Pfad 220 drei optische Pfadlängen. Insbesondere wird ein virtuelles Bild 440 an einer Position "h" angezeigt, ein virtuelles Bild 430 wird an einer Position "g" angezeigt, und ein virtuelles Bild 450 wird an einer Position "i" angezeigt. Das virtuelle Bild 440 wird weiter entfernt als das virtuelle Bild 410 angezeigt. Das virtuelle Bild 430 wird weiter entfernt als das virtuelle Bild 440 angezeigt. Das virtuelle Bild 450 wird weiter entfernt als das virtuelle Bild 430 angezeigt.
Zuerst wird das an der Position "h" angezeigte virtuelle Bild 440 erläutert. IN diesem Fall ist der Lichtstrahl von dem Schirm 114 das p-polarisierte Licht und die zweite Polarisationsumschalteinheit 128 ändert die Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls um 90 Grad. Der in die optische Pfadeinheit 120C eintretende Lichtstrahl bewegt sich durch den kürzeren optischen Pfad (ersten optischen Pfad 210) in der optischen Pfadeinheit 120C. Der aus der optischen Pfadeinheit 120C auftauchende Lichtstrahl wird durch die zweite Polarisationsumschalteinheit 128 von dem p-polarisierten Licht in das s-polarisierte Licht umgeschaltet. Der zu dem s-polarisierten Licht umgeschaltete Lichtstrahl bewegt sich durch den längeren optischen Pfad (zweiten optischen Pfad 220) in der optischen Pfadeinheit 120D. Durch den aus der optischen Pfadeinheit 120D auftauchenden Lichtstrahl wird das virtuelle Bild 440 an der Position "h" angezeigt.
Als Nächstes wird das an der Position "g" angezeigte virtuelle Bild 430 erläutert. In diesem Fall ist der Lichtstrahl von dem Schirm 114 das s-polarisierte Licht und die zweite Polarisationsumschalteinheit 128 ändert die Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls um 90 Grad. Der in die optische Pfadeinheit 120C eintretende Lichtstrahl bewegt sich durch den längeren optischen Pfad (zweiten optischen Pfad 220) in der optischen Pfadeinheit 120C. Der aus der optischen Pfadeinheit 120C auftauchende Lichtstrahl wird durch die zweite Polarisationsumschalteinheit 128 von dem s-polarisierten Licht in das p-polarisierte Licht umgeschaltet. Der in das p-polarisierte Licht umgeschaltete Lichtstrahl bewegt sich durch den kürzeren optischen Pfad (ersten optischen Pfad 210) in der optischen Pfadeinheit 120D. Durch den aus der optischen Pfadeinheit 120D auftauchenden Lichtstrahl wird das virtuelle Bild 430 an der Position "g" angezeigt.
Schließlich wird das an der Position "i" angezeigte virtuelle Bild 450 erläutert. In diesem Fall ist der Lichtstrahl von dem Schirm 114 das s-polarisierte Licht und die zweite Polarisationsumschalteinheit 128 ändert die Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls nicht. Der in die optische Pfadeinheit 120C eintretende Lichtstrahl bewegt sich durch den längeren optischen Pfad (zweiten optischen Pfad 220) in der optischen Pfadeinheit 120C. Die Polarisationsrichtung des aus der optischen Pfadeinheit 120C auftauchenden Lichtstrahls wird durch die zweite Polarisationsumschalteinheit 128 nicht geändert. Somit tritt der aus der optischen Pfadeinheit 120C auftauchende Lichtstrahl in die optische Pfadeinheit 120D als das s-polarisierte Licht ein. Der in die optische Pfadeinheit 120D eintretende Lichtstrahl bewegt sich durch den längeren optischen Pfad (zweiten optischen Pfad 220) in der optischen Pfadeinheit 120D. Durch den aus der optischen Pfadeinheit 120D auftauchenden Lichtstrahl wird das virtuelle Bild 450 an der Position "i" angezeigt.
In dem vierten Ausführungsbeispiel sind die Viertelwellenplatten 125a und 125b und die Spiegel 126a und 126b in der Aufwärts- und der Abwärtsrichtung von dem Polarisationsspiegel 121 angeordnet. Jedoch ist die Anordnung nicht auf eine derartige Anordnung beschränkt. Beispielsweise können die Viertelwellenplatten 125a und 125b und die Spiegel 126a und 126b in seitlichen Richtungen von dem Polarisationsspiegel 121 aus angeordnet sein.
In den in den 17 und 18 gezeigten Beispielen sind ein Abstand von dem ersten Polarisationsspiegel 121 zu dem ersten Spiegel 126a und ein Abstand von dem ersten Polarisationsspiegel 121 zu dem zweiten Spiegel 126b als einander gleich gesetzt. Jedoch ist es auch möglich, einen der Abstände größer als den anderen zu machen. Beispielsweise können sie in asymmetrischen Abständen gemäß einem Raum in einem Armaturenbrett des Automobils angeordnet sein. Dies verbessert den Freiheitsgrad der Installation der Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder im Vergleich zu den Konfigurationen in dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel.
Es ist auch möglich, das vierte Ausführungsbeispiel mit dem ersten Ausführungsbeispiel (1–7) seinem Konfigurationsbeispiel (8–11) sowie dem zweiten Ausführungsbeispiel oder dem dritten Ausführungsbeispiel zu kombinieren.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Als Nächstes wird eine Anzeigevorrichtung 100E für virtuelle Bilder gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Anzeigevorrichtung 100E für virtuelle Bilder nach dem fünften Ausführungsbeispiel ist eine am Kopf befestigte Anzeigevorrichtung, die beispielsweise an der Brille usw. angebracht ist.
Eine Grundkonfiguration der Anzeigevorrichtung 100E für virtuelle Bilder nach dem fünften Ausführungsbeispiel ist äquivalent der in dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden die Unterschiede gegenüber der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Komponenten, die mit denjenigen der Anzeigevorrichtung 100 für virtuelle Bilder nach dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind oder diesen entsprechen, sind die identischen Bezugszeichen zugeteilt.
19 ist ein Diagramm einer am Kopf befestigen Anzeigevorrichtung vom Brillentyp, wie der Anzeigevorrichtung 100E für virtuelle Bilder gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, die von oben betrachtet wird. Die Anzeigevorrichtung 100E für virtuelle Bilder gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist an einer Brille 700 angebracht. Das Bildlicht von der Bildanzeigeeinheit 110 bewegt sich durch einen optischen Pfad 210 oder einen optischen Pfad 220 und wird durch einen Spiegel 131 zu Linsen der Brille 700 hin reflektiert. Das durch den Spiegel 131 reflektierte Bildlicht wird durch einen Spiegel 301 reflektiert, der in einem Linsenteil der Brille 700 enthalten ist. Dann ist ein virtuelles Bild 410 oder ein virtuelles Bild 420 für eine die Brille 700 tragende Person visuell erkennbar. Die Steuereinheit 150 (1) ist in 19 weggelassen.
Hier entspricht der Spiegel 301 der Windschutzscheibe 300 (1) in dem ersten Ausführungsbeispiel. Beispielsweise wird das Bildlicht durch einen Freiformflächen-Spiegel vom Durchlasstyp zu einem Auge (linken Auge) 500L reflektiert. Der Spiegel 301 ist nicht auf den Freiformflächen-Spiegel beschränkt. Beispielsweise kann ein Hologrammelement, ein Beugungselement oder dergleichen, das in der Lage ist, einen Beugungswinkel des Lichtstrahls auf einen gewünschten Winkel einzustellen, verwendet werden.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann der optische Pfad, durch den sich das Bildlicht bewegt, zwischen dem optischen Pfad 210 und dem optischen Pfad 220 umgeschaltet werden durch Umschalten der Polarisationsrichtung des Bildlichts durch Verwendung des Polarisationsumschaltelements 112. Wenn sich das Bildlicht durch den optischen Pfad 210 bewegt, ist das virtuelle Bild 410 an einer Position nahe des Auges (linken Auges) 500L visuell erkennbar. Wenn das Bildlicht sich durch den optischen Pfad 220 bewegt, ist das virtuelle Bild 420 an einer Position von dem Auge (linken Auge) 500L entfernt visuell erkennbar.
Die am Kopf befestigte Anzeigevorrichtung zeigt ein Bild oder Informationen, die einem Hintergrund überlagert sind, an als eine Bildanzeige zur Arbeitsunterstützung. Demgemäß verschlechtert sich, wenn eine große Differenz zwischen einem Abstand von den Augen zu dem virtuellen Bild (Informationen) und einem Abstand von den Augen zu dem Hintergrund besteht, die Sichtbarkeit und ein Arbeiter hat das Gefühl, müde zu sein. Daher wird ein Abstand zu dem Hintergrund in einem Fall der Überlagerung von Informationen separat gemessen und das Umschalten wird beispielsweise zwischen der Anzeige des virtuellen Bilds in einem kurzen Abstand und der Anzeige des virtuellen Bilds in einem großen Abstand durchgeführt.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Abstand, mit dem das virtuelle Bild angezeigt wird, in der am Kopf befestigten Anzeigevorrichtung umgeschaltet. Daher kann die Abstandsdifferenz zwischen dem Hintergrund und den überlagerten Informationen oder dem Bild verringert werden. Dies ermöglich, die Sichtbarkeit zu verbessern und die Ermüdung des Arbeiters herabzusetzen.
Während die dem ersten Ausführungsbeispiel äquivalente Konfiguration wie vorstehend beschrieben bei dem fünften Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist es auch möglich, eine Konfiguration zu verwenden, die dem zweiten, dritten oder vierten Ausführungsbeispiel äquivalent ist. Während die Anzeigevorrichtung 100D für virtuelle Bilder bei dem fünften Ausführungsbeispiel auf der Seite des linken Auges 500L angebracht ist, kann die Anzeigevorrichtung 100D für virtuelle Bilder in gleicher Weise auf der Seite des rechten Auges 500R angebracht werden. Es ist auch möglich, die Anzeigevorrichtung 100D für virtuelle Bilder sowohl auf der Seite des linken Auges 500L als auch der Seite des rechten Auges 500R anzubringen.
Die vorbeschriebenen Anzeigevorrichtungen 100, 100A, 100B, 100C, 100D und 100E für virtuelle Bilder können beispielsweise als am Kopf befestigte Anzeigevorrichtungen oder Sichtfeld-Anzeigevorrichtungen für Automobile oder dergleichen verwendet werden. Die Anzeigevorrichtungen 100, 100A, 100B, 100C, 100D und 100E für virtuelle Bilder können nicht nur für Automobile verwendet werden, sondern auch für Flugzeuge, auf medizinischem Gebiet und verschiedenen Gebieten, die virtuelle Bilder verwenden.
BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN

100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E: Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder, 110, 110A: Bildanzeigeeinheit, 111: Lichtquelleneinheit, 11R, 11G, 11B: Halbleiterlaser, 11a, 11b, 11c: Spiegel, 112, 112A: Polarisationsumschaltelement, 113: Abtasteinheit, 113a: Abtastspiegel, 114: Schirm, 115: Bilderzeugungseinheit, 120, 120B, 120C: optische Pfadeinheit, 121: erster Polarisationsspiegel, 122: zweiter Polarisationsspiegel, 123: erster Reflexionsspiegel, 124: zweiter Reflexionsspiegel, 125, Halbspiegel, 125a: erste Viertelwellenplatte, 125b: zweite Viertelwellenplatte, 126a: erster Spiegel, 126b: zweiter Spiegel, 126: Polarisationsplatte, 127: sich bewegende Einheit, 128: zweite Polarisationsumschalteinheit, 130: Vergrößerungsspiegel, 150: Steuereinheit, 160: Antriebsmechanismus, 210, 211: erster optischer Pfad, 220, 221: zweiter optischer Pfad, 300: Windschutzscheibe, 410: erstes virtuelles Bild, 411: erster Abstand, 420: zweites virtuelles Bild, 421: zweiter Abstand, 500: Augen des Fahrers, 600: Fahrzeug.

Claims

Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder, welche aufweist: eine Lichtquelleneinheit, die einen Lichtstrahl emittiert; eine Polarisationsumschalteinheit, die mit einem optischen Pfad des von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahls versehen ist, wobei die Polarisationsumschalteinheit eine Polarisationsrichtung des von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahls zwischen einer unveränderten ersten Polarisationsrichtung und einer geänderten zweiten Polarisationsrichtung umschaltet; eine Bilderzeugungseinheit, die ein Bild durch Verwendung des von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahls erzeugt; eine optische Pfadeinheit, die an einer Position angeordnet ist, an der der aus der Bilderzeugungseinheit austretende Lichtstrahl auftrifft, wobei die optische Pfadeinheit einen ersten optischen Pfad, durch den der Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung hindurchgeht, und einen zweiten optischen Pfad, durch den der Lichtstrahl mit der zweiten Polarisationsrichtung hindurchgeht, enthält, und die optische Pfadlänge des zweiten optischen Pfads größer als die optische Pfadlänge des ersten optischen Pfads ist; und eine Projektionseinheit, die den aus der optischen Pfadeinheit austretenden Lichtstrahl projiziert, wobei: ein virtuelles Bild auf der Grundlage des Bilds in einem ersten Abstand von einem Beobachter mit dem Lichtstrahl, der durch den ersten optischen Pfad der optischen Pfadeinheit hindurchgegangen ist, angezeigt wird, und ein anderes virtuelles Bild auf der Grundlage des Bilds in einem zweiten Abstand, der sich weiter als der erste Abstand von dem Beobachter weg erstreckt, mit dem Lichtstrahl, der durch den zweiten optischen Pfad der optischen Pfadeinheit hindurchgegangen ist, angezeigt wird.
Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach Anspruch 1, bei der: die Lichtquelleneinheit eine Laserlichtquelle ist und einen Lichtstrahl mit der ersten Polarisationsrichtung oder der zweiten Polarisationsrichtung emittiert, und die Polarisationsumschalteinheit einen hiervon emittierten Lichtstrahl zwischen dem Lichtstrahl nach der Änderung der Polarisationsrichtung des von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahls um 90 Grad und dem Lichtstrahl ohne Änderung de Polarisationsrichtung des von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahls umschaltet.
Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Polarisationsumschalteinheit ein Flüssigkristallelement ist, das die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls durch Anlegen von Spannung umschaltet.
Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der: die Bilderzeugungseinheit eine Abtasteinheit enthält, die den von der Lichtquelleneinheit emittierten Lichtstrahl auf einem Schirm abtastet, und die Polarisationsumschalteinheit zwischen der Lichtquelleneinheit und der Abtasteinheit angeordnet ist.
Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der: die optische Pfadeinheit einen ersten Teiler für einen polarisierten Strahl enthält, der selektiv einen eintretenden Lichtstrahl gemäß einer Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls durchlässt oder reflektiert, und einer von einem Lichtstrahl, der durch den ersten Teiler für einen polarisierten Lichtstrahl durchgelassen wurde, und einem anderen Lichtstrahl, der von dem ersten Teiler für einen polarisierten Strahl reflektiert wurde, durch den ersten optischen Pfad hindurchgeht, und der andere durch den zweiten optischen Pfad hindurchgeht.
Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die optische Pfadeinheit enthält: einen Teiler für einen polarisierten Strahl, der selektiv einen eintretenden Lichtstrahl gemäß einer Polarisationsrichtung des eintretenden Lichtstrahls durchlässt oder reflektiert; eine erste Viertelwellenplatte und einen ersten Spiegel, die auf einer optischen Achse angeordnet sind, auf die der eintretende Lichtstrahl durch den Teiler für einen polarisierten Strahl reflektiert wird; und eine zweite Viertelwellenplatte und einen zweiten Spiegel, die auf einer gegenüberliegenden Seite des Teilers für einen polarisierten Strahl angeordnet sind.
Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die in einem Fahrzeug installiert ist, welche Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder eine Steuereinheit aufweist, wobei die Steuereinheit Informationen über die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs von einem in dem Fahrzeug angeordneten Fahrgeschwindigkeitssensor erwirbt und die Polarisationsumschalteinheit auf der Grundlage der Informationen über die Fahrgeschwindigkeit steuert.
Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die in einem Fahrzeug installiert ist, welche Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder eine Steuereinheit aufweist, wobei die Steuereinheit Informationen über einen gegenwärtigen Ort des Fahrzeugs von einem in dem Fahrzeug angeordneten Navigationssystem erwirbt und die Polarisationsumschalteinheit auf der Grundlage der Informationen über den gegenwärtigen Ort steuert.
Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die in einem Fahrzeug installiert ist, welche Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder eine Steuereinheit aufweist, wobei die Steuereinheit Informationen über ein Achtungsobjekt vor dem Fahrzeug von einem in dem Fahrzeug angeordneten Überwachungssystem für den Bereich vor dem Fahrzeug erwirbt und die Polarisationsumschalteinheit auf der Grundlage der Informationen über das Achtungsobjekt steuert.
Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit die Lichtquelleneinheit, die Bilderzeugungseinheit und Polarisationsumschalteinheit so steuert, dass abwechselnd Bilder in dem ersten Abstand und in dem zweiten Abstand in einer Zeitteilungsweise angezeigt werden.
Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der: die Polarisationsumschalteinheit konfiguriert ist zum Umschalten der Polarisationsrichtung unabhängig für jeden Bereich, und die virtuellen Bilder gleichzeitig in dem ersten Abstand und in dem zweiten Abstand mit dem Lichtstrahl, der durch den ersten optischen Pfad der optischen Pfadeinheit hindurchgegangen ist, bzw. dem Lichtstrahl, der durch den zweiten optischen Pfad hindurchgegangen ist, angezeigt werden.
Anzeigevorrichtung für virtuelle Bilder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiterhin aufweisend eine sich bewegende Einheit, die einen Teil der optischen Pfadeinheit bewegt, wodurch die optische Pfadlänge des ersten optischen Pfads oder des zweiten optischen Pfads geändert wird und hierdurch der Abstand von dem Beobachter zu dem virtuellen Bild geändert wird.