DE112017006117T5

DE112017006117T5 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE112017006117T5
Application number: DE112017006117.2T
Authority: DE
Inventors: Kenji Nakayama
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: PANASONIC AUTOMOTIVE SYSTEMS CO., LTD., YOKOHA, JP
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: JP6839889B2; DE112017006117B4; WO2018101185A1; US10935839B2; US20190235290A1; JP2018092005A

Abstract

Eine Anzeigevorrichtung enthält eine feststehende Lichtquelle, einen Wärmeableiter, einen Flüssigkristallschirm und eine Steuerung. Der Wärmeableiter ist an der Lichtquelle angebracht. Der Flüssigkristallschirm enthält einen Anzeigebereich und ist bezüglich der Lichtquelle beweglich. Die Steuerung steuert die Bewegung des Flüssigkristallschirms so, dass sie den Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle verändert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Anzeigevorrichtung und insbesondere eine Anzeigevorrichtung, die einen Flüssigkristallschirm enthält.
Stand der Technik
Ein Head-up-Display zeigt Geschwindigkeitsinformationen usw., sodass ein Fahrer während des Fahrens die Geschwindigkeitsinformationen, überlagert einer Ansicht nach vorn, zusammen damit betrachten kann. Der Sichtabstand eines Fahrers hängt von der Geschwindigkeit ab; je höher die Geschwindigkeit, desto länger ist der Sichtabstand. Um die Anzeige der Head-up-DisplayVorrichtung gemäß der Geschwindigkeit zu verändern, ist ein Zoom-Projektionsobjektiv zwischen einem Flüssigkristallschirm und einem Spiegel angeordnet, und das Zoom-Projektionsobjektiv ist so gelagert, dass es parallel zu einer optischen Achse vor und zurück beweglich ist (siehe beispielsweise die Patentschrift 1).
Literaturverzeichnis
Patentliteratur
Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentoffenlegung Nr. H11-119147
Zusammenfassung der Erfindung
Im Falle des Bewegens des Zoom-Projektionsobjektivs wie in der Patentschrift 1 muss die Stellung jeder Linse genau gesteuert werden, und somit wächst die Vorrichtung in Größe und Komplexität. Ein weiteres denkbares Verfahren ist es, den Spiegel zu bewegen, um einen Anzeigeabstand zu verändern. In diesem Fall ist es notwendig, nicht nur die Bewegung des Spiegels entlang der optischen Achse einzustellen, sondern auch gleichzeitig den Winkel des Spiegels, und somit wächst die Vorrichtung in Größe und Komplexität.
Die vorliegende Offenbarung schafft eine Technik, die die Anzeige auf einfache und leichte Weise gemäß dem Fahrzustand verändert.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Anzeigevorrichtung. Diese Anzeigevorrichtung enthält eine feststehende Lichtquelle, einen Wärmeableiter, einen Flüssigkristallschirm und eine Steuerung. Der Wärmeableiter ist an der Lichtquelle angebracht. Der Flüssigkristallschirm enthält einen Anzeigebereich und ist bezüglich der Lichtquelle beweglich. Die Steuerung steuert die Bewegung des Flüssigkristallschirms so, dass sie den Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle verändert.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Anzeige auf einfache und leichte Weise gemäß dem Fahrzustand verändert werden.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau einer Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 ist eine Schnittansicht, die einen weiteren Aufbau der in 1 gezeigten Anzeigevorrichtung darstellt.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Anordnung einer in 1 gezeigten Steuerung darstellt.
4A ist eine Darstellung, die eine Datenstruktur einer Tabelle in der in 3 gezeigten Steuerung darstellt.
4B ist eine Darstellung, die eine Datenstruktur einer weiteren Tabelle in der in 3 gezeigten Steuerung darstellt.
4C ist eine Darstellung, die eine Datenstruktur noch einer weiteren Tabelle in der in 3 gezeigten Steuerung darstellt.
5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Sichtabstand und einem Vergrößerungsverhältnis eines virtuellen Bildes in der in 1 gezeigten Anzeigevorrichtung darstellt.
6 ist ein Flussdiagramm, das die Anzeigeabläufe der in 1 gezeigten Anzeigevorrichtung angibt.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Anordnung einer Steuerung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist eine Darstellung, die eine Datenstruktur einer Tabelle in der in 7 gezeigten Steuerung darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Vor einem genauen Beschreiben von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind Entwicklungen beschrieben, die zu der vorliegenden Offenbarung führten. Die vorliegende Offenbarung betrifft eine in einem Head-up-Display verwendete Anzeigevorrichtung, die ein Bild vor einem Fahrzeug als ein virtuelles Bild anzeigt. Es ist allgemein bekannt, dass, wenn der Abstand zwischen der Position eines Fahrers und der Position eines virtuellen Bildes (im Folgenden als Sichtabstand bezeichnet) während normalen Fahrens etwa 2 Meter beträgt, der Fahrer das virtuelle Bild sicher betrachten kann, weil eine leichte Blickpunktbewegung des Fahrers gering ist. Jedoch liegt während des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit auf einer Autobahn oder dergleichen die Position eines Sichtpunkt des Fahrers weiter vorn als während normalen Fahrens. Daher ist der Sichtabstand vorzugsweise größer als 2 Meter bei Betrachtung des Falls des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit.
Um den Sichtabstand zu verändern, ist es notwendig, den optischen Abstand zwischen einem Flüssigkristallschirm und einem Kombinierer zu verändern. Wie früher beschrieben, ist es im Falle des Bewegens eines Spiegels notwendig, nicht nur den linearen Abstand, sondern auch den Winkel zu verändern, um den Einfallswinkel eines Lichtstrahls auf den Kombinierer konstant zu machen, und somit wird der Aufbau komplex. Eine solche Aufbaukomplexität aufgrund der Bewegung des Spiegels wird reduziert, indem die Anzeigevorrichtung selbst, die den Flüssigkristallschirm enthält, entlang der optischen Achse bewegt wird, statt den Spiegel zu bewegen. Da jedoch ein für eine Lichtquelle verwendeter Kühlkörper ebenfalls auf der Anzeigevorrichtung montiert ist, wird auch der Kühlkörper bewegt. Dieser Kühlkörper weist eine große Masse auf, und somit erhöht sich die Größe einer Antriebseinheit zum Bewegen der Anzeigevorrichtung.
Nachstehend sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der folgenden Beschreibung umfassen „parallel“ und „rechtwinklig“ nicht nur perfekt parallel bzw. perfekt rechtwinklig, sondern auch Richtungen, die innerhalb eines Fehlerbereichs gegenüber der parallelen und rechtwinkligen Richtung verschoben sind. Anzumerken ist auch, dass „im Wesentlichen“ eine Gleichheit innerhalb eines ungefähren Bereichs bedeutet.
(Erste beispielhafte Ausführungsform)
1 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau einer Anzeigevorrichtung 100 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt. Die Anzeigevorrichtung 100 enthält ein feststehendes Gehäuse 10, ein bewegliches Gehäuse 12, eine Steuerung 14A, einen ersten Rahmen 16a und einen zweiten Rahmen 16b. Im Folgenden gibt es Fälle, in denen der erste Rahmen 16a und der zweite Rahmen 16b zusammenfassend als Rahmen 16 bezeichnet sind. Das feststehende Gehäuse 10 enthält einen Wärmeableiter 20, eine Basisplatte 22, eine Lichtquelle 24 und ein kollimierendes Optiksystem 26, und das bewegliche Gehäuse 12 enthält ein streuendes Optiksystem 28 und einen Flüssigkristallschirm 30. Weiter enthält die Anzeigevorrichtung 100 als Signalleitungen eine erste Signalleitung 40, eine zweite Signalleitung 42 und eine dritte Signalleitung 44. Außerdem ist die Anzeigevorrichtung 100 zusammen mit einem Spiegel 200 und einem Kombinierer 210 in ein Fahrzeug eingebaut.
Die Anzeigevorrichtung 100 ist beispielsweise in eine Instrumententafel (in der Zeichnung nicht dargestellt) des Fahrzeugs eingebaut. Anzumerken ist, dass die Instrumententafel auch als „Armaturenbrett“ bezeichnet wird. Der Spiegel 200 ist oberhalb der Anzeigevorrichtung 100 eingebaut, und der Kombinierer 210 ist oberhalb des Spiegels 200 eingebaut. In 1 sind ein Fahrersitz und ein Beifahrersitz (in der Zeichnung nicht dargestellt) rechts vom Kombinierer 210 angeordnet, und die Sichtlinie des im Fahrersitz sitzenden Fahrers 220 ist während des Fahrens vor das Fahrzeug gerichtet. Die Vorderseite des Fahrzeugs entspricht der linken Seite in 1.
Das feststehende Gehäuse 10 ist durch ein Befestigungselement, wie etwa eine Schraube, am Fahrzeug befestigt. Die Lichtquelle 24 ist auf der Basisplatte 22 im feststehenden Gehäuse 10 angeordnet. Demgemäß ist auch die Lichtquelle 24 am Fahrzeug befestigt. Die Lichtquelle 24 sendet erste Lichtstrahlen 80 zum kollimierenden Optiksystem 26 als Rückbeleuchtung des Flüssigkristallschirms 30 aus. Allgemein werden die ersten Lichtstrahlen 80 radial von der Lichtquelle 24 ausgesendet und sind somit nicht parallel in einer Richtung vom feststehenden Gehäuse 10 zum beweglichen Gehäuse 12. Die Lichtquelle 24 erzeugt Wärme beim Aussenden der ersten Lichtstrahlen 80, und somit ist, um diese Wärme abzuleiten, ein Wärmeableiter 20 über die Basisplatte 22 an der Lichtquelle 24 angebracht.
Der Wärmeableiter 20 ist beispielsweise ein Kühlkörper und ist aus einem Metallmaterial mit guten Wärmeübertragungseigenschaften, wie etwa Aluminium, Eisen oder Kupfer, ausgebildet. Um die Leistung des Kühlkörpers zu verbessern, weist der Wärmeableiter 20 eine Form auf, die eine Oberfläche vergrößert, beispielsweise die Form eines Stifthalters oder Balgens mit Stäben oder Lamellen genannten Platten. Somit weist der Wärmeableiter 20 größere Maße und eine größere Masse auf als die Lichtquelle 24. Der Wärmeableiter 20 ist auch an einem Fahrzeug befestigt. Die ersten Lichtstrahlen 80 treten durch das kollimierende Optiksystem 26, und vom kollimierenden Optiksystem 26 ausgegebene zweite Lichtstrahlen 82 laufen zum Flüssigkristallschirm 30. Das kollimierende Optiksystem 26 enthält eine Streuplatte, eine Lichtleitplatte usw. und richtet die ersten Lichtstrahlen 80 annähernd parallel. Demgemäß sind die zweiten Lichtstrahlen 82 paralleler in der Richtung vom feststehenden Gehäuse 10 zum beweglichen Gehäuse 12 als die ersten Lichtstrahlen 80.
Die zweiten Lichtstrahlen 82 laufen durch das streuende Optiksystem 28 und erreichen den Flüssigkristallschirm 30. Das streuende Optiksystem 28 bewirkt, dass die zweiten Lichtstrahlen 82 zu einem erforderlichen Sichtwinkel gestreut werden. Der Flüssigkristallschirm 30 zeigt ein Bild für das Head-up-Display an. Die auf den Flüssigkristallschirm 30 fallenden zweiten Lichtstrahlen 82 reflektieren das Anzeigebild, und somit wird Anzeigelicht 84 vom Flüssigkristallschirm 30 ausgesendet. Das streuende Optiksystem 28 und der Flüssigkristallschirm 30 sind im beweglichen Gehäuse 12 enthalten, und das bewegliche Gehäuse 12 ist vom feststehenden Gehäuse 10 getrennt ausgebildet.
Der Spiegel 200 ist ein reflektierendes Element und reflektiert das vom Flüssigkristallschirm 30 ausgesendete Anzeigelicht 84 zum Kombinierer 210. Der Kombinierer 210 enthält eine Grundplatte beispielsweise aus einem transparenten Kunststoffmaterial oder einer Glasscheibe, und ein halbdurchlässiger Spiegel aus einer durchscheinenden Schicht, die aufgetragenes Zinn, Silber oder dergleichen enthält, ist auf einer Seite der Grundplatte vorgesehen. Die durchscheinende Schicht kann als reflektierende Schicht bezeichnet werden. Der Kombinierer 210, der durchscheinend ist, ist so ausgebildet, dass der Fahrer 220 durch den Kombinierer 210 hindurch auf den Bereich vor dem Fahrzeug schauen kann. Das durch den Spiegel 200 reflektierte Anzeigelicht 84 tritt in den Kombinierer 210 ein.
Zumindest ein Teil des auf den Kombinierer 210 fallenden Anzeigelichts 84 wird zum Fahrer 220 reflektiert, und somit betrachtet der Fahrer 220 auf den Kombinierer 210 projizierte Informationen, während sich die Informationen der Szenerie vor dem Fahrzeug überlagern. Dabei betrachtet der Fahrer 220 die auf den Kombinierer 210 als ein erstes virtuelles Bild 230a projizierten Informationen. Beispiele dieser Informationen umfassen ein Bild, das die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die verbleibende Treibstoffmenge und dergleichen zeigt, oder ein Bild, das den Abstand zu einem Bestimmungsort, eine Fahrtrichtung, den Namen eines aktuellen Orts, den Namen einer Einrichtung oder eines Geschäfts in der Umgebung des aktuellen Orts und dergleichen zeigt.
Der erste Rahmen 16a und der zweite Rahmen 16b sind nebeneinander angeordnet und so am feststehenden Gehäuse 10 befestigt, dass sie im Wesentlichen parallel zur optischen Achse der zweiten Lichtstrahlen 82 liegen. Der erste Rahmen 16a und der zweite Rahmen 16b tragen das bewegliche Gehäuse 12 so, dass das bewegliche Gehäuse 12 im Wesentlichen parallel zur optischen Achse der zweiten Lichtstrahlen 82 beweglich ist. Mit anderen Worten, das bewegliche Gehäuse 12 ist entlang dem ersten Rahmen 16a und dem zweiten Rahmen 16b beweglich, und der Flüssigkristallschirm 30 ist bezüglich der Lichtquelle 24 beweglich. Die Steuerung 14A steuert die Anzeige der Anzeigevorrichtung 100. Die erste Signalleitung 40 von der Steuerung 14A sendet ein Signal zum Steuern der Lichtquelle 24, die zweite Signalleitung 42 von der Steuerung 14A sendet ein Signal zum Steuern des beweglichen Gehäuses 12, und die dritte Signalleitung 44 von der Steuerung 14A sendet ein Signal zum Steuern des Flüssigkristallschirms 30. Der durch die Steuerung 14A durchgeführte Ablauf ist weiter unten beschrieben.
2 ist eine Schnittansicht, die einen weiteren Aufbau der Anzeigevorrichtung 100 darstellt. Die Anzeigevorrichtung 100 in 2 ist im Wesentlichen dieselbe wie die Anzeigevorrichtung 100 in 1, außer dass sich die Anordnung des beweglichen Gehäuses 12 von derjenigen in 1 unterscheidet. Um es genau zu beschreiben, ist der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 in 1 mit „a“ bezeichnet, aber der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 in 2 ist mit „b“ bezeichnet, und „a“ ist größer als „b“. Mit anderen Worten, der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 ist in 2 kürzer als in 1. Daher ist der optische Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm 30 und dem Kombinierer 210 in 2 länger als derjenige in 1. Im Folgenden ist die Anordnung des beweglichen Gehäuses 12 in 1 als eine „erste Anordnung“ bezeichnet, und die Anordnung des beweglichen Gehäuses 12 in 2 als eine „zweite Anordnung“ bezeichnet. Die Steuerung 14A steuert über die zweite Signalleitung 42 die Bewegung des beweglichen Gehäuses 12 einschließlich des Flüssigkristallschirms 30, sodass sich der Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm 30 und der Lichtquelle 24 zwischen der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung ändert.
In 2 betrachtet der Fahrer 220 das zweite virtuelle Bild 230b anstelle des ersten virtuellen Bildes 230a. Das zweite virtuelle Bild 230b befindet sich weiter weg vor dem Fahrzeug als das erste virtuelle Bild 230a. Somit ist der Sichtabstand B zwischen dem Fahrer 220 und dem zweiten virtuellen Bild 230b in der zweiten Anordnung größer als der Sichtabstand A zwischen dem Fahrer 220 und dem ersten virtuellen Bild 230a in der ersten Anordnung. Wie weiter oben beschrieben, ist der Sichtabstand während des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit größer als der Sichtabstand während des normalen Fahrens. Daher ist es notwendig, dass das erste virtuelle Bild 230a mit der ersten Anordnung während des normalen Fahrens erzeugt wird und das zweite virtuelle Bild 230b mit der zweiten Anordnung während des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit erzeugt wird. Im Folgenden gibt es Fälle, in denen das erste virtuelle Bild 230a und das zweite virtuelle Bild 230b zusammenfassend als virtuelles Bild 230 bezeichnet sind.
Allgemein gilt, je größer der Abstand vom Kombinierer 210, desto größer ist die Größe des virtuellen Bildes 230, und desto größer ist der Abstand zwischen Fahrer 220 und dem virtuellen Bild. Wenn daher der Flüssigkristallschirm 30 in der zweiten Anordnung ein Bild mit derselben Größe wie diejenige des durch den Flüssigkristallschirm 30 in der ersten Anordnung angezeigten Bildes anzeigt, kann der Fahrer 220 das imaginäre virtuelle Bild 240 im Sichtabstand B betrachten. Das imaginäre virtuelle Bild 240 in der zweiten Anordnung und das erste virtuelle Bild 230a in der ersten Anordnung weisen verschiedene Sichtwinkel auf, gesehen vom Fahrer 220. Demgemäß kann es für den Fahrer 220 seltsam anmuten, wenn er virtuelle Bilder in der ersten und der zweiten Anordnung betrachtet, die unterschiedliche Sichtwinkel aufweisen. Um den Unterschied zwischen den Sichtwinkeln zu reduzieren, ändert die Steuerung 14A die Größe des Anzeigebereichs des Flüssigkristallschirms 30 zwischen den Fällen der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung. Diese Steuerung ermöglicht es dem Fahrer 220 sogar im Falle der der zweiten Anordnung, das zweite virtuelle Bild 230b zu betrachten, das einen Sichtwinkel nahe dem Sichtwinkel des ersten virtuellen Bildes 230a aufweist.
Weiter vergrößert sich, wenn der Abstand vom Kombinierer 210 wächst, die Größe eines Bildes, das auf dem Flüssigkristallschirm 30 angezeigt wird, und somit wird das virtuelle Bild 230 dunkler. Wenn somit die Lichtquelle 24 in der zweiten Anordnung erste Lichtstrahlen 80 mit derselben Leuchtdichte (oder Intensität) aussendet wie diejenige der von der Lichtquelle 24 in der ersten Anordnung ausgesendeten ersten Lichtstrahlen 80, betrachtet der Fahrer 220 das zweite virtuelle Bild 230b, das dunkler ist als das erste virtuelle Bild 230a in der ersten Anordnung. Demgemäß kann es für den Fahrer 220 seltsam anmuten, wenn er virtuelle Bilder in der ersten und der zweiten Anordnung betrachtet, die unterschiedliche Helligkeit aufweisen. Um den Unterschied in der Helligkeit zu reduzieren, ändert die Steuerung 14A die Leuchtdichte des ersten Lichtstrahls 80, der von der Lichtquelle 24 ausgesendet wird, zwischen den Fällen der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung. Diese Steuerung ermöglicht es dem Fahrer 220 sogar im Falle der zweiten Anordnung, das zweite virtuelle Bild 230b zu betrachten, das eine Helligkeit nahe der Helligkeit des ersten virtuellen Bildes 230a aufweist.
3 stellt die Anordnung der Steuerung 14A dar. Die Steuerung 14A ist mit der Lichtquelle 24, dem Flüssigkristallschirm 30, dem Geschwindigkeitsfühler 50 und der Antriebseinheit 52 verbunden. Die Steuerung 14A enthält eine Abstandsbestimmungseinheit 60, eine Antriebssteuerung 62, eine Anzeigebereichsbestimmungseinheit 64, einen Empfänger 66, eine Anzeigesteuerung 68, eine Helligkeitsbestimmungseinheit 70 und eine Helligkeitssteuerung 72. Eine erste Signalleitung 40 verbindet die Lichtquelle 24 und die Helligkeitssteuerung 72, eine zweite Signalleitung 42 verbindet die Antriebseinheit 52 und die Antriebssteuerung 62, und eine dritte Signalleitung 44 verbindet den Flüssigkristallschirm 30 und die Anzeigesteuerung 68.
Der Geschwindigkeitsfühler 50 erfasst die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Beschreibung der Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist hier weggelassen, weil es ausreicht, dass eine bekannte Technik verwendet ist. Der Geschwindigkeitsfühler 50 gibt die erfasste Geschwindigkeit an die Abstandsbestimmungseinheit 60 aus. Die Abstandsbestimmungseinheit 60 empfängt die Geschwindigkeit vom Geschwindigkeitsfühler 50. Weiter ist in der Abstandsbestimmungseinheit 60 eine mit der Geschwindigkeit zu vergleichende Tabelle gespeichert. 4A bis 4A stellen die Datenstrukturen der Tabelle in der Steuerung 14A dar. 4A ist eine Tabelle, die die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und dem Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 zeigt, und enthält eine Bedingungsspalte 300 und eine Abstandsspalte 302. Wenn die Geschwindigkeit geringer als der oder gleich einem Schwellwert ist, wird der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 auf „LANGER ABSTAND“ festgelegt, das heißt, „a“. Dies entspricht der weiter oben beschriebenen ersten Anordnung. Wenn andererseits die Geschwindigkeit höher als der Schwellwert ist, wird der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 auf „KURZER ABSTAND“ festgelegt, das heißt, „b“. Dies entspricht der weiter oben beschriebenen zweiten Anordnung. 4B und 4C sind weiter unten beschrieben, und die Beschreibung nimmt nun wieder Bezug auf 3. Die Abstandsbestimmungseinheit 60 gibt den bestimmten Abstand an die Antriebssteuerung 62, die Anzeigebereichsbestimmungseinheit 64 und die Helligkeitsbestimmungseinheit 70 aus.
Die Antriebssteuerung 62 empfängt den durch die Abstandsbestimmungseinheit 60 bestimmten Abstand und betreibt die Antriebseinheit 52, um das bewegliche Gehäuse 12 zu veranlassen, sich zu bewegen, um diesen Abstand zu erreichen. Die Antriebseinheit 52 ist ein Motor zum Bewegen des beweglichen Gehäuses 12. Durch das Ansteuern der Antriebseinheit 52 bewegt sich das bewegliche Gehäuse 12 entlang dem Rahmen 16 und hält an einer Position, die der Steuerung der Antriebssteuerung 62 entspricht. Zum Beispiel hält das bewegliche Gehäuse 12 an einer Position, die den Abstand „a“ zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 ergibt, wenn der durch die Abstandsbestimmungseinheit 60 bestimmte Abstand der lange Abstand ist, und hält an einer Position, die den Abstand „b“ zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 ergibt, wenn der durch die Abstandsbestimmungseinheit 60 bestimmte Abstand der kurze Abstand ist.
Die Anzeigebereichsbestimmungseinheit 64 empfängt den durch die Abstandsbestimmungseinheit 60 bestimmten Abstand und bestimmt die dem Abstand entsprechende Größe des Anzeigebereichs. 4B ist eine Tabelle, die die Beziehung zwischen der Größe des Anzeigebereichs und dem Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 zeigt, und enthält eine Bedingungsspalte 310 und eine Anzeigebereichsspalte 312. Wenn der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 auf „LANGER ABSTAND“ festgelegt ist, das heißt, „a“, wird die Größe des Anzeigebereichs auf „STANDARDGRÖSSE“ festgelegt. Die Standardgröße ist eine vorgegebene Größe, die beispielsweise die größtmögliche Größe eines Bildes ist, das auf dem Flüssigkristallschirm 30 angezeigt werden kann. Wenn andererseits der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 auf „KURZER ABSTAND“ festgelegt ist, das heißt, „b“, wird die Größe des Anzeigebereichs auf „REDUZIERTE GRÖSSE“ festgelegt. Die reduzierte Größe ist kleiner als die Standardgröße.
Um die reduzierte Größe genauer zu beschreiben, ist nun 5 verwendet. 5 stellt die Beziehung zwischen dem Sichtabstand und dem Vergrößerungsverhältnis des virtuellen Bildes 230 in der Anzeigevorrichtung 100 dar. Angenommen, der Sichtabstand „A“ sei „1,8 m“, und die Größe des virtuellen Bildes 230 sei in diesem Fall durch das Vergrößerungsverhältnis „1“ definiert. Die Größe des Anzeigebereichs des Flüssigkristallschirms 30 ist dabei „STANDARDGRÖSSE“. Wie in 5 dargestellt, weitet sich das virtuelle Bild 230 bei steigendem Sichtabstand horizontal und vertikal. Wenn dabei der Anzeigebereich in demselben Verhältnis verringert wird, in dem sich das virtuelle Bild ausgeweitet hat, ändert sich die Größe des virtuellen Bildes 230 nicht, und der Sichtabstand erhöht sich. In einem solchen Fall verschlechtert sich die Sicht von dem Fahrer 220 aus, verglichen mit derjenigen vor der Änderung des Sichtabstands. Um ein solches Ergebnis zu verhindern, ist der Sichtwinkel vorzugsweise im Wesentlichen konstant, sogar, wenn sich der Sichtabstand ändert. Damit der Sichtwinkel für das virtuelle Bild 230 trotz einer Erhöhung des Sichtabstands annähernd konstant ist, ist „REDUZIERTE GRÖSSE“ auf Grundlage eines Kehrwerts „1/H“ eines horizontalen Vergrößerungsverhältnisses „H“ und eines Kehrwerts „1/V“ eines vertikalen Vergrößerungsverhältnisses bestimmt, die dem Sichtabstand „B“ entsprechen. Um dies genau zu beschreiben, ist die horizontale Länge eines Bildes der verringerten Größe „1/H“ der horizontalen Länge eines Bildes der Standardgröße, und ist die vertikale Länge des Bildes der verringerten Größe „1/V“ der vertikalen Länge eines Bildes der Standardgröße. 4C ist weiter unten beschrieben, und die Beschreibung nimmt nun wieder Bezug auf 3. Die Anzeigebereichsbestimmungseinheit 64 gibt die Größe des Anzeigebereichs an die Anzeigesteuerung 68 aus.
Die Anzeigesteuerung 68 empfängt die durch die Anzeigebereichsbestimmungseinheit 64 bestimmte Größe des Anzeigebereichs und stellt die Größe des Anzeigebereichs des Flüssigkristallschirms 30 ein. Weiter bewirkt die Anzeigesteuerung 68, dass ein vom Empfänger 66 empfangenes Bild im Anzeigebereich des Flüssigkristallschirms 30 angezeigt wird. Auf diese Weise kann die Größe des Anzeigebereichs des Flüssigkristallschirms 30 gemäß dem Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm 30 und der Lichtquelle 24 verändert werden.
Die Helligkeitsbestimmungseinheit 70 empfängt den durch die Abstandsbestimmungseinheit 60 bestimmten Abstand und bestimmt die Helligkeit der Lichtquelle 24 gemäß dem Abstand. Die Helligkeit entspricht hier beispielsweise der Leuchtdichte. 4C ist eine Tabelle, die die Beziehung zwischen der Helligkeit der Lichtquelle 24 und dem Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 zeigt, und enthält eine Bedingungsspalte 320 und eine Helligkeitsspalte 322. Wenn der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 „LANGER ABSTAND“ ist, das heißt, „a“, wird die Helligkeit der Lichtquelle 24 auf „STANDARD“ festgelegt. Der Standard ist ein vorgegebener Helligkeitspegel. Wenn andererseits der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 „KURZER ABSTAND“ ist, das heißt, „b“, wird die Helligkeit der Lichtquelle 24 auf „HOCH“ festgelegt. „HOCH“ ist heller als „STANDARD“. Die Beschreibung nimmt nun wieder Bezug auf 3. Die Helligkeitsbestimmungseinheit 70 gibt die Helligkeit an die Helligkeitssteuerung 72 aus.
Die Helligkeitssteuerung 72 empfängt die durch die Helligkeitsbestimmungseinheit 70 bestimmte Helligkeit der Lichtquelle 24 und stellt die Helligkeit der Lichtquelle 24 ein. Auf diese Weise kann die Helligkeit des ersten Lichtstrahls 80, der von der Lichtquelle 24 ausgestrahlt wird, gemäß dem Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm 30 und der Lichtquelle 24 verändert werden.
Diese Anordnung kann hinsichtlich Hardware vorgesehen sein unter Verwendung beliebiger aus einer Zentraleinheit (CPU), einem Speicher und anderen hochintegrierten Schaltungen (LSI) eines Computers und kann hinsichtlich Software vorgesehen sein unter Verwendung eines in den Speicher geladenen Programms, und Funktionsblöcke, die durch ein Verknüpfen dieser Elemente ausgebildet sind, sind hier dargestellt. Somit können diese Funktionsblöcke in verschiedenen Formen vorgesehen sein, darunter nur von Hardware (eines Spezialschaltkreises) oder von einer Kombination der Hardware (Allzweckschaltkreis) und der Software.
Es sind Betriebsvorgänge der Anzeigevorrichtung100 mit der obigen Anordnung beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, das die Anzeigeabläufe der Anzeigevorrichtung 100 angibt. Die Abstandsbestimmungseinheit 60 empfängt die Geschwindigkeit (S10). Wenn die Geschwindigkeit geringer als der oder gleich dem Schwellwert ist (J in S12), wählt die Abstandsbestimmungseinheit 60 „LANGER ABSTAND“ (S14). Die Anzeigebereichsbestimmungseinheit 64 wählt „STANDARDGRÖSSE“ als den Anzeigebereich (S16). Die Helligkeitsbestimmungseinheit 70 wählt „STANDARD“ als die Helligkeit (S18). Wenn die Geschwindigkeit größer als der Schwellwert ist (N in S12), wählt die Abstandsbestimmungseinheit 60 „KURZER ABSTAND“ (S20). Die Anzeigebereichsbestimmungseinheit 64 wählt „REDUZIERTE GRÖSSE“ als den Anzeigebereich (S22). Die Helligkeitsbestimmungseinheit 70 wählt „HOCH“ als die Helligkeit (S24).
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Flüssigkristallschirm bezüglich der Lichtquelle bewegt, während der Wärmeableiter und die Lichtquelle fest stehen bleiben, und somit kann der Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und dem Kombinierer verändert werden. Da weiter der Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und dem Kombinierer veränderbar ist, ist es möglich, den Sichtabstand zu ändern. Da außerdem der Flüssigkristallschirm bezüglich der Lichtquelle bewegt wird, während der Wärmeableiter und die Lichtquelle fest stehen bleiben, kann die Masse des beweglichen Teils verringert sein. Weiter kann, da die Masse des beweglichen Teils verringert ist, eine Erhöhung der Größe der Antriebseinheit vermieden sein. Da außerdem der Sichtabstand veränderbar ist, ist es leicht möglich, die Anzeige gemäß dem Fahrzustand zu ändern.
Da weiter die Größe des Anzeigebereichs gemäß dem Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle verändert wird, kann der Sichtwinkel zum Betrachten des virtuellen Bildes annähernd konstant sein, trotz einer Änderung des Abstands zum virtuellen Bild. Da außerdem der Sichtwinkel zum Betrachten des virtuellen Bildes annähernd konstant ist, ist es möglich, das Gefühl der Seltsamkeit zu verringern, das einen Fahrer befällt, wenn er das virtuelle Bild betrachtet. Da außerdem die Helligkeit gemäß dem Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle verändert wird, kann das Auftreten eines Verdunkelns des virtuellen Bildes verringert sein, sogar wenn sich der Abstand zum virtuellen Bild erhöht. Da weiter das Auftreten eines Verdunkelns des virtuellen Bildes verringert ist, sogar wenn sich der Abstand zum virtuellen Bild erhöht, ist es möglich, das Gefühl der Seltsamkeit zu verringern, das den Fahrer befällt, wenn er das virtuelle Bild betrachtet. Da außerdem der Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeugs verändert wird, kann eine für die Geschwindigkeit geeignete Anzeige vorgesehen sein.
(Zweite beispielhafte Ausführungsform)
Nachfolgend ist eine zweite beispielhafte Ausführungsform beschrieben. Die zweite beispielhafte Ausführungsform betrifft eine in einem Head-up-Display verwendete Anzeigevorrichtung, die ein Bild vor einem Fahrzeug als ein virtuelles Bild anzeigt, ebenso wie die erste beispielhafte Ausführungsform. Bei der ersten beispielhaften Ausführungsform wird das bewegliche Gehäuse gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bewegt. Dagegen wird bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform das bewegliche Gehäuse gemäß dem Typ einer Straße bewegt, auf der das Fahrzeug fährt. Die Anzeigevorrichtung100 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist von demselben Typ wie die in 1 und 2 gezeigte. Hier sind hauptsächlich Unterschiede gegenüber der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben.
7 stellt den Aufbau der Steuerung 14B gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform dar. Die Steuerung 14B enthält eine Bereichserkennungseinheit 74 anstelle der in 3 dargestellten Abstandsbestimmungseinheit 60. Die Bereichserkennungseinheit 74 ist mit einer Positionierungseinheit 54 und einem Speicher 56 verbunden. Die Positionierungseinheit 54 erlangt Positionsinformationen über das Fahrzeug. Eine bekannte Technik kann verwendet werden, um die Positionsinformationen zu erlangen. Zum Beispiel werden die Positionsinformationen erlangt durch Satellitenpositionierung, Positionierung unter Verwendung der autonomen Navigation oder eine Kombination davon. Alternativ können die Positionsinformationen durch einen Kartenabgleich erlangt werden. Die Positionierungseinheit 54 gibt die erlangten Positionsinformationen regelmäßig an die Bereichserkennungseinheit 74 aus. Im Speicher 56 ist eine Straßenkarte gespeichert. Jede Straße ist mit Informationen über einen Straßentyp verknüpft. Beispiele des Straßentyps umfassen eine Autobahn und eine gewöhnliche Landstraße.
Die Bereichserkennungseinheit 74 erkennt den Typ der Straße, auf der das Fahrzeug fährt, durch ein Verknüpfen der durch die Positionierungseinheit 54 erlangten Positionierungsinformationen mit der im Speicher 56 gespeicherten Straßenkarte. Weiter speichert die Bereichserkennungseinheit 74 eine mit dem Typ der Straße zu vergleichende Tabelle. 8 stellt die Datenstruktur der Tabelle in der Steuerung 14B dar. Die Tabelle zeigt die Beziehung zwischen dem Straßentyp und dem Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 und enthält eine Bedingungsspalte 330 und eine Abstandsspalte 332. Wenn der Straßentyp die Autobahn ist, wird der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 auf „KURZER ABSTAND“ festgelegt, das heißt, „b“. Dies entspricht der weiter oben beschriebenen zweiten Anordnung. Wenn andererseits der Straßentyp ein anderer als die Autobahn ist, wird der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 auf „LANGER ABSTAND“ festgelegt, das heißt, „a“. Dies entspricht der weiter oben beschriebenen ersten Anordnung. Anzumerken ist, dass der Bereich, in dem auf „KURZER ABSTAND“ festgelegt wird, nicht auf die Autobahn beschränkt ist. Die Beschreibung nimmt wieder Bezug auf 7. Die Bereichserkennungseinheit 74 gibt den bestimmten Abstand an die Antriebssteuerung 62, die Anzeigebereichsbestimmungseinheit 64 und die Helligkeitsbestimmungseinheit 70 aus. Dies bedeutet, dass die Steuerung 14B den Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm 30 und der Lichtquelle 24 gemäß dem Bereich ändert, in dem das Fahrzeug fährt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm 30 und der Lichtquelle 24 gemäß dem Bereich geändert, in dem das Fahrzeug fährt, und somit ist es möglich, eine für den Bereich geeignete Anzeige vorzusehen. Weiter wird der Sichtabstand lang festgelegt, wenn das Fahrzeug auf einer Autobahn fährt, und wird der Sichtabstand kurz festgelegt, wenn das Fahrzeug in einem anderen Bereich als der Autobahn fährt, und somit ist es möglich, eine für diejenige Straße geeignete Anzeige vorzusehen, auf der das Fahrzeug fährt.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist im Folgenden zusammengefasst. Eine Anzeigevorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält: eine Lichtquelle, die feststehend ist; einen Wärmeableiter, angebracht an der Lichtquelle; einen Flüssigkristallschirm, beweglich bezüglich der Lichtquelle; und eine Steuerung, die die Bewegung des Flüssigkristallschirms so steuert, dass sie den Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle verändert.
Gemäß diesem Aspekt wird der Flüssigkristallschirm bezüglich der Lichtquelle bewegt, während der Wärmeableiter und die Lichtquelle fest stehen bleiben, und somit ist es leicht möglich, die Anzeige gemäß dem Fahrzustand zu verändern.
Die Größe des Anzeigebereichs des Flüssigkristallschirms kann gemäß dem Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle verändert werden. In diesem Fall wird die Größe des Anzeigebereichs gemäß dem Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle verändert, und somit kann der Sichtwinkel zum Betrachten des virtuellen Bildes annähernd konstant sein, trotz einer Änderung des Abstands zum virtuellen Bild.
Die Helligkeit des Lichts, das von der Lichtquelle ausgesendet wird, kann gemäß dem Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle verändert werden. In diesem Fall wird die Helligkeit gemäß dem Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle verändert, und somit kann das Auftreten eines Verdunkelns des virtuellen Bildes verringert sein, sogar wenn sich der Abstand des virtuellen Bildes erhöht.
Die vorliegende Anzeigevorrichtung kann an einem Fahrzeug montiert sein, und die Steuerung kann den Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeugs verändern. In diesem Fall wird der Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeugs verändert, und somit ist es möglich, eine für die Geschwindigkeit geeignete Anzeige vorzusehen.
Die vorliegende Anzeigevorrichtung kann an einem Fahrzeug montiert sein, und die Steuerung kann den Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle gemäß dem Bereich verändern, in dem das Fahrzeug fährt. In diesem Fall wird der Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle gemäß dem Bereich geändert, in dem das Fahrzeug fährt, und somit ist es möglich, eine für den Bereich geeignete Anzeige vorzusehen.
Bis hier ist die vorliegende Offenbarung anhand der beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. Diese Ausführungsformen sind nur veranschaulichend, und ein Fachmann wird einsehen, dass verschiedene Modifikationen an der Kombination der Bauteile und der Betriebsvorgänge vorgenommen werden können, die in diesen Ausführungsformen beschrieben sind, und dass solche Modifikationen innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Offenbarung liegen.
In der ersten und der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist der Abstand zwischen Lichtquelle 24 und Flüssigkristallschirm 30 zwischen zwei Niveaus veränderbar, und somit ist auch der Sichtabstand zwischen zwei Niveaus veränderbar. Dies ist jedoch nicht einschränkend; beispielsweise kann der Abstand zwischen der Lichtquelle 24 und dem Flüssigkristallschirm 30 kontinuierlich verändert werden, kann auch die Helligkeit kontinuierlich verändert werden und kann auch der Sichtabstand kontinuierlich verändert werden. Diese Modifikation ermöglicht eine größere Flexibilität bei der Gestaltung.
In der ersten und der zweiten beispielhaften Ausführungsform steuert die Anzeigebereichsbestimmungseinheit 64 den Anzeigebereich und steuert die Helligkeitsbestimmungseinheit 70 die Helligkeit. Dies ist jedoch nicht einschränkend; beispielsweise können die Anzeigebereichsbestimmungseinheit 64 und die Helligkeitsbestimmungseinheit 70 oder eine aus der Anzeigebereichsbestimmungseinheit 64 und der Helligkeitsbestimmungseinheit 70 weggelassen werden. Diese Modifikation ermöglicht es, die Gestaltung zu vereinfachen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist anwendbar auf ein an einem Fahrzeug montiertes Head-up-Display.
Bezugszeichenliste

10: feststehendes Gehäuse
12: bewegliches Gehäuse
14A, 14B: Steuerung
16: Rahmen
16a: erster Rahmen
16b: zweiter Rahmen
20: Wärmeableiter
22: Basisplatte
24: Lichtquelle
26: kollimierendes Optiksystem
28: streuendes Optiksystem
30: Flüssigkristallschirm
40: erste Signalleitung
42: zweite Signalleitung
44: dritte Signalleitung
50: Geschwindigkeitsfühler
52: Antriebseinheit
54: Positionierungseinheit
56: Speicher
60: Abstandsbestimmungseinheit
62: Antriebssteuerung
64: Anzeigebereichsbestimmungseinheit
66: Empfänger
68: Anzeigesteuerung
70: Helligkeitsbestimmungseinheit
72: Helligkeitssteuerung
74: Bereichserkennungseinheit
80: erster Lichtstrahl
82: zweiter Lichtstrahl
84: Anzeigelicht
100: Anzeigevorrichtung
200: Spiegel
210: Kombinierer
220: Fahrer
230: virtuelles Bild
230a: erstes virtuelles Bild
230b: zweites virtuelles Bild
240: imaginäres virtuelles Bild
300, 310, 320, 330: Bedingungsspalte
302, 332: Abstandsspalte
312: Anzeigebereichsspalte
322: Helligkeitsspalte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H11119147 [0003]

Claims

Anzeigevorrichtung, umfassend: eine Lichtquelle, die feststehend ist; einen Wärmeableiter, angebracht an der Lichtquelle; einen Flüssigkristallschirm, enthaltend einen Anzeigebereich und beweglich bezüglich der Lichtquelle; und eine Steuerung, die im Betrieb die Bewegung des Flüssigkristallschirms so steuert, dass sie einen Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle verändert.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Größe des Anzeigebereichs des Flüssigkristallschirms gemäß dem Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle zu verändern ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Helligkeit von Licht, das von der Lichtquelle ausgesendet wird, gemäß dem Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle zu verändern ist.
Anzeigevorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anzeigevorrichtung an einem Fahrzeug zu montieren ist, und die Steuerung den Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle gemäß einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs verändert.
Anzeigevorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anzeigevorrichtung an einem Fahrzeug zu montieren ist, und die Steuerung den Abstand zwischen dem Flüssigkristallschirm und der Lichtquelle gemäß einem Bereich ändert, in dem das Fahrzeug fährt.