DE112015004377T5

DE112015004377T5 - Head-up-displayvorrichtung

Info

Publication number: DE112015004377T5
Application number: DE112015004377.2T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Sugiyama; Takuma OGISU
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-06-08
Also published as: US20190250404A1; CN106794766A; US20170160545A1; CN110194057A; WO2016047777A1

Abstract

Eine HUD-Vorrichtung (10) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Hintergrundbeleuchtung (13) und eine Anzeige (14) zum Anzeigen eines virtuellen Bilds eines ersten Anzeigebilds an einer ersten Anzeigefläche (P1), die annähernd senkrecht zu einer Bezugsfläche (P0) ist, und zum Anzeigen von virtuellen Bildern von drei zweiten Anzeigebildern (P2aA–P2cA) entlang der Bezugsfläche (P0) durch das Strahlen von Anzeigelicht (L) in Entsprechung zu dem ersten Anzeigebild (P1A) und den drei zweiten Anzeigebildern (P2aA–P2cA). In der HUD-Vorrichtung (10) werden die virtuellen Bilder der drei zweiten Anzeigebilder an drei zweiten geschichteten Anzeigeflächen (P2a–P2c) angezeigt, die annähernd senkrecht zu der Bezugsfläche (P0) sind und hierarchisch entlang der Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen angeordnet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Head-up-Displayvorrichtung.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise werden Head-up-Displayvorrichtungen (nachfolgend als HUD-Vorrichtungen bezeichnet) als Anzeigevorrichtungen für Fahrzeuge vorgesehen. Weil HUD-Vorrichtungen in der Lage sind, Informationen auf eine äußere Szenerie überlagert anzuzeigen, müssen Fahrer ihre Sichtlinie nicht stark verändern und kann die Lesbarkeit von Informationen während des Fahrens von Fahrzeugen verbessert werden. Derartige HUD-Vorrichtungen enthalten eine Anzeigeeinheit zum Emittieren von Anzeigelicht in Entsprechung zu einem vorbestimmten Anzeigebild, wobei das von der Anzeigeeinheit emittierte Anzeigelicht auf ein Reflexionsglied (Windschutzscheibe oder Combiner) projiziert wird. Der Fahrer nimmt also ein durch die Anzeigeeinheit angezeigtes Anzeigebild visuell als ein virtuelles Bild vor dem Reflexionsglied wahr.
Das Patentdokument 1 gibt eine Head-up-Displayvorrichtung an, die gestattet, dass Betriebsinformationen einer Fahrzeugabstand-Steuervorrichtung einfach erkannt werden können. Die Head-up-Displayvorrichtung zeigt eine Markierung für ein vorausfahrendes Fahrzeug oder eine Markierung für den Fahrzeugabstand in einer ersten Anzeigeebene an, wenn kein vorausfahrendes Fahrzeug durch die Fahrzeugabstand-Steuervorrichtung erfasst wird. Wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug durch die Fahrzeugabstand-Steuervorrichtung erfasst wird, zeigt die Head-up-Displayvorrichtung eine Markierung für ein vorausfahrendes Fahrzeug in einer zweiten Anzeigeebene und weiterhin eine Vielzahl von Markierungen, die einen Fahrzeugabstand angeben, in einer dritten Anzeigeebene an. Die dritte Anzeigeebene ist eine im Wesentlichen horizontale Ebene. Im Gegensatz dazu sind die erste Anzeigeebene und die zweite Anzeigeebene im Wesentlichen senkrecht zu der dritten Ebene. Weiterhin ist die zweite Ebene von der ersten Ebene nach vorne durch ein vorbestimmtes Intervall beabstandet.
Dokumente aus dem Stand der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP-A-2011-73466

Zusammenfassung der Erfindung
Problemstellung der Erfindung
In der HUD-Vorrichtung des Patentdokuments 1 werden jedoch eine Vielzahl von Markierungen, die in der dritten Anzeigeebene angezeigt werden, in der gleichen Ebene angezeigt. Und weil die in der dritten Ebene nebeneinander in der Vorne-Hinten-Richtung angezeigten Markierungen einen kleinen Zwischenraum aufweisen, sehen sie nur eine kleine Differenz zwischen ihren visuellen Distanzen vor. Daraus ergibt sich das Problem, dass die Vielzahl von Markierungen nicht einfach als ein 3D-Bild erkannt werden und es somit schwierig ist, einen stereoskopischen Anzeigeeffekt zu erhalten.
Es wäre wünschenswert, die in dem Patentdokument 1 angegebene HUD-Vorrichtung derart zu verbessern, dass der Fahrer die Distanz zu einer Anzeigeebene, die für das Anzeigen einer Markierung wie etwa einer Markierung für ein vorausfahrendes Fahrzeug dient und im Wesentlichen senkrecht zu der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs ist, erkennen kann.
Die Erfindung nimmt auf die vorstehend geschilderten Umstände Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Head-up-Displayvorrichtung anzugeben, die einen stereoskopischen Anzeigeeffekt vorsehen kann. Es ist eine weitere Aufgabe der Head-up-Displayvorrichtung, ein besseres Distanzgefühl für einen Fahrer vorzusehen.
Problemlösung
Um das Problem zu lösen, umfasst die Head-up-Displayvorrichtung der vorliegenden Erfindung die folgenden Konfigurationen.

(1) Head-up-Displayvorrichtung, die Informationen für einen Fahrer in der Form eines virtuellen Bilds anzeigt, indem sie Anzeigelicht auf ein Reflexionsglied projiziert, wobei die Head-up-Displayvorrichtung umfasst: eine Anzeigevorrichtung, die ein virtuelles Bild eines ersten Anzeigebilds in einer ersten Anzeigeebene anzeigt, indem sie Anzeigelicht für das erste Anzeigebild emittiert, und virtuelle Bilder einer Vielzahl von zweiten Anzeigebildern in einer Vielzahl von zweiten Anzeigeebenen anzeigt, indem sie jeweils Anzeigelichtstrahlen für die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern emittiert, wobei die erste Anzeigeebene im Wesentlichen senkrecht zu einer Bezugsebene ist, und wobei die zweiten Anzeigeebenen im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene sind und in einer Vorne-Hinten-Richtung des Fahrers geschichtet angeordnet sind, und wobei die virtuellen Bilder der Vielzahl von zweiten Anzeigebildern derart angezeigt werden, dass sie entlang der Bezugsebene angeordnet sind.
(2) Head-up-Displayvorrichtung gemäß Punkt (1), die weiterhin umfasst: eine Vielzahl von Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen, die in einem optischen Pfad zwischen der Anzeigevorrichtung und einem Augenpunkt des Fahrers angeordnet sind und optische Pfadlängen der von der Anzeigevorrichtung emittierten Anzeigelichtstrahlen einstellen, wobei die Vielzahl von Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen verschiedene optische Pfadlängen für die Anzeigelichtstrahlen für das erste Anzeigebild und die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern jeweils in Entsprechung zu den Distanzen zu der ersten Anzeigeebene und den Anzeigeebenen der zweiten Schicht vorsehen.
(3) Head-up-Displayvorrichtung gemäß Punkt (1) oder (2), wobei die Anzeigevorrichtung eine Vielzahl von Anzeigeeinrichtungen umfasst, die die Anzeigelichtstrahlen für das erste Anzeigebild und die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern emittieren, und wobei die Vielzahl von Anzeigeeinrichtungen an voneinander versetzten Positionen angeordnet sind, um die entsprechenden optischen Pfadlängen jeweils verschieden in Entsprechung zu Distanzen zu der ersten Anzeigeebene und den Anzeigeebenen der zweiten Schicht vorzusehen.
(4) Head-up-Displayvorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (3), wobei die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern derart gezeichnet sind, dass sich ihre linken und rechten Umrisse entlang von entsprechenden perspektivischen Linien erstrecken, die in Entsprechung zu einem vorbestimmten Fluchtpunkt gesetzt sind.
(5) Head-up-Displayvorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (4), wobei die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern derart gezeichnet sind, dass ihre Bilddichte kleiner wird, wenn ihre Position zu dem Fahrer geht.
(6) Head-up-Displayvorrichtung, die Informationen für einen Fahrer anzeigt, indem sie Anzeigelicht auf ein Reflexionsglied projiziert, wobei die Head-up-Displayvorrichtung umfasst: eine Augenpunkt-Erfassungseinheit, die einen Augenpunkt des Fahrers erfasst, eine erste Beleuchtungseinheit, die erstes Beleuchtungslicht projiziert, um zu veranlassen, dass der Fahrer visuell eine planare Anzeige erkennt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs ist, eine zweite Beleuchtungseinheit, die zweites Beleuchtungslicht projiziert, um zu veranlassen, dass der Fahrer visuell eine Tiefenanzeige erkennt, die eine Komponente in der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs enthält, und eine Projektions-Steuereinheit, die das zweite Beleuchtungslicht der zweiten Beleuchtungseinheit derart steuert, dass ein Teil der Tiefenanzeige mit der planaren Anzeige überlappt und die Tiefenanzeige in der gleichen Richtung bewegt wird wie die Bewegungsrichtung des durch die Augenpunkt-Erfassungseinheit erfassten Augenpunkts des Fahrers.
(7) Head-up-Displayvorrichtung gemäß Punkt (6), die weiterhin umfasst: eine Auswahleinheit, die eine Auswahl zwischen einer hervorgehobenen Anzeige, in welcher die Tiefenanzeige mit der planaren Anzeige überlappt, und einer gewöhnlichen Anzeige, in welcher die Tiefenanzeige neben der planaren Anzeige angezeigt wird, ermöglicht, wobei die Projektions-Steuereinheit eine Projektionsrichtung der zweiten Beleuchtungseinheit derart einstellt, dass ein Teil der Tiefenanzeige mit der planaren Anzeige überlappt, wenn die hervorgehobene Anzeige durch die Auswahleinheit ausgewählt wird, und die Projektionsrichtung der zweiten Beleuchtungseinheit derart einstellt, dass die Tiefenanzeige neben der planaren Anzeige angezeigt wird, wenn die gewöhnliche Anzeige durch die Auswahleinheit ausgewählt wird.

Vorteile der Erfindung
Gemäß der Erfindung werden drei zweite Anzeigebilder entlang der Bezugsebene derart angezeigt, dass sie im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene sind und geschichtet in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, wodurch ein stereoskopischer Anzeigeeffekt erhalten werden kann. Weiterhin sind in dieser Anzeigeform die visuellen Distanzdifferenzen zwischen den zweiten Anzeigebildern groß. Deshalb weisen benachbarte der zweiten Anzeigebilder einen großen Zwischenraum in der Vorne-Hinten-Richtung auf, sodass ein stereoskopischer Effekt besser erhalten werden kann.
Weiterhin kann die Erfindung eine Head-up-Displayvorrichtung vorsehen, die ein besseres Distanzgefühl für den Fahrer geben kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die ein Fahrzeug zeigt, auf das eine HUD-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform angewendet ist.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Anzeigeeinheit zeigt.
3(a) und 3(b) sind erläuternde Ansichten, die eine Funktion in Bezug auf vier Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen beschreiben.
4 ist eine erläuternde Ansicht, die visuelle Distanzdifferenzen zwischen Schichten zeigt.
5 ist eine erläuternde Ansicht, die visuelle Distanzdifferenzen zwischen Schichten in einer herkömmlichen Anzeigeform zeigt.
6(a) und 6(b) sind erläuternde Ansichten, die modifizierte Versionen von durch einen Fahrer zu erkennenden Bildern zeigen.
7 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer modifizierten Beleuchtungsvorrichtung zeigt.
8 ist eine schematische Ansicht, die einen Fahrzeuginnenraum, auf den ein HUD-System gemäß einer zweiten Ausführungsform angewendet ist, zeigt.
9 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des HUD-Systems zeigt.
10 zeigt eine detaillierte Konfiguration einer in 8 und 9 gezeigten Beleuchtungseinheit.
11 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem eine zweite Anzeige an einer in 10 gezeigten Drehwelle gedreht wird.
12 ist eine schematische Vorderansicht, die einen in 10 gezeigten Anzeigezustand zeigt.
13(a) und 13(b) sind schematische Ansichten, die den Anzeigezustand von 10 zeigen, wobei 13(a) einen Fall zeigt, in dem der Augenpunkt etwas nach rechts bewegt ist, und 13(b) einen Fall zeigt, in dem der Augenpunkt etwas nach links bewegt ist.
14 ist eine schematische Vorderansicht, die einen in 11 gezeigten Anzeigezustand zeigt.
15(a) und 15(b) sind schematische Ansichten, die den Anzeigezustand von 11 zeigen, wobei 15(a) einen Fall zeigt, in dem der Augenpunkt etwas nach rechts bewegt ist, und 15(b) einen Fall zeigt, in dem der Augenpunkt etwas nach links bewegt ist.
16 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren einer HUD-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
(Ausführungsform 1)
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Fahrzeuginnenraum, in dem eine HUD-Vorrichtung (Head-up-Displayvorrichtung) gemäß einer ersten Ausführungsform angewendet ist, zeigt. In dem Fahrzeuginnenraum ist ein Lenkrad vor einem Fahrer angeordnet und ist ein Armaturenbrett 3 vor dem Lenkrad angeordnet. Eine Windschutzscheibe 4, die die Grenze zwischen den Räumen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs ist und ein Blicken auf die Szenerie vor dem Fahrzeug ermöglicht, ist vor dem Armaturenbrett 3 angeordnet.
Das Armaturenbrett 3 ist ein Glied, das einen vorderen Raum des Fahrzeuginnenraums teilt und zu einer vorbestimmten Form gegossen ist. Das Armaturenbrett 3 ist an einer vorbestimmten Position mit einer Öffnung 3a versehen, die die Räume innerhalb und außerhalb des Armaturenbretts 3 verbindet. Weiterhin ist ein vorbestimmter Bereich P der Windschutzscheibe 4 über der Öffnung 3a angeordnet.
Die HUD-Vorrichtung 10, die Informationen wie etwa ein virtuelles Bild S mittels einer fern angeordneten Anzeige derart anzeigt, dass diese über eine durch den Fahrer betrachtete Szenerie vor dem Fahrzeug gelagert sind, ist in dem Fahrzeug installiert. Die HUD-Vorrichtung 10 umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 11 und eine Steuereinrichtung 20 und bildet das virtuelle Bild S unter Verwendung der Windschutzscheibe 4, die ein Reflexionsglied ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung 11 ist in einem Fahrzeuggehäuse aufgenommen und in dem Armaturenbrett 3 angeordnet. Die Beleuchtungsvorrichtung 11 umfasst eine Anzeigeeinheit 12 und einen asphärischen Spiegel 16.
Die Anzeigeeinheit 12 emittiert Anzeigelicht L, das einem für den Fahrer anzuzeigenden Anzeigebild entspricht. Die Anzeigeeinheit 12 wird weiter unten im Detail beschrieben.
Der asphärische Spiegel 16 ist ein Glied zum Reflektieren des von der Anzeigeeinheit 12 emittierten Anzeigelichts L zu der Windschutzscheibe 4. Der asphärische Spiegel 16 wird derart gehalten, dass seine Neigung durch die Antriebskraft eines Motors (nicht gezeigt) eingestellt werden kann. Die Neigungseinstellung ermöglicht es, die Projektionsposition des Anzeigelichts L auf die Windschutzscheibe 4 einzustellen.
Die Beleuchtungsvorrichtung 11 projiziert das von der Anzeigeeinheit 12 emittierte Anzeigelicht L auf den vorbestimmten Bereich P der Windschutzscheibe 4 über den asphärischen Spiegel 16. Das projizierte Anzeigelicht L wird durch die Windschutzscheibe 4 reflektiert und erreicht einen Augenpunkt E des Fahrers. Daraus resultiert, dass der Fahrer ein virtuelles Bild S des Anzeigebilds in Entsprechung zu dem Anzeigelicht L so wahrnimmt, als ob es sich außerhalb der Windschutzscheibe 4 befinden würde.
Die Steuereinrichtung 20 ist eine Einrichtung zum Steuern der Beleuchtungsvorrichtung 11 und kann ein Mikrocomputer sein, der hauptsächlich eine CPU, einen ROM, einen RAM und eine Ein-/Ausgabeschnittstelle enthält.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Anzeigeeinheit 12 im Detail zeigt. Die Anzeigeeinheit 12 enthält eine Anzeigevorrichtung einschließlich einer Hintergrundbeleuchtung 13 und einer Anzeige 14 sowie erste bis vierte Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen 15a bis 15d.
Die Hintergrundbeleuchtung 13 besteht zum Beispiel aus einer oder mehreren LEDs. Das von der Hintergrundbeleuchtung 13 emittierte Licht scheint über ein vorbestimmtes optisches System auf die Anzeige 14.
Die Anzeige 14, die zum Beispiel eine LCD ist, erzeugt ein Anzeigebild. Die Anzeige 14 emittierte Anzeigelicht L (siehe 1) in Entsprechung zu dem Anzeigebild, indem sie gestattet, dass ein Teil des von der Hintergrundbeleuchtung 13 und von der Rückseite kommenden Lichts durch sie hindurchgeht. Das derart gebildete Anzeigelicht L geht zu den ersten bis vierten Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen 15a bis 15d. Das durch die Anzeige 14 gebildete Anzeigebild ist ein Bild mit Anzeigeinformationen (einschließlich von Zahlen, Zeichen, Markierungen usw.), die für den Fahrer und Insassen anzuzeigen sind und durch die Steuereinrichtung 20 basierend auf einem von einer Host-Steuereinrichtung eingegebenen Anzeigebildsignal gesteuert werden.
Die Anzeige 14 weist nur eine Anzeigefläche auf, die in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt sein kann. In der Ausführungsform kann die eine Anzeigefläche in vier Bereiche, d. h. erste bis vierte Anzeigebereiche unterteilt sein. Innerhalb der vier Bereiche dient der erste Anzeigebereich dazu, ein erstes Anzeigebild zu bilden. Vorbestimmte Informationen (z. B. das Vorhandensein/die Abwesenheit eines vorausfahrenden Fahrzeugs) können in der Form des ersten Anzeigebilds angezeigt werden. Die zweiten bis vierten Anzeigebilder dienen dazu, ein zweites Anzeigebild zu bilden, wobei vorbestimmte Informationen (z. B. der Fahrzeugabstand) angezeigt werden können, indem die drei zweiten Anzeigebilder kombiniert werden. Die vier Anzeigebereiche und die vier Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen 15 weisen eine eins-zu-eins-Entsprechung auf, wobei das von jedem Anzeigebereich emittierte Anzeigelicht L auf die entsprechende Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15 scheint.
Die ersten bis vierte Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen 15a bis 15d sind auf einem optischen Pfad zwischen der Anzeige 14 und dem Augenpunkt E angeordnet, die jeweils Einrichtungen zum Einstellen der optischen Pfadlänge des von der Anzeige 14 emittierten Anzeigelichts L sind. Jede der ersten bis vierten Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen 15a bis 15d umfasst zum Beispiel eine Vielzahl von Klappspiegeln und stellt die optische Pfadlänge für das Anzeigelicht L unter Verwendung der Klappspiegel ein. 3 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Funktion in Bezug auf die ersten bis vierten Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen 15a bis 15d beschreibt.
Die erste Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15a stellt den optischen Pfad für das von dem ersten Anzeigebereich der Anzeige 14 emittierte Anzeigelicht L ein. Die erste Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15a zeigt ein virtuelles Bild eines ersten Anzeigebilds P1A in Entsprechung zu dem von der Anzeige 14 (ersten Anzeigebereich) emittierten Anzeigelicht L in einer ersten Anzeigeebene P1 an, die im Wesentlichen senkrecht zu einer vorbestimmten Bezugsebene P0 (z. B. einer horizontalen Ebene) gesetzt ist.
Die zweite Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15b stellt den optischen Pfad für das von dem zweiten Anzeigebereich der Anzeige 14 emittierte Anzeigelicht L ein. Die zweite Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15b zeigt ein virtuelles Bild eines zweiten Anzeigebilds P2aA in Entsprechung zu dem von der Anzeige 14 (zweiten Anzeigebereich) emittierten Anzeigelicht L in einer Anzeigeebene P2a einer ersten Schicht an, die näher an dem Fahrzeug in der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs als die erste Anzeigeebene P1 ist.
Die dritte Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15c stellt den optischen Pfad für das von dem dritten Anzeigebereich der Anzeige 14 emittierte Anzeigelicht L ein. Die dritte Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15c zeigt ein virtuelles Bild eines zweiten Anzeigebilds P2bA in Entsprechung zu dem von der Anzeige 14 (dritten Anzeigebereich) emittierten Anzeigelicht L in einer Anzeigeebene P2b einer zweiten Schicht an, die näher an dem Fahrzeug als die erste Anzeigeebene P2a der ersten Schicht ist.
Die vierte Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15d stellt den optischen Pfad für das von dem vierten Anzeigebereich der Anzeige 14 emittierte Anzeigelicht L ein. Die vierte Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15d zeigt ein virtuelles Bild eines zweiten Anzeigebilds P2cA in Entsprechung zu dem von der Anzeige 14 (vierten Anzeigebereich) emittierten Anzeigelicht L in einer Anzeigeebene P2c einer dritten Schicht an, die näher an dem Fahrzeug als die Anzeigeebene P2b der zweiten Schicht ist.
Die drei Anzeigeebenen P2a bis P2c der ersten bis dritten Schicht sind im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene P0, wobei die virtuellen Bilder der drei zweiten Anzeigebilder P2aA bis P2cA entlang der Bezugsebene P0 angezeigt werden.
as Anzeigelicht L, das durch die erste Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15a innerhalb der ersten bis vierten Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15a bis 15d gegangen ist, nimmt den längsten optischen Pfad, wobei das entsprechende virtuelle Bild in der ersten Anzeigeebene P1 an der tiefsten Position angezeigt wird. Die Anzeigelichtstrahlen, die jeweils durch die zweite Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15b, die dritte Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15c und die vierte Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung 15d gegangen sind, nehmen optische Pfade, die in dieser Reihenfolge jeweils kürzer sind. Die entsprechenden virtuellen Bilder werden entlang der Bezugsebene P0 an Positionen angezeigt, die dem Fahrzeug näher sind als die erste Anzeigeebene P1, sodass sie dem Fahrer im Wesentlichen direkt zugewandt sind.
4 ist eine erläuternde Ansicht, die eine visuelle Distanzdifferenz Lb in der Anzeigeform der Ausführungsform zeigt. Die visuelle Distanzdifferenz Lb kann durch die folgende Gleichung berechnet werden: Lb = L₂cosθ₂ – L₃. [Formel 1]
5 ist eine erläuternde Ansicht, die eine visuelle Distanzdifferenz La für den Fall zeigt, dass virtuelle Bilder der drei zweiten Anzeigebilder in planaren Anzeigeebenen P3a bis P3c, die entlang der Bezugsebene P0 angeordnet sind, angezeigt werden. Die visuelle Distanzdifferenz La kann durch die folgende Gleichung berechnet werden: La = L₂cosθ₂ – L₁. [Formel 2]
Ein Vergleich zwischen den Formeln 1 und 2 ergibt, dass die visuelle Distanzdifferenz Lb größer ist als die visuelle Distanzdifferenz La. Gemäß der Anzeigeform der Ausführungsform können die zweiten Anzeigebilder P2aA bis P2cA also mit großen Zwischenräumen in der Vorne-Hinten-Richtung wahrgenommen werden.
Wie oben beschrieben umfasst in der Ausführungsform die HUD-Vorrichtung 10 die Hintergrundbeleuchtung 13 und die Anzeige 14, die ein virtuelles Bild eines ersten Anzeigebilds P1A in der ersten Anzeigeebene P1 anzeigen, die im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene P0 ist, und virtuelle Bilder von drei zweiten Anzeigebildern P2aA bis P2cA entlang der Bezugsebene P0 anzeigen, indem sie entsprechende Anzeigelichtstrahlen L in Entsprechung zu dem ersten Anzeigebild P1A und den drei zweiten Anzeigebildern P2aA bis P2cA emittieren. In der HUD-Vorrichtung 10 werden die virtuellen Bilder der drei zweiten Anzeigebilder P2aA bis P2cA in den drei Anzeigeebenen P2a bis P2c der zweiten Schicht angezeigt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene P0 sind und geschichtet in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind.
Insbesondere enthält die HUD-Vorrichtung 10 weiterhin die vier ersten bis vierten Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen 15a bis 15d für das Einstellen der optischen Pfadlängen der durch die Anzeige 14 emittierten Anzeigelichtstrahlen L. Die ersten bis vierten Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen 15a bis 15d sehen verschiedene optische Pfadlängen für die Anzeigelichtstrahlen L für das erste Anzeigebild P1A und die drei zweiten Anzeigebilder P2aA bis P2cA in Entsprechung zu den Distanzen jeweils zu der ersten Anzeigeebene P1 und den drei Anzeigeebenen P2a bis P2c der zweiten Schicht vor.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration werden drei zweite Anzeigebilder P2aA bis P2cA entlang der Bezugsebene P0 derart angezeigt, dass sie im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene P0 sind und geschichtet in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, wodurch ein stereoskopischer Anzeigeeffekt erhalten werden kann. Weiterhin sind in dieser Anzeigeform die visuellen Distanzdifferenzen zwischen den zweiten Anzeigebildern groß. Deshalb weisen benachbarte der zweiten Anzeigebilder P2aA bis P2cA einen großen Zwischenraum in der Vorne-Hinten-Richtung auf, wodurch ein stereoskopischer Anzeigeeffekt effektiver erhalten werden kann.
Um einen stereoskopischen Anzeigeeffekt zu erhalten, können zweite Anzeigebilder P2aA bis P2cA in den folgenden Formen gezeichnet werden. In einem ersten Verfahren werden wie in 6(a) gezeigt drei zweite Anzeigebilder P2aA bis P2cA derart gezeichnet, dass sich ihre linken und rechten Umrisse entlang von entsprechenden perspektivischen Linien Lp erstrecken, die in Entsprechung zu einem vorbestimmten Fluchtpunkt PV gesetzt sind. Mit dieser Methode wird das perspektivische Gefühl der drei zweiten Anzeigebilder P2aA bis P2cA in der Vorne-Hinten-Richtung verstärkt, wodurch ein besserer stereoskopischer Anzeigeeffekt erhalten werden kann.
In einer zweiten Methode werden wie in 6(b) gezeigt drei zweite Anzeigebilder P2aA bis P2cA derart gezeichnet, dass ihre Bilddichte kleiner wird, wenn die Position zu dem Fahrzeug geht. Es werden also drei zweite Anzeigebilder P2aA bis P2cA mit einer dichteren Farbe gezeichnet, wenn sich die Position von dem Fahrzeug entfernt (d. h. mit einer helleren Farbe, wenn die Position zu dem Fahrzeug geht). Mit dieser Methode wird das perspektivische Gefühl in der Vorne-Hinten-Richtung verbessert, wodurch ein besserer stereoskopischer Effekt erhalten werden kann.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Anzeigefläche der einen Anzeigeeinheit (Hintergrundbeleuchtung 13 und Anzeige 14) in vier Bereiche unterteilt und werden Anzeigelichtstrahlen L in Entsprechung jeweils zu Anzeigebildern P1A und P2aA bis P2cA emittiert. Es ist jedoch auch eine andere Konfiguration möglich, in der Anzeigelichtstrahlen L jeweils in Entsprechung zu Anzeigebildern P1A und P2aA bis P2cA unter Verwendung von vier Anzeigeeinrichtungen emittiert werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die ersten bis vierten Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen 15a bis 15d als Einrichtungen zum Erzeugen von verschiedenen optischen Pfadlängen vorgesehen, weil die Anzeigelichtstrahlen L in Entsprechung jeweils zu Anzeigebildern P1A und P2aA bis P2cA die gleiche Beleuchtungsposition aufweisen. Es ist jedoch wie in 7 gezeigt auch eine andere Konfiguration möglich, in der eine Anzeigeeinheit vier Anzeigeeinrichtungen (vier Hintergrundbeleuchtungen 13a bis 13d und vier Anzeigen 14a bis 14d) aufweist und Anzeigelichtstrahlen L in Entsprechung jeweils zu Anzeigebildern P1A und P2aA und P2cA individuell emittiert werden. In diesem Fall werden verschiedene optische Pfadlängen erhalten, indem die vier Anzeigeeinrichtungen an voneinander versetzten Positionen angeordnet werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform werden drei zweite Anzeigebilder P2aA bis P2cA gebildet, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt ist und eine beliebige eine Vielzahl von zweiten Anzeigebildern gebildet werden kann. Es sind vier Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen vorgesehen, wobei jedoch auch eine andere Anzahl von Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen in Entsprechung zu der Anzahl von zweiten Anzeigebildern P2aA bis P2cA vorgesehen sein kann.
Die Erfindung wurde oben im Detail anhand einer bestimmten Ausführungsform beschrieben, wobei dem Fachmann jedoch deutlich sein sollte, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird von der Beleuchtungseinheit emittiertes Anzeigelicht auf die Windschutzscheibe projiziert, wobei jedoch auch eine andere Konfiguration möglich ist, in der Anzeigelicht auf ein anderes Reflexionsglied als die Windschutzscheibe projiziert wird. Beispiele für ein derartiges Reflexionsglied sind ein Combiner und ein Halbspiegel, die derart angeordnet sind, dass sie einem Messinstrument mit Messeinrichtungen zugewandt sind, und dazu dienen, ein virtuelles Bild anzuzeigen.
(Ausführungsform 2)
8 ist eine schematische Ansicht, die einen Fahrzeuginnenraum zeigt, auf den ein HUD-System (Head-up-Displaysystem) gemäß einer zweiten Ausführungsform angewendet ist. 9 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des HUD-Systems zeigt. In dem Fahrzeuginnenraum ist ein Lenkrad 52 vor einem Fahrer angeordnet und ist ein Armaturenbrett 53 vor dem Lenkrad 52 angeordnet. Eine Windschutzscheibe 54, die eine Grenze zwischen den Räumen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs ist und das Betrachten einer Szenerie vor dem Fahrzeug ermöglicht, ist vor dem Armaturenbrett 53 angeordnet.
Das Armaturenbrett 53 ist ein Glied, das einen vorderen Raum des Fahrzeuginnenraums teilt und mit einer vorbestimmten Form gegossen ist. Das Armaturenbrett 53 ist an einer vorbestimmten Position mit einer Öffnung 53a versehen, die die Räume innerhalb und außerhalb des Armaturenbretts 3 verbindet, wobei die Windschutzscheibe 54 über der Öffnung 53a angeordnet ist.
Das HUD-System für das Anzeigen von Informationen für den Fahrer als eines virtuellen Bildes durch eine fern angeordnete Anzeige ist in dem Fahrzeug installiert. Das HUD-System umfasst hauptsächlich eine HUD-Vorrichtung 60 und eine Kamera 65.
Die HUD-Vorrichtung 60 ist eine Vorrichtung zum Anzeigen von Informationen derart, dass diese auf eine durch den Fahrer betrachtete Szenerie usw. vor dem Fahrzeug gelagert werden. Die HUD-Vorrichtung 60 umfasst eine Beleuchtungseinheit 61 und eine Steuereinrichtung 70 und bildet ein virtuelles Bild unter Verwendung der Windschutzscheibe 54, die ein Reflexionsglied ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung 61 ist in einem Gehäuse aufgenommen und innerhalb des Armaturenbretts 53 angeordnet. Die Beleuchtungseinheit 61 dient dazu, Beleuchtungslicht auf die Windschutzscheibe 54 zu projizieren.
Die Steuereinrichtung 70 ist eine Vorrichtung zum Steuern der Beleuchtungseinheit 61 und kann ein Mikrocomputer sein, der hauptsächlich eine CPU, einen ROM, einen RAM und eine Ein-/Ausgabeschnittstelle enthält. Funktionsmäßig weist die Steuereinrichtung 70 eine Augenpunkt-Erfassungseinheit 71, eine HUD-Steuereinheit (Projektions-Steuereinheit) 72 und eine Auswahleinheit 73 auf.
Die Augenpunkt-Erfassungseinheit 71 dient dazu, den Augenpunkt des Fahrers basierend auf einem von der Kamera 65 zugeführten Bild, die einen vorbestimmten Bereich einschließlich des Gesichts des Fahrers aufnimmt, zu erfassen. Die HUD-Steuereinheit 72 dient dazu, die Beleuchtungseinheit 61 zu steuern. Zum Beispiel kann der Fahrer des Fahrzeugs groß oder klein sein. Wenn ein großer Fahrer in dem Fahrersitz sitzt, befindet sich sein Augenpunkt an einer hohen Position und muss die Projektionsposition P dementsprechend angepasst werden. Und wenn der Fahrer klein ist, befindet sich sein Augenpunkt an einer niedrigen Position. Es ist dementsprechend auch in diesem Fall erforderlich, die Projektionsposition P anzupassen. Die HUD-Steuereinheit 72 steuert die Beleuchtungseinheit 61, um eine korrekte Anzeige zu erzeugen, indem sie die Projektionsposition P wie oben beschrieben basierend auf einem Erfassungsergebnis der Augenpunkt-Erfassungseinheit 71 ändert. Weiterhin steuert die HUD-Steuereinheit 72 nicht nur die Projektionsposition P, sondern steuert auch, was durch erste und zweite Anzeigen 61a und 61b (weiter unten beschrieben) angezeigt wird, basierend auf dem Erfassungsergebnis der Augenpunkt-Erfassungseinheit 71 und auf anderen Informationen.
10 zeigt die Konfiguration der Beleuchtungseinheit 61 von 8 und 9 im Detail. Der Einfachheit halber sind die Windschutzscheibe 54, der Augenpunkt E usw. auch in 10 gezeigt. Wie in 10 gezeigt, umfasst die Beleuchtungseinheit 61 eine erste Anzeige (erste Beleuchtungseinheit) 61a, eine zweite Anzeige (zweite Beleuchtungseinheit) 61b und eine Reflexionsplatte 61c.
Die erste Anzeige 61a und die zweite Anzeige 61b dienen dazu, Beleuchtungslicht in Entsprechung zu für den Fahrer zu präsentierenden Anzeigeinformationen zu projizieren. Die erste Anzeige 61a und die zweite Anzeige 61b umfassen jeweils eine LCD (Flüssigkristallanzeige für das Anzeigen von Anzeigeinformationen wie etwa Zahlen, Zeichen usw. und eine Hintergrundbeleuchtung wie etwa eine oder mehrere LEDs, die die LCD zum Emittieren von Licht veranlassen.
Die Reflexionsplatte 61c ist ein Glied zum Reflektieren von durch die erste Anzeige 61a und die zweite Anzeige 61b projizierten Beleuchtungslichtstrahlen zu der Windschutzscheibe 54. Die Reflexionsplatte 61c wird derart gehalten, dass die Neigung eingestellt werden kann, wobei die Neigung mittels einer Antriebskraft eines Motors (nicht gezeigt) eingestellt werden kann. Dank dieser Neigungseinstellung kann die Projektionsposition P in Entsprechung zu der Höhe des Augenpunkts E des Fahrers wie oben beschrieben gesteuert werden.
Weiterhin funktioniert in dieser Ausführungsform die erste Anzeige 61a wegen ihrer Position und Ausrichtung als eine Einrichtung zum Projizieren von erstem Beleuchtungslicht, damit der Fahrer eine planare Anzeige PD wahrnimmt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs (der Sichtlinie L des Fahrers) ist. Und wegen ihrer Position und Ausrichtung funktioniert die zweite Anzeige 61b als eine Einrichtung zum Projizieren von zweitem Beleuchtungslicht, damit der Fahrer visuell ein Tiefendisplay DD einschließlich einer Komponente in der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs visuell wahrnimmt.
Unter der „Tiefenanzeige DD einschließlich einer Komponente in der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs” ist eine Anzeige zu verstehen, in der wenigstens die Komponente in der Tiefenrichtung (Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs) länger als die Komponente in der Oben-Unten-Richtung des Fahrzeugs ist.
Weiterhin umfasst die zweite Anzeige 61b eine Drehwelle 61d, die die Lichtprojektionsrichtung einstellen kann. 11 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die zweite Anzeige 61b auf der Drehwelle 61d von 10 gedreht wird.
Wie in 11 gezeigt, kann die zweite Anzeige 61b im Uhrzeigersinn (der Figur) auf der Drehwelle 61d gedreht werden. Wenn die zweite Anzeige 61b gedreht wird, überlappt die zweite Anzeige 61b mit einem Projektionsbereich R der ersten Anzeige 61a.
Daraus resultiert, dass eine Tiefenanzeige DD der zweiten Anzeige 61b mit einer planaren Anzeige PD der ersten Anzeige 61a überlappt. In der folgenden Beschreibung wird der Anzeigezustand von 10 als eine gewöhnliche Anzeige bezeichnet und wird der Anzeigezustand von 11 als eine hervorgehobene Anzeige bezeichnet.
12 ist eine schematische Vorderansicht, die den Anzeigezustand von 10 zeigt. 13 ist eine schematische Ansicht, die den Anzeigezustand von 10 zeigt, wobei 13(a) einen Fall zeigt, in dem der Augenpunkt E etwas nach rechts bewegt ist und 13(b) einen Fall zeigt, in dem der Augenpunkt E etwas nach links bewegt ist.
Wie in 12 gezeigt, wird in dem Anzeigezustand von 10 die Tiefenanzeige DD unter der planaren Anzeige PD angezeigt. Die Tiefenanzeige DD, die neben der planaren Anzeige PD angezeigt wird, ermöglicht, dass der Fahrer die Distanz zu der planaren Anzeige PD einfach erkennt.
In der Ausführungsform enthält die Tiefenanzeige DD eine Vielzahl von bandförmigen Bildern DD1 bis DD3, die in der Richtung der Sichtlinie L des Fahrers (Tiefenrichtung) angeordnet sind, wobei jedes aus der Vielzahl von bandförmigen Bildern DD1 bis DD3 trapezförmig ist. Was die lateralen Breiten der Vielzahl von bandförmigen Bildern DD1 bis DD3 betrifft, ist das tiefste erste bandförmige Bild DD1 am kleinsten und ist das dem Fahrzeug nahste dritte bandförmige Bild DD3 am größten. Die Tiefe (Distanz) wird durch die ersten bis dritten bandförmigen Bilder DD1 bis DD2, die trapezförmig sind und deren laterale Breiten mit tieferer Position kleiner werden, ausgedrückt.
Und wenn wie in 13(a) und 13(b) gezeigt der Augenpunkt E nach rechts oder links bewegt wird, projiziert die zweite Anzeige 61b zweites Beleuchtungslicht, das von der Bewegung abhängt. Insbesondere erfasst die Augenpunkt-Erfassungseinheit 71 eine Bewegung des Augenpunkts E des Fahrers basierend auf einem von der Kamera 65 zugeführten Bild. Indem die zweite Anzeige 61b gesteuert wird, steuert die HUD-Steuereinheit 72 das zweite Beleuchtungslicht derart, dass die Tiefenanzeige DD in der gleichen Richtung wie die Bewegungsrichtung des Augenpunkts E des Fahrers bewegt wird. Die resultierende Bewegungsdistanz der Tiefenanzeige DD hängt von der Bewegungsdistanz des Augenpunkts E des Fahrers ab.
In dieser Steuerung steuert die HUD-Steuereinheit 72 wie in 13(a) und 13(b) gezeigt zweites Beleuchtungslicht der zweiten Anzeige 61b derart, dass die Mitte C_DD der Tiefenanzeige DD auf einer projizierten geraden Linie I' platziert wird, die eine Projektion einer geraden Linie I, die den durch die Augenpunkt-Erfassungseinheit 71 erfassten Augenpunkt E des Fahrers mit der planaren Anzeige PD verbindet, auf die Tiefenanzeige DD ist.
Insbesondere wird eine gerade Linie I bestimmt, die den durch die Augenpunkt-Erfassungseinheit 71 erfassten Augenpunkt E des Fahrers mit einem bestimmten Punkt PP auf der Mittenlinie C_PD, der auf die Tiefenanzeige DD (in der Richtung senkrecht zu der Ebene der Tiefenanzeige DD) projiziert wird, verbindet. Die HUD-Steuereinheit 72 steuert die Details des zweiten Beleuchtungslichts derart, dass eine projizierte gerade Linie I' durch die Mitte C_DD der Tiefenanzeige DD geht.
Daraus resultiert, dass wie in 13(a) und 13(b) gezeigt die Tiefenanzeige DD relativ zu der planaren Anzeige PD in Entsprechung zu einer Variation des Augenpunkts E bewegt wird und für den Fahrer ein besseres stereoskopisches Gefühl vorgesehen wird, indem sein Augenpunkt E bewegt wird.
14 ist eine schematische Vorderansicht, die den Anzeigezustand von 11 zeigt. 15(a) und 15(b) sind schematische Ansichten, die den Anzeigezustand von 11 zeigen, wobei 15(a) einen Fall zeigt, in dem der Augenpunkt etwas nach rechts bewegt ist, und 15(b) einen Fall zeigt, in dem der Augenpunkt E etwas nach links bewegt ist.
Wie in 14 gezeigt, überlappt in dem Anzeigezustand von 10 die Tiefenanzeige DD mit der planaren Anzeige PD (d. h. ein Teil der ersten ist auf die untere Hälfte der zweiten gelegt). Wenn die Tiefenanzeige DD auf diese Weise mit der planaren Anzeige PD überlappt, können die Anzeigepositionen der planaren Anzeige PD und der Tiefenanzeige DD einfacher verglichen werden als wenn sie nebeneinander angezeigt werden. Der Fahrer kann also eine Distanz noch einfacher erkennen.
Weiterhin steuert die HUD-Steuereinheit 72 wie in 15(a) und 15(b) gezeigt die Details des zweiten Beleuchtungslichts derart, dass ein projizierte gerade Linie I' (weiter oben beschrieben) durch die Mitte C_DD der Tiefenanzeige DD geht. Wenn also eine Variation des Augenpunkts aufgetreten ist, variiert die Tiefenanzeige DD relativ zu der planaren Anzeige PD in einem Zustand, in dem die Anzeigepositionen der planaren Anzeige PD und der Tiefenanzeige DD einfach miteinander verglichen werden können, wodurch ein stereoskopisches Gefühl für den Fahrer noch effektiver vorgesehen wird.
Ob die gewöhnliche Anzeigeform von 10 oder die hervorgehobene Anzeigeform von 11 verwendet wird, wird gemäß einem Auswahlergebnis der Auswahleinheit 73 bestimmt. Die Auswahleinheit 73 dient dazu, die gewöhnliche Anzeige oder die hervorgehobene Anzeige in Entsprechung zu einer Fahrzeugumgebung, einer durch den Fahrer vorgenommenen Betätigung oder ähnlichem auszuwählen. Wenn die hervorgehobene Anzeige durch die Auswahleinheit 73 ausgewählt wird, stellt die HUD-Steuereinheit 72 die Projektionsrichtung der zweiten Anzeige 61b zu dem in 11 gezeigten Zustand ein und veranlasst dadurch, dass zweites Beleuchtungslicht derart projiziert wird, dass die planare Anzeige PD und die Tiefenanzeige DD miteinander überlappen. Wenn die gewöhnliche Anzeige durch die Auswahleinheit 73 ausgewählt wird, stellt die HUD-Steuereinheit 72 die Projektionsrichtung der zweiten Anzeige 61b zu dem in 10 gezeigten Zustand ein und veranlasst dadurch, dass zweites Beleuchtungslicht projiziert wird, sodass die Tiefenanzeige DD unter der planaren Anzeige PD angezeigt wird.
16 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuermethode der HUD-Vorrichtung 60 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Wie in 16 gezeigt, bestimmt die HUD-Steuereinheit 72, ob die hervorgehobene Anzeige durch die Auswahleinheit 73 ausgewählt ist oder nicht (S1). Wenn bestimmt wird, dass die hervorgehobene Anzeige ausgewählt ist (S1: JA), bewegt die HUD-Steuereinheit 72 die zweite Anzeige 61b zu der in 11 gezeigten hervorgehobenen Position (S2). Daraus resultiert, dass der Fahrer des Fahrzeugs die planare Anzeige PD und die Tiefenanzeige DD in dem in 14 und 15 gezeigten Zustand visuell wahrnimmt. Damit wird der in 16 gezeigte Prozess beendet.
Wenn dagegen bestimmt wird, dass die hervorgehobene Anzeige nicht ausgewählt ist (d. h. die gewöhnliche Anzeige ausgewählt ist) (S1: NEIN), bewegt die HUD-Steuereinheit 72 die zweite Anzeige 61b zu der in 10 gezeigten gewöhnlichen Position (S3). Daraus resultiert, dass der Fahrer des Fahrzeugs die planare Anzeige PD und die Tiefenanzeige DD in dem in 12 und 13 gezeigten Zustand visuell wahrnimmt. Damit wird der in 16 gezeigte Prozess beendet.
Weil wie oben beschrieben bei der HUD-Vorrichtung 60 der Ausführungsform eine Tiefenanzeige DD mit einer planaren Anzeige PD, die im Wesentlichen senkrecht zu der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs ist, überlappt, können die Anzeigepositionen der planaren Anzeige PD und der Tiefenanzeige DD einfach miteinander verglichen werden. Und weil das zweite Beleuchtungslicht der zweiten Anzeige 61b derart gesteuert wird, dass die Tiefenanzeige DD in der gleichen Richtung wie die Bewegungsrichtung des Augenpunkts E des Fahrers bewegt wird, wird, wenn der Augenpunkt E des Fahrers nach rechts bewegt wird und die planare Anzeige PD von der Seite des Fahrers her betrachtet wird, auch die Tiefenanzeige DD nach rechts bewegt. Und wenn entsprechend der Augenpunkt E des Fahrers nach links bewegt wird und die planare Anzeige PD von der Seite des Fahrers her betrachtet wird, wird auch die Tiefenanzeige DD nach links bewegt. Auf diese Weise wird die Tiefenanzeige DD in Entsprechung zu einer Bewegung des Augenpunkts E des Fahrers bewegt. Und weil diese Bewegung in einem Zustand vorgenommen wird, in dem die Anzeigepositionen der planaren Anzeige PD und der Tiefenanzeige DD einfach miteinander verglichen werden können und also die Tiefenanzeige DD mit der planaren Anzeige PD überlappt, kann für den Fahrer ein stereoskopisches Gefühl noch effektiver vorgesehen werden, wenn dieser seinen Augenpunkt E bewegt. Es kann also ein besseres Distanzgefühl für den Fahrer vorgesehen werden.
Und weil eine Auswahl zwischen der hervorgehobenen Anzeige, in der ein Teil der Tiefenanzeige DD mit der planaren Anzeige PD überlappt, und der gewöhnlichen Anzeige, in der die Tiefenanzeige DD neben der planaren Anzeige PD angezeigt wird, möglich ist, kann ein Wechsel zwischen der hervorgehobenen Anzeige und der gewöhnlichen Anzeige in Entsprechung zu der Situation, dem Geschmack des Fahrers usw. vorgenommen werden, wodurch der Komfort erhöht wird.
Die Erfindung wurde vorstehend im Detail anhand einer bestimmten Ausführungsform beschrieben, wobei dem Fachmann jedoch deutlich sein sollte, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an der hier beschriebenen Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Zum Beispiel wird in der Ausführungsform die Projektionsrichtung des zweiten Beleuchtungslichts geändert, indem die Ausrichtung der zweiten Anzeige 61b selbst geändert wird, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es ist auch eine andere Konfiguration möglich, in der die Projektionsrichtung des zweiten Beleuchtungslichts geändert wird, indem von der zweiten Anzeige 61b emittiertes Beleuchtungslicht auf eine Bildfläche projiziert wird und die Ausrichtung der Bildfläche geändert wird.
Außerdem wird in der Ausführungsform eine Tiefenanzeige DD durch die eine zweite Anzeige 61b erzeugt, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt ist und eine Tiefenanzeige DD durch eine Vielzahl von zweiten Anzeigen 61b erzeugt werden kann. Weiterhin kann ein Halbspiegel vorgesehen sein, der erstes Beleuchtungslicht durchlässt und zweites Beleuchtungslicht reflektiert, wie dies eine Bildfläche tut.
Im Folgenden werden die Head-up-Displayvorrichtungen gemäß den Ausführungsformen der Erfindung in den Punkten [1] bis [7] zusammengefasst:

[1] Head-up-Displayvorrichtung (HUD-Vorrichtung 10), die Informationen für einen Fahrer in der Form eines virtuellen Bilds anzeigt, indem sie Anzeigelicht auf ein Reflexionsglied (Windschutzscheibe 4) projiziert, wobei die Head-up-Displayvorrichtung umfasst: eine Anzeigevorrichtung (Hintergrundbeleuchtung 13 und Anzeige 14), die ein virtuelles Bild eines ersten Anzeigebilds (P1A) in einer ersten Anzeigeebene (P1) anzeigt, indem sie Anzeigelicht für das erste Anzeigebild emittiert, und virtuelle Bilder einer Vielzahl von zweiten Anzeigebildern (P2aA bis P2cA) in einer Vielzahl von zweiten Anzeigeebenen (P2a, P2b, P2c) anzeigt, indem sie jeweils Anzeigelichtstrahlen für die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern emittiert, wobei die erste Anzeigeebene im Wesentlichen senkrecht zu einer Bezugsebene (P0) ist, und wobei die zweiten Anzeigeebenen im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene sind und in einer Vorne-Hinten-Richtung des Fahrers geschichtet angeordnet sind, und wobei die virtuellen Bilder der Vielzahl von zweiten Anzeigebildern derart angezeigt werden, dass sie entlang der Bezugsebene angeordnet sind.
[2] Head-up-Displayvorrichtung gemäß Punkt [1], die weiterhin umfasst: eine Vielzahl von Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen (erste bis vierte Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen 15a bis 15d), die in einem optischen Pfad zwischen der Anzeigevorrichtung und einem Augenpunkt des Fahrers angeordnet sind und optische Pfadlängen der von der Anzeigevorrichtung emittierten Anzeigelichtstrahlen einstellen, wobei die Vielzahl von Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen verschiedene optische Pfadlängen für die Anzeigelichtstrahlen für das erste Anzeigebild und die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern jeweils in Entsprechung zu den Distanzen zu der ersten Anzeigeebene und den Anzeigeebenen der zweiten Schicht vorsehen.
[3] Head-up-Displayvorrichtung gemäß Punkt [1] oder [2], wobei die Anzeigevorrichtung eine Vielzahl von Anzeigeeinrichtungen (Hintergrundbeleuchtungen 13a bis 13d, Anzeigen 14a bis 14d) umfasst, die die Anzeigelichtstrahlen für das erste Anzeigebild und die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern emittieren, und wobei die Vielzahl von Anzeigeeinrichtungen an voneinander versetzten Positionen angeordnet sind, um die entsprechenden optischen Pfadlängen jeweils verschieden in Entsprechung zu Distanzen zu der ersten Anzeigeebene und den Anzeigeebenen der zweiten Schicht vorzusehen.
[4] Head-up-Displayvorrichtung gemäß einem der Punkte [1] bis [3], wobei die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern derart gezeichnet sind, dass sich ihre linken und rechten Umrisse entlang von entsprechenden perspektivischen Linien (Lp) erstrecken, die in Entsprechung zu einem vorbestimmten Fluchtpunkt (PV) gesetzt sind.
[5] Head-up-Displayvorrichtung gemäß einem der Punkte [1] bis [4], wobei die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern derart gezeichnet sind, dass ihre Bilddichte kleiner wird, wenn ihre Position zu dem Fahrer geht.
[6] Head-up-Displayvorrichtung, die Informationen für einen Fahrer anzeigt, indem sie Anzeigelicht auf ein Reflexionsglied (Windschutzscheibe 54) projiziert, wobei die Head-up-Displayvorrichtung umfasst: eine Augenpunkt-Erfassungseinheit (71), die einen Augenpunkt des Fahrers erfasst, eine erste Beleuchtungseinheit (erste Anzeige 61a), die erstes Beleuchtungslicht projiziert, um zu veranlassen, dass der Fahrer visuell eine planare Anzeige erkennt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs ist, eine zweite Beleuchtungseinheit (zweite Anzeige 61b), die zweites Beleuchtungslicht projiziert, um zu veranlassen, dass der Fahrer visuell eine Tiefenanzeige erkennt, die eine Komponente in der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs enthält, und eine Projektions-Steuereinheit (HUD-Steuereinheit 72), die das zweite Beleuchtungslicht der zweiten Beleuchtungseinheit derart steuert, dass ein Teil der Tiefenanzeige mit der planaren Anzeige überlappt und die Tiefenanzeige in der gleichen Richtung bewegt wird wie die Bewegungsrichtung des durch die Augenpunkt-Erfassungseinheit erfassten Augenpunkts des Fahrers.
[7] Head-up-Displayvorrichtung gemäß Punkt (6), die weiterhin umfasst: eine Auswahleinheit (73), die eine Auswahl zwischen einer hervorgehobenen Anzeige, in welcher die Tiefenanzeige mit der planaren Anzeige überlappt, und einer gewöhnlichen Anzeige, in welcher die Tiefenanzeige neben der planaren Anzeige angezeigt wird, ermöglicht, wobei die Projektions-Steuereinheit eine Projektionsrichtung der zweiten Beleuchtungseinheit derart einstellt, dass ein Teil der Tiefenanzeige mit der planaren Anzeige überlappt, wenn die hervorgehobene Anzeige durch die Auswahleinheit ausgewählt wird, und die Projektionsrichtung der zweiten Beleuchtungseinheit derart einstellt, dass die Tiefenanzeige neben der planaren Anzeige angezeigt wird, wenn die gewöhnliche Anzeige durch die Auswahleinheit ausgewählt wird.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand von bestimmten Ausführungsformen im Detail beschrieben, wobei dem Fachmann deutlich sein sollte, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an den hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-196374 vom 26. September 2014 und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-196375 vom 26. September 2014, die hier unter Bezugnahme eingeschlossen sind.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Erfindung sieht den Vorteil vor, dass ein stereoskopischer Anzeigeeffekt besser erhalten werden kann. Dank dieses Vorteils kann die Erfindung nützlich auf Head-up-Displayvorrichtungen angewendet werden.
Bezugszeichenliste

3: Armaturenbrett
3a: Öffnung
4: Windschutzscheibe
10: HUD-Vorrichtung
11: Beleuchtungsvorrichtung
12: Anzeigeeinheit
13: Hintergrundbeleuchtung
14: Anzeige
15a bis 15d: Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtung
16: asphärischer Spiegel
20: Steuereinrichtung
52: Lenkrad
53: Armaturenbrett
53a: Öffnung
54: Windschutzscheibe
60: HUD-Vorrichtung
61: Beleuchtungseinheit
61a: erste Anzeige (erste Beleuchtungseinheit)
61b: zweite Anzeige (zweite Beleuchtungseinheit)
61c: Reflexionsplatte
61d: Drehwelle
65: Kamera
70: Steuereinrichtung
71: Augenpunkt-Erfassungseinheit
72: HUD-Steuereinheit (Projektionssteuereinheit)
73: Auswahleinheit
C_DD: Mitte
C_PD: Mittenlinie
DD: Tiefenanzeige
E: Augenpunkt
PD: planare Anzeige
PP: bestimmter Punkt
R: Projektionsbereich
I: gerade Linie
I': projizierte gerade Linie

Claims

Head-up-Displayvorrichtung, die Informationen für einen Fahrer in der Form eines virtuellen Bilds anzeigt, indem sie Anzeigelicht auf ein Reflexionsglied projiziert, wobei die Head-up-Displayvorrichtung umfasst: eine Anzeigevorrichtung, die ein virtuelles Bild eines ersten Anzeigebilds in einer ersten Anzeigeebene anzeigt, indem sie Anzeigelicht für das erste Anzeigebild emittiert, und virtuelle Bilder einer Vielzahl von zweiten Anzeigebildern in einer Vielzahl von zweiten Anzeigeebenen anzeigt, indem sie jeweils Anzeigelichtstrahlen für die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern emittiert, wobei die erste Anzeigeebene im Wesentlichen senkrecht zu einer Bezugsebene ist, und wobei die zweiten Anzeigeebenen im Wesentlichen senkrecht zu der Bezugsebene sind und in einer Vorne-Hinten-Richtung des Fahrers geschichtet angeordnet sind, und wobei die virtuellen Bilder der Vielzahl von zweiten Anzeigebildern derart angezeigt werden, dass sie entlang der Bezugsebene angeordnet sind.
Head-up-Displayvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin umfasst: eine Vielzahl von Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen, die in einem optischen Pfad zwischen der Anzeigevorrichtung und einem Augenpunkt des Fahrers angeordnet sind und optische Pfadlängen der von der Anzeigevorrichtung emittierten Anzeigelichtstrahlen einstellen, wobei die Vielzahl von Optische-Pfadlänge-Einstelleinrichtungen verschiedene optische Pfadlängen für die Anzeigelichtstrahlen für das erste Anzeigebild und die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern jeweils in Entsprechung zu den Distanzen zu der ersten Anzeigeebene und den Anzeigeebenen der zweiten Schicht vorsehen.
Head-up-Displayvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzeigevorrichtung eine Vielzahl von Anzeigeeinrichtungen umfasst, die die Anzeigelichtstrahlen für das erste Anzeigebild und die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern emittieren, und wobei die Vielzahl von Anzeigeeinrichtungen an voneinander versetzten Positionen angeordnet sind, um die entsprechenden optischen Pfadlängen jeweils verschieden in Entsprechung zu Distanzen zu der ersten Anzeigeebene und den Anzeigeebenen der zweiten Schicht vorzusehen.
Head-up-Displayvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern derart gezeichnet sind, dass sich ihre linken und rechten Umrisse entlang von entsprechenden perspektivischen Linien erstrecken, die in Entsprechung zu einem vorbestimmten Fluchtpunkt gesetzt sind.
Head-up-Displayvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vielzahl von zweiten Anzeigebildern derart gezeichnet sind, dass ihre Bilddichte kleiner wird, wenn ihre Position zu dem Fahrer geht.
Head-up-Displayvorrichtung, die Informationen für einen Fahrer anzeigt, indem sie Anzeigelicht auf ein Reflexionsglied projiziert, wobei die Head-up-Displayvorrichtung umfasst: eine Augenpunkt-Erfassungseinheit, die einen Augenpunkt des Fahrers erfasst, eine erste Beleuchtungseinheit, die erstes Beleuchtungslicht projiziert, um zu veranlassen, dass der Fahrer visuell eine planare Anzeige erkennt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs ist, eine zweite Beleuchtungseinheit, die zweites Beleuchtungslicht projiziert, um zu veranlassen, dass der Fahrer visuell eine Tiefenanzeige erkennt, die eine Komponente in der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrzeugs enthält, und eine Projektions-Steuereinheit, die das zweite Beleuchtungslicht der zweiten Beleuchtungseinheit derart steuert, dass ein Teil der Tiefenanzeige mit der planaren Anzeige überlappt und die Tiefenanzeige in der gleichen Richtung bewegt wird wie die Bewegungsrichtung des durch die Augenpunkt-Erfassungseinheit erfassten Augenpunkts des Fahrers.
Head-up-Displayvorrichtung nach Anspruch 6, die weiterhin umfasst: eine Auswahleinheit, die eine Auswahl zwischen einer hervorgehobenen Anzeige, in welcher die Tiefenanzeige mit der planaren Anzeige überlappt, und einer gewöhnlichen Anzeige, in welcher die Tiefenanzeige neben der planaren Anzeige angezeigt wird, ermöglicht, wobei die Projektions-Steuereinheit eine Projektionsrichtung der zweiten Beleuchtungseinheit derart einstellt, dass ein Teil der Tiefenanzeige mit der planaren Anzeige überlappt, wenn die hervorgehobene Anzeige durch die Auswahleinheit ausgewählt wird, und die Projektionsrichtung der zweiten Beleuchtungseinheit derart einstellt, dass die Tiefenanzeige neben der planaren Anzeige angezeigt wird, wenn die gewöhnliche Anzeige durch die Auswahleinheit ausgewählt wird.