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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Anzeigevorrichtung, ein Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung und einen sich bewegenden Körper, der die Anzeigevorrichtung enthält, und betrifft genauer eine Anzeigevorrichtung, die mittels Licht, das durch einen Bildschirm läuft, ein virtuelles Bild in einen Zielraum projiziert, ein Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung und einen sich bewegenden Körper, der die Anzeigevorrichtung enthält.
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Technischer Hintergrund
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Herkömmlicherweise ist als eine Fahrzeug-Anzeigevorrichtung eine Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung bekannt, die ein Fahrtinformationsbild, das zum Fahren notwendig ist, und andere Bilder als ein virtuelles Bild über eine Windschutzscheibe aus der Ferne anzeigt (siehe beispielsweise PTL 1).
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Eine in PTL 1 beschriebene Anzeigevorrichtung enthält eine Abtasteinheit zum zweidimensionalen Abtasten mit Licht und einen Bildschirm, auf dem mit Abtastlicht von der Abtasteinheit ein Bild gezeichnet wird. Das auf dem Bildschirm erzeugte Bild wird durch eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs durch eine Projektionseinheit reflektiert und erreicht die Augen des Fahrers. Daher nimmt ein Fahrer mit seinen Augen visuell ein virtuelles Bild wahr, das sich weit vor der Windschutzscheibe befindet. Gemäß der in PTL 1 beschriebenen Anzeigevorrichtung wird der Bildschirm in einer zu einer Oberfläche des Bildschirms orthogonalen Richtung bewegt. Dadurch kann ein Abstand von den Augen des Fahrers zu dem virtuellen Bild geändert werden.
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Liste der Anführungen
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Patentliteratur
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PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentoffenlegung Nr. 2009-150947
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung schafft eine Anzeigevorrichtung, die einen Bewegungsbereich eines Bildschirms reduzieren kann, ein Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung und einen sich bewegenden Körper, der die Anzeigevorrichtung enthält.
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Eine Anzeigevorrichtung eines ersten Aspekts enthält einen Bildschirm, eine Antriebseinheit, eine Abstrahleinheit, eine Projektionseinheit und eine Steuerung. Der Bildschirm enthält eine Oberfläche, die in Bezug auf eine Bezugsebene geneigt ist. Die Antriebseinheit bewegt den Bildschirm in einer zu der Bezugsebene orthogonalen Bewegungsrichtung. Die Abstrahleinheit bestrahlt den Bildschirm mit Licht, das zum Abtasten der Oberfläche des Bildschirms verwendet wird. Die Projektionseinheit empfängt Licht, das durch den Bildschirm läuft und entlang einer Bewegungsrichtung von dem Bildschirm ausgegeben wird, als einfallendes Licht und projiziert das einfallende Licht auf ein reflektierendes Element, sodass es reflektiert wird, wodurch in einem Zielraum ein virtuelles Bild projiziert wird. Eine Steuerung steuert die Antriebseinheit und die Abstrahleinheit. Die Steuerung ist ausgelegt, den Bildschirm in der Bewegungsrichtung zu halten, wenn ein erstes virtuelles Bild, das als das virtuelle Bild dient, auf einer ersten virtuellen Ebene erzeugt wird, deren Neigungswinkel in Bezug auf eine optische Achse der Projektionseinheit kleiner als ein vorgegebener Wert ist. Die Steuerung ist ausgelegt, den Bildschirm in der Bewegungsrichtung zu bewegen, wenn ein zweites virtuelles Bild, das als das virtuelle Bild dient, auf einer zweiten virtuellen Ebene erzeugt wird, deren Neigungswinkel in Bezug auf die optische Achse der Projektionseinheit größer als der vorgegebene Wert ist.
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In der Anzeigevorrichtung eines zweiten Aspekts gemäß dem ersten Aspekt enthält der Bildschirm weiterhin einen ersten Endteil und einen zweiten Endteil an den beiden Enden der Oberfläche in einer in Bezug auf die Bezugsebene geneigten Richtung. Der Bildschirm ist so ausgelegt, dass eine Länge eines optischen Wegs von einem Zeichnungspunkt auf dem ersten virtuellen Bild zu der Projektionseinheit maximiert wird, wenn der erste Endteil mit dem Licht der Abstrahleinheit bestrahlt wird. Der Bildschirm ist so ausgelegt, dass die Länge des optischen Wegs von dem Zeichnungspunkt auf dem ersten virtuellen Bild zu der Projektionseinheit minimiert wird, wenn der zweite Endteil mit dem Licht der Abstrahleinheit bestrahlt wird.
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In der Anzeigevorrichtung eines dritten Aspekts gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt enthält der Bildschirm weiterhin den ersten Endteil und den zweiten Endteil an den beiden Enden der Oberfläche in der in Bezug auf die Bezugsebene geneigten Richtung. Ein Betriebszustand der Abstrahleinheit beinhaltet einen ersten Abtastzustand, bei dem die Oberfläche des Bildschirms vom ersten Endteil zum zweiten Endteil abgetastet wird, und einen zweiten Abtastzustand, bei dem die Oberfläche des Bildschirms vom zweiten Endteil zum ersten Endteil abgetastet wird. Die Steuerung ist ausgelegt, einen Betrieb der Antriebseinheit mit einem Betrieb der Abstrahleinheit zu synchronisieren, um das erste virtuelle Bild oder das zweite virtuelle Bild nur in entweder dem ersten Abtastzustand oder dem zweiten Abtastzustand zu erzeugen.
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In der Anzeigevorrichtung eines vierten Aspekts gemäß einem beliebigen des ersten bis dritten Aspekts ist der Abtastbereich der Abstrahleinheit auf der Oberfläche des Bildschirms in der Längsrichtung, die in Bezug auf die Bezugsebene geneigt ist, bei der Erzeugung des zweiten virtuellen Bilds schmaler als bei der Erzeugung des ersten virtuellen Bilds.
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Ein Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung eines fünften Aspekts ist ein Verfahren zum Steuern einer Anzeigevorrichtung, die einen Bildschirm, eine Antriebseinheit, eine Abstrahleinheit, eine Projektionseinheit und eine Steuerung enthält. Der Bildschirm enthält eine Oberfläche, die in Bezug auf eine Bezugsebene geneigt ist. Die Antriebseinheit bewegt den Bildschirm in einer zu der Bezugsebene orthogonalen Bewegungsrichtung. Die Abstrahleinheit bestrahlt den Bildschirm mit Licht, das zum Abtasten der Oberfläche des Bildschirms verwendet wird. Die Projektionseinheit empfängt Licht, das durch den Bildschirm läuft und von dem Bildschirm in der Bewegungsrichtung ausgegeben wird, als einfallendes Licht, und projiziert durch das einfallende Licht ein virtuelles Bild in einen Zielraum. Das Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung enthält einen ersten Prozess und einen zweiten Prozess. Der erste Prozess ist ein Prozess zum Erzeugen eines ersten virtuellen Bilds, das als das virtuelle Bild dient, auf einer ersten virtuellen Ebene, deren Neigungswinkel in Bezug auf eine optische Achse der Projektionseinheit kleiner als ein vorgegebener Wert ist. Der zweite Prozess ist ein Prozess zum Erzeugen eines zweiten virtuellen Bilds, das als das virtuelle Bild dient, auf einer zweiten virtuellen Ebene, deren Neigungswinkel in Bezug auf die optische Achse der Projektionseinheit größer als der vorgegebene Wert ist. In dem ersten Prozess wird der Bildschirm in der Bewegungsrichtung gehalten, und in dem zweiten Prozess wird der Bildschirm in der Bewegungsrichtung bewegt.
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Ein sich bewegender Körper eines sechsten Aspekts enthält die Anzeigevorrichtung gemäß einem beliebigen des ersten bis vierten Aspekts und das reflektierende Element, das Licht von der Projektionseinheit reflektiert.
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Die vorliegende Offenbarung bietet einen Vorteil insofern, als ein Bewegungsbereich eines Bildschirms reduziert werden kann.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Konzeptdiagramm, das ein Fahrzeug darstellt, das eine Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform enthält.
- 2 ist ein Konzeptdiagramm, das ein Sichtfeld eines Benutzers darstellt, wenn die Anzeigevorrichtung verwendet wird.
- 3 ist ein Konzeptdiagramm, das einen Aufbau der Anzeigevorrichtung darstellt.
- 4A ist ein Konzeptdiagramm, das eine Bewegung eines leuchtenden Punkts auf einer Vorderfläche eines Bildschirms auf einem Vorwärtsweg in der Anzeigevorrichtung darstellt.
- 4B ist ein Konzeptdiagramm, das eine Bewegung des leuchtenden Punkts auf der Vorderfläche des Bildschirms auf einem Rückwärtsweg in der Anzeigevorrichtung darstellt.
- 5A ist ein Konzeptdiagramm, das eine Auslegung einer Abstrahleinheit in der Anzeigevorrichtung darstellt.
- 6 ist ein Konzeptdiagramm zur Erläuterung einer Betriebsweise der Anzeigevorrichtung.
- 7 ist eine erläuternde Skizze, die schematisch eine Betriebsweise zum Projizieren eines ersten virtuellen Bilds in der Anzeigevorrichtung darstellt.
- 8 ist eine erläuternde Skizze, die schematisch eine Betriebsweise zum Projizieren eines zweiten virtuellen Bilds in der Anzeigevorrichtung darstellt.
- 9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Anzeigevorrichtung darstellt.
- 10A ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung einer Position des Bildschirms in der Anzeigevorrichtung darstellt.
- 10B ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung einer Position eines Bildschirms in einem Vergleichsbeispiel darstellt.
- 11 ist ein Diagramm, das zeitliche Änderungen einer Position eines Bildschirms in einer Anzeigevorrichtung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform und einen Antriebsstrom darstellt.
- 12 ist ein Konzeptdiagramm des Fahrzeugs, das die Anzeigevorrichtung gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform enthält.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Vor der Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind kurz Probleme in einer herkömmlichen Technologie beschrieben. Bei der in PTL 1 beschriebenen Anzeigevorrichtung wird eine Einstellbreite eines Abstands von den Augen einer Person (Fahrer) zu einem virtuellen Bild entsprechend einer Bewegungsstrecke eines Bildschirms bestimmt. Dadurch ist ein größerer Bewegungsbereich des Bildschirms erforderlich, um eine größere Einstellbreite des Abstands von den Augen der Person zu dem virtuellen Bild zu erreichen. Dieser größere Bewegungsbereich des Bildschirms kann Probleme wie eine Erhöhung der Größe eines Aktuators zum Bewegen des Bildschirms, eine Erhöhung des Energieverbrauchs des Aktuators und eine Lärmbelästigung durch Betriebsgeräusche des Aktuators verursachen.
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(Erste beispielhafte Ausführungsform)
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Überblick
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Wie in 1 dargestellt, ist die Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beispielsweise ein Head-up-Display (HUD), das für das Fahrzeug 100, das als ein sich bewegender Körper dient, verwendet wird.
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Wie in 12 dargestellt, enthält das Fahrzeug 100 einen Körper 109, eine Fahrzeugantriebseinheit 104, die den Körper 109 bewegt, eine Windschutzscheibe 101, die an dem Körper 109 befestigt ist, und eine Anzeigevorrichtung 10, die in einem Armaturenbrett 102 des Körpers 109 angeordnet ist. Die Fahrzeugantriebseinheit 104 enthält eine Antriebsquelle 105 wie einen Verbrennungs- oder Elektromotor und ein Antriebsrad 106, das durch die Antriebsquelle 105 angetrieben wird.
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Wie in 1 dargestellt, ist die Anzeigevorrichtung 10 in einem Innenraum des Fahrzeugs 100 angeordnet, um von unten ein Bild auf die Windschutzscheibe 101 des Fahrzeugs 100 zu projizieren. In einem Beispiel von 1 ist die Anzeigevorrichtung 10 in einem Armaturenbrett 102 unter der Windschutzscheibe 101 angeordnet. Wenn das Bild von der Anzeigevorrichtung 10 auf die Windschutzscheibe 101 projiziert wird, nimmt ein Benutzer 200 (Fahrer) visuell das durch die Windschutzscheibe 101, die als ein reflektierendes Element dient, reflektierte Bild wahr.
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Gemäß der Anzeigevorrichtung 10 nimmt der Benutzer 200 durch die Windschutzscheibe 101 visuell ein virtuelles Bild 300 wahr, das in einen Zielraum 400, der sich vor dem Fahrzeug 100 (außerhalb des Fahrzeugs) befindet, projiziert wird. Der Zielraum 400 ist ein Raum, der sich vor der Windschutzscheibe 101 (in einer Tiefenrichtung der Windschutzscheibe 101) befindet. Das hierin erwähnte „virtuelle Bild“ bezeichnet ein Bild, das durch Ablenklicht so erzeugt wird, als ob ein Objekt tatsächlich vorhanden wäre, wenn das von der Anzeigevorrichtung 10 emittierte Licht durch einen Reflektor wie die Windschutzscheibe 101 abgelenkt wird. Daher kann der Benutzer 200, der das Fahrzeug 100 fährt, das virtuelle Bild 300, das von der Anzeigevorrichtung 10 projiziert wird, sehen, während das virtuelle Bild 300 einem realen Raum, der sich vor dem Fahrzeug 100 erstreckt, überlagert wird. Daher kann die Anzeigevorrichtung 10 als virtuelles Bild 300 verschiedene Fahrassistenzinformationen wie Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen, Navigationsinformationen, Fußgängerinformationen, Informationen über ein vorausbefindliches Fahrzeug, Informationen über ein Verlassen der Fahrspur und Fahrzeugzustandsinformationen anzeigen und kann den Benutzer 200 veranlassen, die verschiedenen Elemente der Fahrassistenzinformationen visuell wahrzunehmen. Dementsprechend kann der Benutzer 200 die Fahrassistenzinformationen visuell erfassen, indem er lediglich seine Sichtlinie von dem Zustand des Geradeausblickens durch die Windschutzscheibe 101 ein wenig verändert.
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In der Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform enthält das virtuelle Bild 300, das in dem Zielraum 400 erzeugt wird, mindestens zwei Typen virtueller Bilder, bei denen es sich um ein erstes virtuelles Bild 301 und ein zweites virtuelles Bild 302 handelt. Das hierin erwähnte „erste virtuelle Bild“ ist das virtuelle Bild 300 (301), das auf einer ersten virtuellen Ebene 501 erzeugt wird. Die „erste virtuelle Ebene“ ist eine virtuelle Ebene, deren Neigungswinkel α in Bezug auf eine optische Achse 500 der Anzeigevorrichtung 10 kleiner als ein vorgegebener Wert γ ist (α < γ). Weiterhin ist das hierin erwähnte „zweite virtuelle Bild“ ein virtuelles Bild 300 (302), das auf einer zweiten virtuellen Ebene 502 erzeugt wird. Die „zweite virtuelle Ebene“ ist eine virtuelle Ebene, deren Neigungswinkel β in Bezug auf die optische Achse 500 der Anzeigevorrichtung 10 größer als ein vorgegebener Wert γ ist (β > γ). Die hierin erwähnte „optische Achse“ ist eine optische Achse eines optischen Systems einer Projektionseinheit 4 (siehe 3), die weiter unten beschrieben ist, d. h. eine Achse, die durch eine Mitte des Zielraums 400 läuft und entlang eines optischen Wegs des virtuellen Bilds 300 verläuft. Ein Beispiel des vorgegebenen Werts γ ist 45 Grad, und ein Beispiel des Neigungswinkels β ist 90 Grad.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich die optische Achse 500 entlang der Straßenoberfläche 600 vor dem Fahrzeug 100 in dem Zielraum 400 vor dem Fahrzeug 100. Das erste virtuelle Bild 301 wird auf der ersten virtuellen Ebene 501 erzeugt, die im Wesentlichen parallel zu der Straßenoberfläche 600 ist, und das zweite virtuelle Bild 302 wird auf der zweiten virtuellen Ebene 502 erzeugt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Straßenoberfläche 600 ist. Wenn die Straßenoberfläche 600 beispielsweise eine horizontale Ebene ist, wird das erste virtuelle Bild 301 entlang der horizontalen Ebene angezeigt, und das zweite virtuelle Bild 302 wird entlang einer vertikalen Ebene angezeigt.
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2 ist ein Konzeptdiagramm, das ein Sichtfeld des Benutzers 200 darstellt. Mit anderen Worten, wie in 2 dargestellt, ist die Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform in der Lage, das erste virtuelle Bild 301 mit einem Tiefeneindruck entlang der Straßenoberfläche 600 und das zweite virtuelle Bild 302 in einem bestimmten Abstand vom Benutzer 200 aufrecht auf der Fahrbahnoberfläche 600 anzuzeigen. Daher sieht das erste virtuelle Bild 301 für den Benutzer 200 so aus, als ob es sich auf einer Ebene befände, die im Wesentlichen parallel zu der Straßenoberfläche 600 ist, und das zweite virtuelle Bild 302 sieht so aus, als ob es sich auf einer Ebene befände, die im Wesentlichen senkrecht zu der Straßenoberfläche 600 ist. Ein Beispiel des ersten virtuellen Bilds 301 sind Navigationsinformationen, die eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100 angeben und durch einen Pfeil, der einen Rechtsabbiegepunkt oder Linksabbiegepunkt auf der Straßenoberfläche 600 angibt, dargestellt sein können. Ein Beispiel des zweiten virtuellen Bilds 302 sind Informationen, die einen Abstand zu einem vorausbefindlichen Fahrzeug oder einem Fußgänger angeben und durch einen Abstand zu dem vorausbefindlichen Fahrzeug (Zwischenfahrzeugabstand) auf dem vorausbefindlichen Fahrzeug dargestellt sein können.
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Auslegung
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Wie in 3 dargestellt, enthält die Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform den Bildschirm 1, die Antriebseinheit 2, die Abstrahleinheit 3, die Projektionseinheit 4 und die Steuerung 5.
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Der Bildschirm 1 ist lichtdurchlässig und erzeugt ein Bild, um das virtuelle Bild 300 (siehe 1) in dem Zielraum 400 zu erzeugen (siehe 1). Mit anderen Worten wird das Bild durch das Licht von der Abstrahleinheit 3 auf dem Bildschirm 1 gezeichnet, und das virtuelle Bild 300 wird durch das durch den Bildschirm 1 durchgelassene Licht in dem Zielraum 400 erzeugt. Der Bildschirm 1 besteht beispielsweise aus einem rechteckigen plattenförmigen Element mit Lichtstreuungseigenschaften. Der Bildschirm 1 weist auf den beiden Oberflächen des Bildschirms 1 in einer Dickenrichtung eine Vorderfläche 11 und eine Rückfläche 12 auf. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform weist als ein Beispiel die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 die Lichtstreuungseigenschaften auf, wobei eine große Anzahl von Feinlinsen auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 ausgebildet ist. Der Bildschirm 1 ist zwischen der Abstrahleinheit 3 und der Projektionseinheit 4 in einer solchen Stellung angeordnet, dass die Vorderfläche 11 zur Abstrahleinheit 3 weist, und die Vorderfläche 11 ist als eine Einfallsfläche definiert, auf die Licht von der Abstrahleinheit 3 einfällt.
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Die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 ist in Bezug auf die Bezugsebene 503 im Winkel θ geneigt. Weiterhin ist der Bildschirm 1 ausgelegt, in der zu der Bezugsebene 503 orthogonalen Bewegungsrichtung X beweglich zu sein (einer in 3 durch den Pfeil X1-X2 angegebenen Richtung). Die hierin erwähnte „Bezugsebene“ ist keine reale Ebene, sondern eine virtuelle flache Ebene, durch welche die Bewegungsrichtung des Bildschirms 1 definiert wird. Der Bildschirm 1 ist so ausgelegt, dass er geradlinig in der Bewegungsrichtung X beweglich ist, während er eine im Winkel θ in Bezug auf die Bezugsebene 503 geneigte Stellung der Vorderfläche 11 beibehält. Der Bildschirm 1 enthält weiterhin einen ersten Endteil 111 und einen zweiten Endteil 112 an den beiden Enden der Vorderfläche 11 in einer in Bezug auf die Bezugsebene 503 geneigten Richtung (einer Richtung, die in einer Darstellungsebene von 3 parallel zur Vorderfläche 11 ist). Eine Richtung, die den ersten Endteil 111 und den zweiten Endteil 112 entlang der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 verbindet, ist auch als eine „Längsrichtung“ bezeichnet. Der erste Endteil 111 ist ein Endteil an der Vorderfläche 11, welcher der Abstrahleinheit 3 am nächsten ist, und der zweite Endteil 112 ist ein Endteil an der Vorderfläche 11, welcher von der Abstrahleinheit 3 am weitesten entfernt ist. Mit anderen Worten befindet sich ein Abschnitt in der Längsrichtung des Bildschirms 1, der dem ersten Endteil 111 näher ist, näher an der Abstrahleinheit 3, und ein Abschnitt des Bildschirms 1, der dem zweiten Endteil 112 näher ist, ist weiter von der Abstrahleinheit 3 entfernt.
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Die Antriebseinheit 2 bewegt den Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X. Hierin kann die Antriebseinheit 2 den Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X sowohl in der ersten Richtung X1 als auch in der zweiten Richtung X2, die einander entgegengesetzt sind, bewegen. Die erste Richtung X1 ist eine Richtung, die durch den Pfeil „X1“ (eine Richtung nach rechts in 3) angegeben ist, wobei es sich um eine Richtung handelt, in der sich der Bildschirm 1 von der Abstrahleinheit 3 entfernt, das heißt eine Richtung, in der sich der Bildschirm 1 der Projektionseinheit 4 nähert. Die zweite Richtung X2 ist eine Richtung, die durch den Pfeil „X2“ (eine Richtung nach links in 3) angegeben ist, wobei es sich um eine Richtung handelt, in der sich der Bildschirm 1 der Abstrahleinheit 3 nähert, das heißt eine Richtung, in der sich der Bildschirm 1 von der Projektionseinheit 4 entfernt. Die Antriebseinheit 2 ist beispielsweise ein elektrisch angetriebener Aktuator wie ein Schwingspulenmotor und arbeitet entsprechend einem ersten Steuersignal von der Steuerung 5.
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Die Abstrahleinheit 3 ist eine Abtast-Lichtabstrahleinheit und bestrahlt den Bildschirm 1 mit Licht. Mit anderen Worten bestrahlt die Abstrahleinheit 3 den Bildschirm 1 mit Licht, das zum Abtasten der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 verwendet wird, um so eine Bestrahlungsposition des Lichts auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 zu ändern. Insbesondere enthält die Abstrahleinheit 3 die Lichtquelle 31 und den Abtaster 32. In der Abstrahleinheit 3 arbeiten die Lichtquelle 31 und der Abtaster 32 jeweils entsprechend einem zweiten Steuersignal von der Steuerung 5.
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Die Lichtquelle 31 besteht aus einem Lasermodul, das Laserlicht ausgibt. Die Lichtquelle 31 enthält eine rote Laserdiode, die einen Laser-Lichtstrahl einer roten Farbe (R) aussendet, eine grüne Laserdiode, die einen Laser-Lichtstrahl einer grünen Farbe (G) aussendet, und eine blaue Laserdiode, die einen Laser-Lichtstrahl einer blauen Farbe (B) aussendet. Laser-Lichtstrahlen mit drei Farben, die von diesen drei Arten von Laserdioden ausgegeben werden, werden beispielsweise durch einen dichroitischen Spiegel synthetisiert und treffen auf den Abtaster 32.
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Der Abtaster 32 führt mit dem Licht von der Lichtquelle 31 eine Abtastung durch, um den Bildschirm 1 mit Licht, das zum Abtasten der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 verwendet wird, zu bestrahlen. Hierin führt der Abtaster 32 eine Rasterabtastung durch, bei der Licht die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 in einer Längsrichtung und einer Querrichtung zweidimensional abtastet. Die hierin erwähnte „Querrichtung“ ist eine Richtung, die parallel zur Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 und zur Bezugsebene 503 ist, und eine Richtung, die orthogonal zur „Längsrichtung“ auf der Vorderfläche 11 ist (eine Richtung, die orthogonal zur Darstellungsebene von 3 ist).
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In dem Abtaster 32, wie in 4A und 4B dargestellt, wird der leuchtende Punkt B1, der auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 erzeugt wird, eindimensional in der Querrichtung geführt, um eine Abtastlinie zu bilden, und der leuchtende Punkt B1 wird in der Längsrichtung geführt, um ein zweidimensionales Bild zu erzeugen. Der Abtaster 32 führt die Abtastung mit dem leuchtenden Punkt B1 auf solche Weise durch, dass sich der leuchtende Punkt B1 zwischen den beiden Enden (erster Endteil 111 und zweiter Endteil 112) der Vorderfläche 11 in der Längsrichtung hin- und herbewegt, während die oben beschriebenen Abläufe wiederholt werden. 4A ist ein Diagramm, das konzeptuell die Bewegung des leuchtenden Punkts B1 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 auf einem „Vorwärtsweg“, der einer Abtastung vom ersten Endteil 111 zum zweiten Endteil 112 entspricht, darstellt. 4B ist ein Diagramm, das konzeptuell die Bewegung des leuchtenden Punkts B1 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 auf einem „Rückwärtsweg“, der einer Abtastung vom zweiten Endteil 112 zum ersten Endteil 111 entspricht, darstellt.
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Mit anderen Worten umfasst ein Betriebszustand der Abstrahleinheit 3 in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform einen ersten Abtastzustand, der als der „Vorwärtsweg“ dient, und einen zweiten Abtastzustand, der als der „Rückwärtsweg“ dient. Der erste Abtastzustand ist ein Betriebszustand, bei dem die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 vom ersten Endteil 111 zum zweiten Endteil 112 abgetastet wird. Der zweite Abtastzustand ist ein Betriebszustand, bei dem die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 vom zweiten Endteil 112 zum ersten Endteil 111 abgetastet wird.
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Der Abtaster 32 enthält einen kleinen Abtastspiegel, der beispielsweise MEMS-Technologie (Micro Electro Mechanical System) verwendet. Wie in 5 dargestellt, enthält der Abtaster 32 eine Spiegeleinheit 321, die das Laserlicht reflektiert, und dreht die Spiegeleinheit 321, um das Licht von der Lichtquelle 31 in eine Richtung entsprechend einem Drehwinkel (Ablenkwinkel) der Spiegeleinheit 321 zu reflektieren. Dadurch kann der Abtaster 32 den Bildschirm 1 mit dem Licht von der Lichtquelle 31 abtasten. Der Abtaster 32 dreht die Spiegeleinheit 321 um zwei Achsen, die orthogonal zueinander sind, um die Rasterabtastung zu erzielen, durch welche die zweidimensionale Abtastung mit Licht durchgeführt wird.
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Der Abtaster 32 enthält weiterhin eine erste Linse 322 und eine zweite Linse 323. Die erste Linse 322 ist zwischen der Lichtquelle 31 und der Spiegeleinheit 321 angeordnet und bewirkt, dass paralleles Licht den Spiegel 321 erreicht. Die zweite Linse 323 besteht aus einer telezentrischen Linse und ist zwischen der Spiegeleinheit 321 und dem Bildschirm 1 angeordnet. Mit anderen Worten ist die zweite Linse 323 ein optisches System, dessen optischer Primärstrahl über die gesamte Linse parallel zu einer optischen Achse verläuft. Licht, das durch die zweite Linse 323 läuft, wird parallel zu der optischen Achse ausgegeben (entlang einer geraden Linie, welche die zweite Linse 323 und den Bildschirm 1 verbindet). 5 ist lediglich ein schematisches Diagramm zur Beschreibung einer Auslegung der Abstrahleinheit 3 und unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform in einigen Punkten; beispielsweise befindet sich ein Fokuspunkt des von der Abstrahleinheit 3 emittierten Lichts an einer Position, die gegenüber der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 größtenteils verschoben ist.
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Die Projektionseinheit 4 empfängt Licht, das von der Abstrahleinheit 3 ausgegeben wird und durch den Bildschirm 1 läuft, als einfallendes Licht, und projiziert das einfallende Licht auf die Windschutzscheibe 101 (siehe 1), sodass es reflektiert wird, wodurch das virtuelle Bild 300 (siehe 1) in den Zielraum 400 (siehe 1) projiziert wird. Hierin ist die Projektionseinheit 4 in der Bewegungsrichtung X so angeordnet, dass sie am Bildschirm 1 ausgerichtet ist, und projiziert das virtuelle Bild 300 mit dem Licht, das durch den Bildschirm 1 durchgelassen und von dem Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X ausgegeben wird. Die Projektionseinheit 4 enthält eine Vergrößerungslinse 41, einen ersten Spiegel 42 und einen zweiten Spiegel 43, wie in 3 dargestellt.
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Eine Vergrößerungslinse 41, der erste Spiegel 42 und der zweite Spiegel 43 sind in dieser Reihenfolge auf einem Weg des durch den Bildschirm 1 laufenden Lichts angeordnet. Die Vergrößerungslinse 41 ist in der Bewegungsrichtung X in Bezug auf die Abstrahleinheit 3 auf einer entgegengesetzten Seite (in der ersten Richtung X1) des Bildschirms 1 angeordnet, sodass sie vom Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X ausgegebenes Licht empfängt. Die Vergrößerungslinse 41 vergrößert das Bild 700 (siehe 7), das mit dem Licht von der Abstrahleinheit 3 auf dem Bildschirm 1 erzeugt wird, um das vergrößerte Bild an den ersten Spiegel 42 auszugeben. Der erste Spiegel 42 reflektiert das Licht von der Vergrößerungslinse 41 zu dem zweiten Spiegel 43. Der zweite Spiegel 43 reflektiert das Licht von dem ersten Spiegel 42 zu der Windschutzscheibe 101 (siehe 1). Mit anderen Worten vergrößert die Projektionseinheit 4 mit Hilfe der Vergrößerungslinse 41 das Bild 700, das mit dem Licht von der Abstrahleinheit 3 auf dem Bildschirm 1 erzeugt wird, und projiziert das vergrößerte Bild auf die Windschutzscheibe 101, wodurch das virtuelle Bild 300 in den Zielraum 400 projiziert wird. Eine optische Achse der Vergrößerungslinse 41 entspricht der optischen Achse 500 der Projektionseinheit 4.
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Die Steuerung 5 steuert die Antriebseinheit 2 und die Abstrahleinheit 3. Die Steuerung 5 steuert die Antriebseinheit 2 mit dem ersten Steuersignal und steuert die Abstrahleinheit 3 mit dem zweiten Steuersignal. Obwohl Einzelheiten weiter unten beschrieben sind, ist die Steuerung 5 ausgelegt, einen Betrieb der Antriebseinheit 2 mit einem Betrieb der Abstrahleinheit 3 zu synchronisieren. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform enthält die Abstrahleinheit 3 die Lichtquelle 31 und den Abtaster 32. Die Steuerung 5 steuert sowohl die Lichtquelle 31 als auch den Abtaster 32 mit dem zweiten Steuersignal. Die Steuerung 5 besteht aus einem Mikrocomputer, der hauptsächlich beispielsweise eine Zentraleinheit (CPU) und einem Speicher enthält. Mit anderen Worten ist die Steuerung 5 durch einen Computer, der die CPU und den Speicher enthält, umgesetzt. Die CPU führt ein Programm aus, das in dem Speicher gespeichert ist, wodurch der Computer als Steuerung 5 fungieren kann. Hierin ist das Programm in dem Speicher der Steuerung 5 im Voraus aufgezeichnet. Das Programm kann jedoch auch über eine Telekommunikationsleitung wie das Internet bereitgestellt werden oder durch Aufzeichnung in einem Aufzeichnungsmedium wie einer Speicherkarte bereitgestellt werden.
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Betrieb
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Allgemeiner Betrieb
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Nachfolgend ist hierin eine allgemeine Betriebsweise der Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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Die Steuerung 5 steuert die Abstrahleinheit 3, um die Abstrahleinheit 3 zu veranlassen, den Bildschirm 1 mit Licht zu bestrahlen. In diesem Moment bestrahlt die Abstrahleinheit 3 den Bildschirm 1 mit Licht, das zum Abtasten der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 verwendet wird. Mit dieser Auslegung wird das Bild 700 (siehe 7) auf der Vorderfläche 11 oder Rückfläche 12 des Bildschirms 1 erzeugt (projiziert). In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform weist als ein Beispiel die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 die Lichtstreuungseigenschaften auf, wodurch das Bild 700 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 erzeugt wird. Weiterhin wird das Licht von der Abstrahleinheit 3 durch den Bildschirm 1 durchgelassen, und die Projektionseinheit 4 (Vergrößerungslinse 41, erster Spiegel 42 und zweiter Spiegel 43) bestrahlt die Windschutzscheibe 101 mit dem Licht von der Abstrahleinheit 3. Auf diese Weise wird das Bild 700, das auf dem Bildschirm 1 erzeugt wird, von unterhalb der Windschutzscheibe 101 in dem Innenraum des Fahrzeugs 100 auf die Windschutzscheibe 101 projiziert.
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Wenn das Bild 700 von der Projektionseinheit 4 auf die Windschutzscheibe 101 projiziert wird, reflektiert die Windschutzscheibe 101 das Licht von der Projektionseinheit 4 zu dem Benutzer 200 (Fahrer) in dem Innenraum. Dies ermöglicht es dem Benutzer 200, das durch die Windschutzscheibe 101 reflektierte Bild 700 visuell wahrzunehmen. Infolgedessen nimmt der Benutzer 200 durch die Windschutzscheibe 101 visuell das vor das Fahrzeug 100 (außerhalb des Fahrzeugs) projizierte virtuelle Bild 300 wahr.
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Darüber hinaus steuert die Steuerung 5 die Antriebseinheit 2 so, dass sich der Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X bewegen kann. In einem Fall, in welchem eine Bestrahlungsposition auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1, auf die das Licht von der Abstrahleinheit 3 emittiert wird, das heißt eine Position des leuchtenden Punkts B1, konstant ist, wenn sich der Bildschirm 1 in der ersten Richtung X1 bewegt, wird ein Abstand von den Augen (Augenpunkt) des Benutzers 200 zu dem virtuellen Bild 300 (nachfolgend auch als „Betrachtungsabstand“ bezeichnet) kleiner (kürzer). Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in welchem die Position des leuchtenden Punkts B1 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 konstant ist, wenn sich der Bildschirm 1 in der zweiten Richtung X2 bewegt, der Betrachtungsabstand zu dem virtuellen Bild 300 größer (länger). Kurz gesagt ändert sich der Betrachtungsabstand zu dem virtuellen Bild 300 entsprechend einer Position des Bildschirms 1 in der Bewegungsrichtung X. Wenn sich der Bildschirm 1 näher an der Abstrahleinheit 3 befindet, wird der Betrachtungsabstand zu dem virtuellen Bild 300, das entsprechend dem leuchtenden Punkt B1 auf dem Bildschirm 1 projiziert wird, größer. Mit anderen Worten wird der Betrachtungsabstand zu dem virtuellen Bild 300, das durch das Licht projiziert wird, desto größer, je weiter die Bestrahlungsposition dieses Lichts von der Abstrahleinheit 3 auf dem Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X von der Projektionseinheit 4 entfernt ist.
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Konkreter Betrieb
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Nachfolgend ist hierin eine konkrete Betriebsweise der Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7 bis 10B beschrieben. 7 ist ein schematisches Diagramm, das eine Betriebsweise der Anzeigevorrichtung 10 zum Projizieren des ersten virtuellen Bilds 301 darstellt. 8 ist ein schematisches Diagramm, das eine Betriebsweise der Anzeigevorrichtung 10 zum Projizieren des zweiten virtuellen Bilds 302 darstellt.
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Wenn das erste virtuelle Bild 301 projiziert wird, wie in 7 dargestellt, hält die Steuerung 5 den Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X (in 6 einer durch den Pfeil X1-X2 angegebenen Richtung), ohne den Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X zu bewegen. Mit anderen Worten steuert die Steuerung 5 die Antriebseinheit 2 und die Abstrahleinheit 3 so, dass die Abstrahleinheit 3 den Bildschirm 1, der sich an einer Halteposition befindet, mit Licht bestrahlt. Da der Bildschirm 1 ursprünglich in Bezug auf die Bewegungsrichtung X geneigt ist, tritt auch dann, wenn sich der Bildschirm 1 an der Halteposition befindet, in Abhängigkeit von einer Position auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 in der Längsrichtung ein Unterschied des Abstands zu der Projektionseinheit 4 in der Bewegungsrichtung X auf. Auch wenn der Bildschirm 1 gehalten wird, ändert sich daher die Bestrahlungsposition des Lichts von der Abstrahleinheit 3 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 in der Bewegungsrichtung X, wenn sich die Bestrahlungsposition des Lichts von der Abstrahleinheit 3 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 in der Längsrichtung ändert. Dementsprechend wird das erste Bild 701 auf dem Bildschirm 1 erzeugt (projiziert). Das hierin erwähnte „erste Bild“ ist das auf der Vorderfläche 11 oder Rückfläche 12 des Bildschirms 1 erzeugte Bild 700, das entlang der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 erzeugt wird, das heißt in Bezug auf die Bezugsebene 503 geneigt ist. Wenn das erste Bild 701 von der Projektionseinheit 4 auf die Windschutzscheibe 101 projiziert wird, nimmt der Benutzer 200 durch die Windschutzscheibe 101 visuell das vor das Fahrzeug 100 projizierte erste virtuelle Bild 301 wahr.
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Wenn die Bestrahlungsposition des Lichts von der Abstrahleinheit 3 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 sich beispielsweise in der Längsrichtung dem ersten Endteil 111 nähert, wird der Abstand von der Projektionseinheit 4 zu der Bestrahlungsposition in der Bewegungsrichtung X größer, wodurch der Betrachtungsabstand zu dem virtuellen Bild 300, das durch dieses Licht projiziert wird, größer wird. Wenn sich im Gegensatz dazu die Bestrahlungsposition des Lichts von der Abstrahleinheit 3 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 in der Längsrichtung dem zweiten Endteil 112 nähert, wird der Abstand von der Projektionseinheit 4 zu der Bestrahlungsposition in der Bewegungsrichtung X kleiner, wodurch der Betrachtungsabstand zu dem virtuellen Bild 300, das durch dieses Licht projiziert wird, kleiner wird. Mit dieser Auslegung wird das erste virtuelle Bild 301, das als virtuelles Bild 300 dient, auf der ersten virtuellen Ebene 501, die in dem Neigungswinkel α in Bezug auf die optische Achse 500 geneigt ist, erzeugt.
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Wenn die Abstrahleinheit 3 beispielsweise den gehaltenen Bildschirm 1 mit Licht vom ersten Endteil 111 zum zweiten Endteil 112 abtastet, wird dementsprechend das erste virtuelle Bild 301, das von dem Benutzer 200 mit einem Tiefeneindruck entlang der Straßenoberfläche 600 wahrgenommen wird, projiziert. Wie in 7 dargestellt, wird der Betrachtungsabstand von dem Augenpunkt Pe1 zu dem ersten virtuellen Bild 301, das zu dieser Zeit erzeugt wird, auf einer dem ersten Endteil 111 näheren Seite (einer Seite, die einem oberen Ende näher ist) in dem Bildschirm 1 größer als auf einer dem zweiten Endteil 112 näheren Seite (einer Seite, die einem unteren Ende näher ist) in dem Bildschirm 1. Mit anderen Worten ist der Bildschirm 1 so ausgelegt, dass, wenn der erste Endteil 111 mit dem Licht der Abstrahleinheit 3 bestrahlt wird, eine Länge eines optischen Wegs von einem Zeichnungspunkt auf dem ersten virtuellen Bild 301 zu der Projektionseinheit 4 maximiert wird. Der Bildschirm 1 ist so ausgelegt, dass, wenn der zweite Endteil 112 mit dem Licht der Abstrahleinheit 3 bestrahlt wird, die Länge des optischen Wegs von dem Zeichnungspunkt auf dem ersten virtuellen Bild 301 zu der Projektionseinheit 4 minimiert wird. Mit anderen Worten ist das erste virtuelle Bild 301 als in Bezug auf die optische Achse 500 geneigtes virtuelles Bild ausgelegt, sodass der Betrachtungsabstand auf der Seite des oberen Endes in einer vertikalen Richtung (einer vertikalen Richtung in 2) maximiert wird, wenn es der Benutzer 200 betrachtet.
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Wenn andererseits das zweite virtuelle Bild 302 projiziert wird, wie in 8 dargestellt, bewegt die Steuerung 5 den Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X (einer durch den Pfeil X1 oder X2 angegebenen Richtung). Mit anderen Worten steuert die Steuerung 5 die Antriebseinheit 2 und die Abstrahleinheit 3 so, dass die Abstrahleinheit 3 den sich bewegenden Bildschirm 1 mit Licht bestrahlt. Da der Bildschirm 1 ursprünglich in Bezug auf die Bewegungsrichtung X geneigt ist, tritt dann, wenn sich der Bildschirm 1 an der Halteposition befindet, in Abhängigkeit von einer Position auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 in der Längsrichtung ein Unterschied des Abstands zu der Projektionseinheit 4 in der Bewegungsrichtung X auf. Wenn der Bildschirm 1 synchron zu einer Änderung der Bestrahlungsposition des Lichts von der Abstrahleinheit 3 in der Längsrichtung in der Bewegungsrichtung X bewegt wird, sodass der Unterschied des Abstands kompensiert wird, bleibt die Bestrahlungsposition des Lichts von der Abstrahleinheit 3 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 in der Bewegungsrichtung X unverändert. Dementsprechend wird das zweite Bild 702 auf dem Bildschirm 1 erzeugt (projiziert). Das hierin erwähnte „zweite Bild“ ist das auf der Vorderfläche 11 oder Rückfläche 12 des Bildschirms 1 erzeugte Bild 700, das entlang der Bezugsebene 503 erzeugt wird. Wenn das zweite Bild 702 von der Projektionseinheit 4 auf die Windschutzscheibe 101 projiziert wird, nimmt der Benutzer 200 durch die Windschutzscheibe 101 visuell das vor das Fahrzeug 100 projizierte zweite virtuelle Bild 302 wahr.
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Wenn sich die Bestrahlungsposition des Lichts von der Abstrahleinheit 3 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 in der Längsrichtung beispielsweise näher an den ersten Endteil 111 bewegt, bleibt ein Abstand von der Projektionseinheit 4 zu der Bestrahlungsposition in der Bewegungsrichtung X im Wesentlichen konstant, falls sich der Bildschirm 1 in der ersten Richtung X1 bewegt. Wenn sich die Bestrahlungsposition des Lichts von der Abstrahleinheit 3 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 in der Längsrichtung demgegenüber näher an den zweiten Endteil 112 bewegt, bleibt ein Abstand von der Projektionseinheit 4 zu der Bestrahlungsposition in der Bewegungsrichtung X im Wesentlichen konstant, falls sich der Bildschirm 1 in der zweiten Richtung X2 bewegt. Mit dieser Auslegung wird das zweite virtuelle Bild 302, das als virtuelles Bild 300 dient, auf der zweiten virtuellen Ebene 502, die in dem Neigungswinkel β (beispielsweise 90 Grad) in Bezug auf die optische Achse 500 geneigt ist, erzeugt.
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Wenn die Abstrahleinheit 3 den Bildschirm 1, der sich in der zweiten Richtung X2 bewegt, beispielsweise vom ersten Endteil 111 zum zweiten Endteil 112 mit Licht bestrahlt, wird dementsprechend das zweite virtuelle Bild 302 projiziert, das als aufrecht auf der Straßenoberfläche 600 in dem bestimmten Abstand vom Benutzer 200 visuell wahrgenommen wird. Wie in 8 dargestellt, wird der Betrachtungsabstand von dem Augenpunkt Pe1 zu dem zweiten virtuellen Bild 302, das zu dieser Zeit erzeugt wird, auf einer Seite, die dem ersten Endteil 111 des Bildschirms 1 näher ist (einer Seite, die einem oberen Ende näher ist), und auf einer Seite, die dem zweiten Endteil 112 des Bildschirms 1 näher ist (einer Seite, die einem unteren Ende näher ist) im Wesentlichen gleich. Mit anderen Worten wird das zweite virtuelle Bild 302 aus der Sicht des Benutzers 200 ein virtuelles Bild, dessen Betrachtungsabstand auf der dem oberen Ende näheren Seite und der dem unteren Ende näheren Seite in der vertikalen Richtung (der vertikalen Richtung in 2) im Wesentlichen gleich ist.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist ein Abtastbereich der Abstrahleinheit 3 in der Längsrichtung bei der Erzeugung des zweiten virtuellen Bilds 302 schmaler eingestellt als bei der Erzeugung des ersten virtuellen Bilds 301. Mit anderen Worten ist bei dem Bild 700, das auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 erzeugt wird, eine Längsabmessung des zweiten Bilds 702 kleiner eingestellt als eine vertikale Abmessung des ersten Bilds 701. Wie beispielsweise in 2 dargestellt, wird mit dieser Auslegung eine vertikale Abmessung jedes zweiten virtuellen Bilds 302 im Sichtfeld des Benutzers 200 kleiner als eine vertikale Abmessung des ersten virtuellen Bilds 301.
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9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Anzeigevorrichtung 10 darstellt, wenn sowohl das erste virtuelle Bild 301 als auch das zweite virtuelle Bild 302 projiziert werden. Als ein Beispiel ist hier ein Fall veranschaulicht, in welchem die Abstrahleinheit 3 das erste virtuelle Bild 301 auf dem „Vorwärtsweg“ projiziert, auf dem die Abtastung mit dem Licht vom ersten Endteil 111 zum zweiten Endteil 112 durchgeführt wird, und das zweite virtuelle Bild 302 auf dem „Rückwärtsweg“ projiziert, auf dem die Abtastung mit dem Licht vom zweiten Endteil 112 zum ersten Endteil 111 durchgeführt wird.
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Wie in 9 dargestellt, führt die Anzeigevorrichtung 10 beim Start einer Anzeigeoperation (Projektion des virtuellen Bilds 300) zunächst einen Prozess zum Erzeugen (Projizieren) des ersten virtuellen Bilds 301 auf dem „Vorwärtsweg“ durch. Mit anderen Worten steuert die Steuerung 5 die Abstrahleinheit 3 so, dass diese in dem ersten Abtastzustand arbeitet (S1). Dadurch wird die Abstrahleinheit 3 veranlasst, die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 vom ersten Endteil 111 zum zweiten Endteil 112 (rastermäßig) abzutasten. Zu dieser Zeit bestimmt die Steuerung 5 jedes Mal, wenn eine Abtastlinie in der Querrichtung gezeichnet wird, ob das erste Bild 701 gezeichnet wird (S2). Wenn das erste Bild 701 nicht gezeichnet wird (S2: Nein), kehrt die Steuerung 5 zu Prozess S1 zurück, um die Abstrahleinheit 3 zum Fortsetzen der Abtastung zu veranlassen.
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Im Prozess S2, wenn das erste Bild 701 gezeichnet wird (S2: Ja), steuert die Steuerung 5 die Antriebseinheit 2 so, dass der Bildschirm 1 an der Halteposition (auch als eine „Bezugsposition“ bezeichnet) gehalten wird (S3). Die Steuerung 5 bestimmt, ob das erste Bild 701 vollständig ist (S4). Wenn das erste Bild 701 nicht vollständig ist (S4: Nein), werden die Prozesse S1 bis S4 wiederholt, um das erste Bild 701 zu zeichnen. Diese Prozesse S1 bis S4 entsprechen einem ersten Prozess zum Erzeugen des ersten virtuellen Bilds 301 in einem Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung 10. Mit anderen Worten wird das erste Bild 701 auf dem „Vorwärtsweg“ gezeichnet, während der Bildschirm 1 an der Halteposition gehalten wird.
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Wenn das erste Bild 701 vollständig ist (S4: Ja), bestimmt die Steuerung 5, ob der Vorwärtsweg beendet ist (ob die Bestrahlungsposition den zweiten Endteil 112 erreicht hat) (S5). Wenn der Vorwärtsweg nicht beendet ist (S5: Nein), werden die Prozesse S1 bis S5 wiederholt. Mit dieser Auslegung wird das erste Bild 701 auf dem „Vorwärtsweg“ auf dem Bildschirm 1 erzeugt (projiziert). Das erste Bild 701 wird von der Projektionseinheit 4 auf die Windschutzscheibe 101 projiziert, wodurch das erste virtuelle Bild 301, das sich entlang der Straßenoberfläche 600 erstreckt, in den Zielraum 400 projiziert wird.
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Wenn der Vorwärtsweg beendet ist (S5: Ja), führt die Anzeigevorrichtung 10 einen Prozess zum Erzeugen (Projizieren) des zweiten virtuellen Bilds 302 auf dem „Rückwärtsweg“ durch. Mit anderen Worten steuert die Steuerung 5 die Abstrahleinheit 3 so, dass diese in einem zweiten Abtastzustand arbeitet (S6). Dadurch wird die Abstrahleinheit 3 veranlasst, die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 vom zweiten Endteil 112 zum ersten Endteil 111 (rastermäßig) abzutasten. Zu dieser Zeit bestimmt die Steuerung 5 jedes Mal, wenn eine Abtastlinie in der Querrichtung gezeichnet wird, ob das zweite Bild 702 gezeichnet wird (S7). Wenn das zweite Bild 702 nicht gezeichnet wird (S7: Nein), kehrt die Steuerung 5 zu Prozess S6 zurück, um die Abstrahleinheit 3 zum Fortsetzen der Abtastung zu veranlassen.
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Wenn in Prozess S7 das zweite Bild 702 gezeichnet wird (S7: Ja), steuert die Steuerung 5 die Antriebseinheit 2 so, dass der Bildschirm 1 in der ersten Richtung X1 bewegt wird (S8). Die Steuerung 5 bestimmt, ob das zweite Bild 702 vollständig ist (S9). Wenn das zweite Bild 702 nicht vollständig ist (S9: Nein), wiederholt die Steuerung 5 die Prozesse S6 bis S9, um das zweite Bild 702 zu zeichnen. Diese Prozesse S6 bis S9 entsprechen einem zweiten Prozess zum Erzeugen des zweiten virtuellen Bilds 302 in dem Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung 10. Während eines Zeitraums, in dem das zweite Bild 702 gezeichnet wird, ist hierbei eine Bewegungsgeschwindigkeit des Bildschirms 1, der sich in der ersten Richtung X1 bewegt, konstant (konstante Geschwindigkeit) bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit. Mit anderen Worten wird auf dem „Rückwärtsweg“ jedes Mal, wenn eine Abtastlinie in der Querrichtung gezeichnet wird, das zweite Bild 702 gezeichnet, während der Bildschirm 1 so bewegt wird, dass er sich von der Abstrahleinheit 3 entfernt (sich der Projektionseinheit 4 annähert).
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Wenn das zweite Bild 702 vollständig ist (S9: Ja), steuert die Steuerung 5 die Antriebseinheit 2 so, dass der Bildschirm 1 in der zweiten Richtung X2 bewegt wird, sodass der Bildschirm 1 in die Bezugsposition zurückkehrt (S10). Die Steuerung 5 bestimmt dann, ob der Rückwärtsweg beendet ist (die Bestrahlungsposition den ersten Endteil 111 erreicht hat) (S11). Wenn der Rückwärtsweg nicht beendet ist (S11: Nein), werden die Prozesse S6 bis S11 wiederholt. Mit dieser Auslegung wird das zweite Bild 702 auf dem „Rückwärtsweg“ auf dem Bildschirm 1 erzeugt (projiziert). Das zweite Bild 702 wird von der Projektionseinheit 4 auf die Windschutzscheibe 101 projiziert, wodurch das zweite virtuelle Bild 302 aufrecht auf der Straßenoberfläche 600 in dem bestimmten Abstand vom Benutzer 200 in den Zielraum 400 projiziert wird.
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Wenn der Rückwärtsweg beendet ist (S11: Ja), kehrt die Anzeigevorrichtung 10 zu Prozess S1 zurück und führt einen Prozess zum Erzeugen (Projizieren) des ersten virtuellen Bilds 301 auf dem „Vorwärtsweg“ durch. Die Anzeigevorrichtung 10 führt die oben beschriebenen Prozesse S1 bis S11 wiederholt durch, während die Anzeigeoperation (die Projektion des virtuellen Bilds 300) fortgesetzt wird. Mit dieser Auslegung wird das erste virtuelle Bild 301 auf dem „Vorwärtsweg“ in den Zielraum 400 projiziert und das zweite virtuelle Bild 302 wird auf dem „Rückwärtsweg“ in den Zielraum 400 projiziert. Infolgedessen werden während eines Zeitraums, in dem sich die Bestrahlungsposition des Lichts von der Abstrahleinheit 3 zwischen dem ersten Endteil 111 und dem zweiten Endteil 112 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 einmal hin- und herbewegt, das erste virtuelle Bild 301 und das zweite virtuelle Bild 302 in den Zielraum 400 projiziert. Die Abtastung in der Längsrichtung wird in der Abstrahleinheit 3 verhältnismäßig schnell durchgeführt, sodass bei dem Benutzer 200 der visuelle Eindruck entsteht, dass das erste virtuelle Bild 301 und das zweite virtuelle Bild 302 gleichzeitig angezeigt werden. Eine Frequenz der Abtastung in der Längsrichtung in der Abstrahleinheit 3 ist beispielsweise nicht weniger als 60 Hz.
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10A ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung einer Position des Bildschirms 1 in der Bewegungsrichtung X darstellt, wenn die Anzeigevorrichtung 10 gemäß dem in 9 dargestellten Ablaufdiagramm betrieben wird. 10B ist ein ähnliches Diagramm eines Vergleichsbeispiels, bei dem der Bildschirm 1 so angeordnet ist, dass die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 orthogonal zur Bewegungsrichtung X ist. In 10A und 10B ist eine horizontale Achse eine Zeitachse, und die Position des Bildschirms 1 ist auf einer vertikalen Achse aufgetragen.
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Wie in 10A dargestellt, wird die Position des Bildschirms 1 in der Bewegungsrichtung X in einem Zeitraum T1 des „Vorwärtswegs“, auf dem die Abstrahleinheit 3 den Bildschirm 1 mit dem Licht vom ersten Endteil 111 zum zweiten Endteil 112 abtastet, an der Bezugsposition Ps1 gehalten. Mit anderen Worten wird das erste Bild 701 auf dem Bildschirm 1 erzeugt, während der Bildschirm 1 an der Bezugsposition Ps1 gehalten wird, wodurch das erste virtuelle Bild 301 in den Zielraum 400 projiziert wird.
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Andererseits wird die Position des Bildschirms 1 in der Bewegungsrichtung X in einem Zeitraum T2 des „Rückwärtswegs“, auf dem die Abstrahleinheit 3 den Bildschirm 1 mit dem Licht vom zweiten Endteil 112 zum ersten Endteil 111 abtastet, synchron mit dem Zeitablauf beim Zeichnen des zweiten Bild 702 geändert. In diesem Fall stellt in dem Zeitraum T2 jeder der Zeiträume T21, T22 und T23 einen Zeitraum dar, in dem das zweite Bild 702 gezeichnet wird. Mit anderen Worten wird das zweite Bild 702 auf dem Bildschirm 1 erzeugt, während der Bildschirm 1 von der Bezugsposition Ps1 in der ersten Richtung X1 bewegt wird, wodurch das zweite virtuelle Bild 302 in den Zielraum 400 projiziert wird. Während dieser Zeit ist eine Bewegungsgeschwindigkeit des Bildschirms 1 konstant. Jedes Mal, wenn das zweite Bild 702 erzeugt wird, wird der Bildschirm 1 in der zweiten Richtung X2 bewegt, sodass er zur Bezugsposition Ps1 zurückkehrt. Während der Zeiträume T21, T22 und T23 wird der Prozess zum Erzeugen des zweiten Bilds 702 eine Vielzahl von Malen (in diesem Fall dreimal) durchgeführt, wodurch eine Vielzahl (in diesem Fall drei Stück) von zweiten virtuellen Bildern 302, die einen jeweils anderen Betrachtungsabstand aufweisen, in den Zielraum 400 projiziert werden (siehe 2). In dem Beispiel in 10A ist in dem Zeitraum T21, in dem das zweite Bild 702 in der Nähe des zweiten Endteils 112 erzeugt wird, der Betrachtungsabstand des zweiten Bilds 302 am kleinsten, und in dem Zeitraum T23, in dem das zweite Bild 702 in der Nähe des ersten Endteils 111 erzeugt wird, ist der Betrachtungsabstand des zweiten virtuellen Bilds 302 am größten.
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Demgegenüber wird der Bildschirm 1 in dem Vergleichsbeispiel, wie in 10B dargestellt, in dem Zeitraum T1 des „Vorwärtswegs“ kontinuierlich in der ersten Richtung X1 bewegt, um das erste virtuelle Bild 301 zu projizieren. Andererseits wird der Bildschirm 1 in dem Zeitraum T2 des „Rückwärtswegs“ nur während der Zeiträume T21, T22 und T23, in denen das zweite Bild 702 gezeichnet wird, gestoppt, und der Bildschirm 1 wird während der anderen Zeiträumen als den Zeiträumen T21, T22 und T23 kontinuierlich in der zweiten Richtung X2 bewegt.
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Wie oben beschrieben, muss der Bildschirm 1 in der Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform nur mit der Amplitude zum Zeichnen des zweiten Bilds 702, das heißt der in 10A durch „A1“ angegebenen Amplitude, bewegt werden. Demgegenüber muss der Bildschirm 1 in dem Vergleichsbeispiel mit einer Amplitude zum Zeichen des ersten Bilds 701, das heißt der in 10B durch „A2“ angegebenen Amplitude, bewegt werden. Dementsprechend unterscheidet sich die Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform von dem Vergleichsbeispiel hinsichtlich des Bewegungsbereichs des Bildschirms 1, sodass die Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform den Bewegungsbereich des Bildschirms 1 verkleinern kann (A1 < A2).
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Zusammenfassung
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Wie oben beschrieben, enthält die Anzeigevorrichtung 10 gemäß einem ersten Aspekt den Bildschirm 1, die Antriebseinheit 2, die Abstrahleinheit 3, die Projektionseinheit 4 und die Steuerung 5. Der Bildschirm 1 enthält die Vorderfläche 11, die in Bezug auf die Bezugsebene 503 geneigt ist. Die Antriebseinheit 2 bewegt den Bildschirm 1 in der zu der Bezugsebene 503 orthogonalen Bewegungsrichtung X. Die Abstrahleinheit 3 bestrahlt den Bildschirm 1 mit Licht, das zum Abtasten der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 verwendet wird. Die Projektionseinheit 4 empfängt Licht, das von dem Bildschirm 1 durchgelassen und von dem Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X als einfallendes Licht ausgegeben wird, und projiziert das virtuelle Bild 300 durch das einfallende Licht in den Zielraum 400. Die Steuerung 5 steuert die Antriebseinheit 2 und die Abstrahleinheit 3. Die Steuerung 5 ist ausgelegt, den Bildschirm 1 beim Erzeugen des ersten virtuellen Bilds 301, das als virtuelles Bild 300 dient, auf der ersten virtuellen Ebene 501, deren Neigungswinkel α in Bezug auf die optische Achse 500 der Projektionseinheit 4 kleiner als der vorgegebene Wert γ ist, in der Bewegungsrichtung X zu fixieren. Die Steuerung 5 ist ausgelegt, den Bildschirm 1 beim Erzeugen des zweiten virtuellen Bilds 302, das als virtuelles Bild 300 dient, auf der zweiten virtuellen Ebene 502, deren Neigungswinkel β in Bezug auf die optische Achse 500 der Projektionseinheit 4 größer als der vorgegebene Wert γ ist, in der Bewegungsrichtung X zu bewegen.
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Mit dieser Auslegung wird das erste virtuelle Bild 301, dessen Neigungswinkel α in Bezug auf die optische Achse 500 der Projektionseinheit 4 verhältnismäßig klein ist, das heißt das erste virtuelle Bild 301, dessen Winkel in Bezug auf die Straßenoberfläche 600 aus der Sicht des Benutzers 200 flach ist, bei fixiertem Bildschirm 1 projiziert. Daher ergibt sich ein Vorteil dahingehend, dass der Bewegungsbereich des Bildschirms 1 im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel, bei dem der Bildschirm 1 bei der Projektion des ersten virtuellen Bilds 301 bewegt wird, auf eine geringe Größe verkleinert werden kann. Der verkleinerte Bewegungsbereich des Bildschirms 1 führt beispielsweise zu einer Reduzierung der Größe der Antriebseinheit 2 (Aktuator) zum Bewegen des Bildschirms 1, einer Reduzierung des Energieverbrauchs der Antriebseinheit 2 und einer Reduzierung der Betriebsgeräusche der Antriebseinheit 2.
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In der Anzeigevorrichtung 10 eines zweiten Aspekts gemäß dem ersten Aspekt enthält der Bildschirm 1 weiterhin den ersten Endteil 111 und den zweiten Endteil 112 an den beiden Enden der Vorderfläche 11 in einer in Bezug auf die Bezugsebene 503 geneigten Richtung. Der Bildschirm 1 ist so ausgelegt, dass, wenn der erste Endteil 111 mit dem Licht der Abstrahleinheit 3 bestrahlt wird, eine Länge eines optischen Wegs (Betrachtungsabstand) von einem Zeichnungspunkt auf dem ersten virtuellen Bild 301 zu der Projektionseinheit 4 maximiert wird. Der Bildschirm 1 ist so ausgelegt, dass, wenn der zweite Endteil 112 mit dem Licht der Abstrahleinheit 3 bestrahlt wird, die Länge des optischen Wegs (Betrachtungsabstand) von dem Zeichnungspunkt auf dem ersten virtuellen Bild 301 zu der Projektionseinheit 4 minimiert wird.
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Mit dieser Auslegung kann das erste virtuelle Bild 301, dessen Betrachtungsabstand auf einer dem ersten Endteil 111 näheren Seite größer und auf einer dem zweiten Endteil 112 näheren Seite kleiner wird, auch dann mit einem Tiefeneindruck projiziert werden, wenn der Bildschirm 1 fixiert ist.
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In der Anzeigevorrichtung 10 eines dritten Aspekts gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt enthält der Bildschirm 1 weiterhin den ersten Endteil 111 und den zweiten Endteil 112 an den beiden Enden der Vorderfläche 11 in einer in Bezug auf die Bezugsebene 503 geneigten Richtung. Ein Betriebszustand der Abstrahleinheit 3 beinhaltet einen ersten Abtastzustand, bei dem die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 vom ersten Endteil 111 zum zweiten Endteil 112 abgetastet wird, und einen zweiten Abtastzustand, bei dem die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 vom zweiten Endteil 112 zum ersten Endteil 111 abgetastet wird. Die Steuerung 5 ist ausgelegt, einen Betrieb der Antriebseinheit 2 mit einem Betrieb der Abstrahleinheit 3 zu synchronisieren, um das erste virtuelle Bild 301 oder das zweite virtuelle Bild 302 nur in entweder dem ersten Abtastzustand oder dem zweiten Abtastzustand zu erzeugen.
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Mit dieser Auslegung wird das erste virtuelle Bild 301 oder das zweite virtuelle Bild 302 nur durch entweder den ersten Abtastzustand oder den zweiten Abtastzustand erzeugt. Beispielsweise ist in der ersten beispielhaften Ausführungsform ein Fall beschrieben, in welchem das erste virtuelle Bild 301 nur in dem ersten Zustand (Vorwärtsweg) erzeugt wird und das zweite virtuelle Bild 302 nur in dem zweiten Zustand (Rückwärtsweg) erzeugt wird. In diesem Fall kann der Bildschirm 1 an der fixierten Position in dem ersten Abtastzustand fixiert werden, sodass die Antriebseinheit 2 auf einfache Weise gesteuert wird.
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In der Anzeigevorrichtung 10 eines vierten Aspekts gemäß einem beliebigen des ersten bis dritten Aspekts ist der Abtastbereich der Abstrahleinheit 3 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 in der in Bezug auf die Bezugsebene 503 geneigten Längsrichtung bei der Erzeugung des zweiten virtuellen Bilds 302 schmaler als bei der Erzeugung des ersten virtuellen Bilds 301.
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Da bei dieser Auslegung der Abtastbereich der Abstrahleinheit 3 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 bei der Erzeugung des zweiten virtuellen Bilds 302 schmaler ist, kann ein Bewegungsbereich des Bildschirms 1 bei der Erzeugung des zweiten virtuellen Bilds 302 auf eine geringere Größe reduziert werden.
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Ein Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung 10 gemäß einem fünften Aspekt ist ein Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung 10, die den Bildschirm 1, die Antriebseinheit 2, die Abstrahleinheit 3, die Projektionseinheit 4 und die Steuerung 5 enthält. Der Bildschirm 1 enthält die Vorderfläche 11, die in Bezug auf die Bezugsebene 503 geneigt ist. Die Antriebseinheit 2 bewegt den Bildschirm 1 in der zu der Bezugsebene 503 orthogonalen Bewegungsrichtung X. Die Abstrahleinheit 3 bestrahlt den Bildschirm 1 mit Licht, das zum Abtasten der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 verwendet wird. Die Projektionseinheit 4 empfängt Licht, das von dem Bildschirm 1 durchgelassen und von dem Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X als einfallendes Licht ausgegeben wird, und projiziert das virtuelle Bild 300 durch das einfallende Licht in den Zielraum 400. Das Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung 10 enthält einen ersten Prozess und einen zweiten Prozess. Der erste Prozess ist ein Prozess zum Erzeugen des ersten virtuellen Bilds 301, das als virtuelles Bild 300 dient, auf der ersten virtuellen Ebene 501, deren Neigungswinkel α in Bezug auf die optische Achse 500 der Projektionseinheit 4 kleiner als der vorgegebene Wert γ ist. Der zweite Prozess ist ein Prozess zum Erzeugen des zweiten virtuellen Bilds 302, das als virtuelles Bild 300 dient, auf der zweiten virtuellen Ebene 502, deren Neigungswinkel β in Bezug auf die optische Achse 500 der Projektionseinheit 4 größer als der vorgegebene Wert γ ist. In dem ersten Prozess ist der Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X fixiert. In dem zweiten Prozess wird der Bildschirm 1 in der Bewegungsrichtung X bewegt.
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Mit diesem Verfahren wird das erste virtuelle Bild 301, dessen Neigungswinkel α in Bezug auf die optische Achse 500 der Projektionseinheit 4 verhältnismäßig klein ist, das heißt das erste virtuelle Bild 301, dessen Winkel in Bezug auf die Straßenoberfläche 600 aus der Sicht des Benutzers 200 flach ist, bei fixiertem Bildschirm 1 projiziert. Daher ergibt sich ein Vorteil dahingehend, dass der Bewegungsbereich des Bildschirms 1 im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel, bei dem der Bildschirm 1 bei der Projektion des ersten virtuellen Bilds 301 bewegt wird, auf eine geringe Größe verkleinert werden kann. Der verkleinerte Bewegungsbereich des Bildschirms 1 führt beispielsweise zu einer Reduzierung der Größe der Antriebseinheit 2 (Aktuator) zum Bewegen des Bildschirms 1, einer Reduzierung des Energieverbrauchs der Antriebseinheit 2 und einer Reduzierung der Betriebsgeräusche der Antriebseinheit 2.
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Ein sich bewegende Körper (z. B. Fahrzeug 100) gemäß einem sechsten Aspekt enthält die Anzeigevorrichtung 10 eines beliebigen des ersten bis vierten Aspekts und das reflektierende Element (z. B. Windschutzscheibe 101), das Licht von der Projektionseinheit 4 reflektiert.
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Mit dieser Auslegung wird das erste virtuelle Bild 301, dessen Neigungswinkel α in Bezug auf die optische Achse 500 der Projektionseinheit 4 verhältnismäßig klein ist, das heißt das erste virtuelle Bild 301, dessen Winkel in Bezug auf die Straßenoberfläche 600 aus der Sicht des Benutzers 200 flach ist, bei fixiertem Bildschirm 1 projiziert. Daher ergibt sich ein Vorteil dahingehend, dass der Bewegungsbereich des Bildschirms 1 im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel, bei dem der Bildschirm 1 bei der Projektion des ersten virtuellen Bilds 301 bewegt wird, auf eine geringe Größe verkleinert werden kann. Der verkleinerte Bewegungsbereich des Bildschirms 1 führt beispielsweise zu einer Reduzierung der Größe der Antriebseinheit 2 (Aktuator) zum Bewegen des Bildschirms 1, einer Reduzierung des Energieverbrauchs der Antriebseinheit 2 und einer Reduzierung der Betriebsgeräusche der Antriebseinheit 2.
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Die Auslegungen gemäß dem zweiten bis vierten Aspekt sind keine wesentlichen Auslegungen für die Anzeigevorrichtung 10, und diese Auslegungen können gegebenenfalls ausgelassen werden. Darüber hinaus kann das Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung 10 gemäß dem fünften Aspekt auch mit verschiedenen Auslegungen verwendet werden, ähnlich wie die Anzeigevorrichtung 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
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Modifikationen
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Die erste beispielhafte Ausführungsform ist lediglich eine von verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die erste beispielhafte Ausführungsform kann in verschiedener Weise beispielsweise entsprechend einem Design modifiziert werden, solange das Ziel der vorliegenden Offenbarung erreicht werden kann. Weiterhin ist der Aspekt gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform nicht allein auf die Ausführung durch eine Anzeigevorrichtung beschränkt. Der Aspekt gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform kann beispielsweise durch ein System, ein Verfahren zum Steuern einer Anzeigevorrichtung, ein Computerprogramm oder ein Aufzeichnungsmedium, das ein Programm speichert, ausgeführt sein.
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Nachfolgend sind Modifikationen der ersten beispielhaften Ausführungsform aufgeführt. Die unten beschriebenen Modifikationen können in einer geeigneten Kombination verwendet werden.
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Die Steuerung 5 kann eine Auslegung zum Steuern der Antriebseinheit 2 und Abstrahleinheit 3 aufweisen, und eine Funktion zum Steuern der Antriebseinheit 2 und eine Funktion zum Steuern der Abstrahleinheit 3 müssen nicht integriert sein. Beispielsweise können eine Steuerung, welche die Antriebseinheit 2 steuert, und eine Steuerung, welche die Abstrahleinheit 3 steuert, separat vorgesehen sein und können miteinander synchronisiert sein.
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Die Anzeigevorrichtung 10 ist nicht auf die Auslegung beschränkt, mit der das erste virtuelle Bild 301 und das zweite virtuelle Bild 302 simultan projiziert werden, und kann beispielsweise über eine Betriebsart zum Projizieren nur des ersten virtuellen Bilds 301 und eine Betriebsart zum Projizieren nur des zweiten virtuellen Bilds 302 verfügen.
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Der Betriebszustand der Abstrahleinheit 3 kann nur entweder der erste Abtastzustand (Vorwärtsweg) oder der zweite Abtastzustand (Rückwärtsweg) sein. In diesem Fall werden das erste virtuelle Bild 301 und das zweite virtuelle Bild 302 entweder im ersten Abtastzustand (Vorwärtsweg) oder im zweiten Abtastzustand (Rückwärtsweg) erzeugt.
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Weiterhin ist in der ersten beispielhaften Ausführungsform die Auslegung beschrieben, bei der das erste virtuelle Bild 301 nur in dem ersten Abtastzustand (Vorwärtsweg) erzeugt wird und das zweite virtuelle Bild 302 nur in dem zweiten Abtastzustand (Rückwärtsweg) erzeugt wird. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Auslegung beschränkt. Beispielsweise kann das erste virtuelle Bild 301 nur in dem zweiten Abtastzustand (Rückwärtsweg) und das zweite virtuelle Bild 302 nur in dem ersten Abtastzustand (Vorwärtsweg) erzeugt werden. Alternativ kann das erste virtuelle Bild 301 oder das zweite virtuelle Bild 302 in sowohl dem ersten Abtastzustand (Vorwärtsweg) als auch dem zweiten Abtastzustand (Rückwärtsweg) erzeugt werden. Weiterhin können sowohl das erste virtuelle Bild 301 als auch das zweite virtuelle Bild 302 in sowohl dem ersten Abtastzustand (Vorwärtsweg) als auch dem zweiten Abtastzustand (Rückwärtsweg) erzeugt werden. In diesem Fall kann zumindest in Teilen des ersten virtuellen Bilds 301 und zweiten virtuellen Bilds 302 die Intensität des virtuellen Bilds 300 erhöht werden, falls ein identisches virtuelles Bild 300 in sowohl dem ersten Abtastzustand (Vorwärtsweg) als auch dem zweiten Abtastzustand (Rückwärtsweg) erzeugt wird.
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Der Abtastbereich der Abstrahleinheit 3 auf der Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 in der in Bezug auf die Bezugsebene 503 geneigten Längsrichtung kann bei der Erzeugung des zweiten virtuellen Bilds 302 größer sein als bei der Erzeugung des ersten virtuellen Bilds 301.
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Die Projektion der Vielzahl (in diesem Fall drei Stück) von zweiten virtuellen Bildern 302, die den jeweils anderen Betrachtungsabstand aufweisen, in den Zielraum 400, wie in 2 dargestellt, ist für die Anzeigevorrichtung 10 nicht wesentlich. Es kann auch nur ein einziges zweites virtuelles Bild 302 in den Zielraum 400 projiziert werden.
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Der Bildschirm 1 ist nicht auf die Auslegung beschränkt, bei der nur die Vorderfläche 11 des Bildschirms 1 die Lichtstreuungseigenschaften aufweist. Beispielsweise können nur die Rückfläche 12 oder sowohl die Vorderfläche 11 als auch die Rückfläche 12 die Lichtstreuungseigenschaften aufweisen. Wenn die Rückfläche 12 des Bildschirms 1 die Lichtstreuungseigenschaften aufweist, wird das Bild 700 auf der Rückfläche 12 des Bildschirms 1 erzeugt.
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Weiterhin ist die Anzeigevorrichtung 10 nicht auf die Auslegung zum Projizieren des virtuellen Bilds 300 in den Zielraum 400, der in der Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 100 liegt, beschränkt. Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung 10 das virtuelle Bild 300 in einen seitlichen Abschnitt, hinteren Abschnitt, oberen Abschnitt und dergleichen in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100 projizieren.
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Der Bildschirm 1 wird nicht notwendigerweise nur geradlinig in der Bewegungsrichtung X bewegt. Beispielsweise kann der Bildschirm 1 drehbar sein, sodass der Neigungswinkel θ der Vorderfläche 11 in Bezug auf die Bezugsebene 503 geändert werden kann.
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Die Projektionseinheit 4 kann ein optisches Übertragungssystem zum Erzeugen eines Zwischenbilds enthalten oder nicht.
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Darüber hinaus ist die Anzeigevorrichtung 10 nicht auf das Head-up-Display zur Verwendung in dem Fahrzeug 100 beschränkt. Beispielsweise ist die Anzeigevorrichtung 10 auch als eine Anzeige für einen anderen sich bewegenden Körper als das Fahrzeug 100 verwendbar, wobei der andere sich bewegende Körper ein Motorrad, einen Zug, ein Flugzeug, eine Baumaschine, ein Wasserfahrzeug und dergleichen beinhaltet. Darüber hinaus ist der Einsatzort der Anzeigevorrichtung 10 nicht auf den sich bewegenden Körper beschränkt. Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung 10 in einer Vergnügungseinrichtung verwendet werden. Die Anzeigevorrichtung 10 kann auch als ein tragbares Endgerät (Wearable) wie ein am Kopf befestigtes Display (Head Mounted Display, HMD) verwendet werden. Weiterhin kann die Anzeigevorrichtung 10 in einer medizinischen Einrichtung verwendet werden und kann als eine stationäre Vorrichtung verwendet werden.
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(Zweite beispielhafte Ausführungsform)
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Die Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform im Hinblick auf den Steuerinhalt der Antriebseinheit 2 zum Bewegen des Bildschirms 1. Nachfolgend sind Bestandteile, die mit denen der ersten beispielhaften Ausführungsform identisch sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und Erläuterungen von diesen sind ausgelassen.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform steuert die Steuerung 5 die Antriebseinheit 2 so, dass eine starke Beschleunigung und Verzögerung des Bildschirms 1 in der Bewegungsrichtung X reduziert wird. Genauer definiert die Steuerung 5 ein Steuermuster der Antriebseinheit 2 so, dass die von dem Bildschirm 1 erfahrene Beschleunigung soweit reduziert wird, dass sie kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, wenn zwischen einem Zustand, in dem der Bildschirm 1 angehalten ist, und einem Zustand, in dem sich der Bildschirm 1 bewegt, umgeschaltet wird, und wenn die Richtung, in die sich der Bildschirm 1 bewegt, gewechselt wird.
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11 ist ein Diagramm, das zeitliche Änderungen einer Position des Bildschirms 1 in der Bewegungsrichtung X und einen Antriebsstrom der Antriebseinheit 2 (äquivalent zur Leistungsaufnahme) während des Zeitraums T21 (siehe 10A) zum Zeichen des zweiten Bilds 702 und während der Zeiträume vor und nach dem Zeitraum T21 darstellt. In 11 ist eine horizontale Achse einer Zeitachse, ein oberer Teil gibt die Position des Bildschirms 1 an, und ein unterer Teil gibt den Antriebsstrom an.
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In der Auslegung der ersten beispielhaften Ausführungsform startet der Bildschirm 1, der an der Bezugsposition Ps1 stillsteht, plötzlich die Bewegung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit von einem Startpunkt des Zeitraums T21, und weiterhin wird eine Bewegungsrichtung des Bildschirms 1 an einem Endpunkt des Zeitraums T21 plötzlich gewechselt, wie durch „G2“ (gestrichelte Linie) in 11 dargestellt. Darüber hinaus wird der Bildschirm 1 plötzlich angehalten, wenn der Bildschirm 1 in die Bezugsposition Ps1 zurückkehrt. Daher werden in dem Antriebsstrom, der durch die Antriebseinheit 2 fließt, an dem Startpunkt und dem Endpunkt des Zeitraums T21 sowie zu dem Zeitpunkt, zu dem Bildschirm 1 angehalten wird, in manchen Fällen impulsartige Hochfrequenzkomponenten erzeugt, wie durch „ I2“ in 11 dargestellt.
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Demgegenüber werden bei einer Auslegung der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform durch Nutzung der Zeiträume vor und nach dem Zeitraum T21 die starke Beschleunigung und Verzögerung des Bildschirms 1 reduziert, sodass sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Bildschirms 1 kontinuierlich ändert, wie durch „G1“ (durchgezogene Linie) in 11 dargestellt. Mit anderen Worten steuert die Steuerung 5 die Antriebseinheit 2 mittels der Zeiträume vor und nach dem Zeitraum T21 so, dass der durch die Antriebseinheit 2 fließende Antriebsstrom eine gleichmäßige Wellenform aufweist, wie durch „Il“ (durchgezogene Linie) in 11 dargestellt. Dadurch kann die von dem Bildschirm 1 erfahrene Beschleunigung soweit reduziert werden, dass sie kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, während die Bewegungsgeschwindigkeit des Bildschirms 1 während des Zeitraums T21 bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit gehalten wird. Darüber hinaus kann auch dann, wenn der Bildschirm 1 zu der Bezugsposition Ps1 zurückkehrt, ein plötzliches Anhalten des Bildschirms 1 vermieden werden, in dem der Bildschirm 1 allmählich verzögert wird.
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Wie oben beschrieben, kann die Anzeigevorrichtung 10 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die von dem Bildschirm 1 erfahrene Beschleunigung soweit reduzieren, dass sie kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, und infolgedessen kann die Erzeugung von impulsartigen Hochfrequenzkomponenten in dem Antriebsstrom der Antriebseinheit 2 reduziert werden. Daraus ergeben sich Vorteile insofern, als die Stoßwirkung auf den Bildschirm 1 und die Antriebseinheit 2 reduziert wird und die Erzeugung von Geräuschen aufgrund der Hochfrequenzkomponenten reduziert werden kann.
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Der in der zweiten beispielhaften Ausführungsform beschriebene Steuerinhalt der Antriebseinheit 2 stellt lediglich ein Beispiel dar. Beispielsweise kann die Steuerung 5 die Antriebseinheit 2 auch so steuern, dass sich die Position des Bildschirms 1 in der Bewegungsrichtung X im Zeitverlauf in einer Sinuswellenform ändert.
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Die Auslegung der Anzeigevorrichtung 10 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform (einschließlich der Modifikationen) kann in geeigneter Weise mit der Auslegung der Anzeigevorrichtung 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform (einschließlich der Modifikationen) kombiniert werden.
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Die in jeder der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen dargestellten Zeichnungen sind lediglich Konzeptdiagramme und unterscheiden sich im Hinblick auf die Formen, Größen und Positionsbeziehungen von der tatsächlichen Anzeigevorrichtung 10.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Offenbarung ist nützlich als eine Anzeigevorrichtung, ein Verfahren zum Steuern der Anzeigevorrichtung und ein sich bewegender Körper, der die Anzeigevorrichtung enthält.
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Bezugszeichenliste
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- 10:
- Anzeigevorrichtung
- 1:
- Bildschirm
- 11:
- Vorderfläche
- 111:
- erster Endteil
- 112:
- zweiter Endteil
- 12:
- Rückfläche
- 2:
- Antriebseinheit
- 3:
- Abstrahleinheit
- 31:
- Lichtquelle
- 32:
- Abtaster
- 321:
- Spiegeleinheit
- 322:
- erste Linse
- 323:
- zweite Linse
- 4:
- Projektionseinheit
- 41:
- Vergrößerungslinse
- 42:
- erster Spiegel
- 43:
- zweiter Spiegel
- 5:
- Steuerung
- 100:
- Fahrzeug (sich bewegender Körper)
- 101:
- Windschutzscheibe (reflektierendes Element)
- 102:
- Armaturenbrett
- 104:
- Fahrzeugantriebseinheit
- 105:
- Antriebsquelle
- 106:
- Antriebsrad
- 109:
- Körper
- 200:
- Benutzer
- 300:
- virtuelles Bild
- 301:
- erstes virtuelles Bild
- 302:
- zweites virtuelles Bild
- 400:
- Zielraum
- 500:
- optische Achse
- 501:
- erste virtuelle Ebene
- 502:
- zweite virtuelle Ebene
- 503:
- Bezugsebene
- 600:
- Straßenoberfläche
- 700:
- Bild
- 701:
- erstes Bild
- 702:
- zweites Bild
- B1:
- leuchtender Punkt
- Pe1:
- Augenpunkt
- X (Pfeil X1-X2 in FIG. 3):
- Bewegungsrichtung
- X1:
- erste Richtung
- X2:
- zweite Richtung
