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Hintergrund der Erfindung
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Anzeigeeinheit zum Anzeigen von sichtbaren Informationen und mit einer Lichtprojektionseinheit zum Reflektieren eines die an der Anzeigeeinheit angezeigten visuellen Informationen enthaltenden Lichts über ein vorbestimmtes Lichtreflexionsglied, um das Licht zu einem vorbestimmten Beobachtungsbereich zu projizieren und die sichtbaren Informationen als ein virtuelles Bild anzuzeigen.
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Stand der Technik
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In einer Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug kann ein Head-Up-Display (HUD) mit einer guten Sichtbarkeit verwendet werden, damit ein Fahrer schnell Informationen erkennen kann, die zum Beispiel einen kleinen Informationsumfang, aber einen hohen Dringlichkeitsgrad aufweisen.
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Das Head-Up-Display für ein Fahrzeug führt ein Lichtbild, das visuelle Informationen enthält, die allgemein an einer Anzeigeeinheit eines Anzeigevorrichtungs-Hauptkörpers angezeigt werden, zu einer Windschutzscheibe (Frontscheibe) eines Fahrzeugs oder zu einem Lichtreflexionsglied, das als ein Combiner bezeichnet wird, und projiziert ein Bild des reflektierten Lichts für das Betrachten durch die Augen des Fahrers.
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Wenn also der Fahrer in einer normalen Fahrhaltung nach vorne blickt, kann der Fahrer nicht nur die Umgebung und einen Teil des Fahrzeugs durch die Windschutzscheibe hindurch, sondern auch die durch das Head-Up-Display projizierten sichtbaren Informationen sehen. Die sichtbaren Informationen, die visuell durch den Fahrer erkannt werden, werden als ein virtuelles Bild vor der Fläche der Windschutzscheibe und zum Beispiel an einer mehrere Meter von dem Sichtpunkt entfernten Position angezeigt, sodass der Fahrer gleichzeitig die Umgebung und die Anzeigeinhalte des Head-Up-Displays sehen kann, ohne seine Augen während des Fahrens fokussieren zu müssen.
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Diese Head-Up-Anzeigevorrichtung ist allgemein derart konfiguriert, dass ein Gerätehauptkörper an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet ist. Das Licht der an der Anzeigeeinheit des Gerätehauptkörpers angezeigten sichtbaren Informationen wird zu einer Projektionsfläche wie etwa der Windschutzscheibe oder einem Combiner über einen Lichtpfad mit einem darin enthaltenen Reflexionsglied wie etwa einem Vergrößerungssystemspiegel projiziert, sodass ein virtuelles Bild an einer vorbestimmten Position in einer Entfernung von dem Sichtpunkt des Fahrers abgebildet wird, wenn es von dem Sichtpunkt aus betrachtet wird.
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Der Stand der Technik der Head-Up-Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug wird zum Beispiel in
JP- H06-50952 U angegeben. In
JP- H06-50952 U wird eine Head-Up-Anzeigevorrichtung vorgeschlagen in der zur Verbesserung der Sichtbarkeit der Informationsanzeige die Helligkeit eines Hintergrunds eines Informationsanzeigeteils gemessen wird und die Helligkeit der Informationsanzeige optimal gesteuert wird. Weiterhin wird eine Technik für das integrierte Ausbilden und Anordnen eines Lichtsensors, einer Lichtsensor-Antriebsübertragungsschaltung und einer Solarzelle in einem Raumspiegel angegeben.
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Allgemein projiziert eine Head-Up-Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug ein Lichtbild, sodass ein virtuelles Bild, das von einer Sichtpunktposition eines Fahrers aus gesehen wird, vor einer Windschutzscheibe (Frontscheibe) eines Fahrzeugs abgebildet wird. Wenn der Fahrer, der das Fahrzeug fährt, nach vorne durch die Windschutzscheibe blickt, kann er Anzeigeinhalte der Head-Up-Anzeigevorrichtung als ein virtuelles Bild in Überlappung mit einem Objekt wie etwa der Umgebung oder einem Teil (z.B. der Motorhaube) des Fahrzeugs visuell erkennen.
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Wenn jedoch zum Beispiel ein starkes externes Licht von der Sonne wie etwa untertags bei schönem Wetter einfällt, wird die Lichtintensität größer als diejenige des durch die Head-Up-Anzeigevorrichtung angezeigten virtuellen Bilds, sodass die Anzeige des virtuellen Bilds aufgrund des Einflusses des externen Lichts schwierig visuell zu erkennen ist. Deshalb kann wie zum Beispiel in
JP- H06-50952 U angegeben eine optimale Steuerung der Helligkeit der Informationsanzeige effektiv sein, um die Sichtbarkeit zu verbessern.
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Weil die Head-Up-Anzeigevorrichtung die Anzeige mittels des projizierten virtuellen Bilds durchführt, kann bei einer sehr großen Intensität des externen Lichts wie etwa untertags bei schönem Wetter der Einfluss des externen Lichts auch dann zu stark sein, wenn die Lichtintensität des virtuellen Bilds erhöht ist. In diesem Fall kann keine ausreichende Sichtbarkeit sichergestellt werden.
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Es wurde deshalb überlegt, das virtuelle Bild zu einer anderen Position als vor die Windschutzscheibe zu projizieren, um den Einfluss des externen Lichts zu vermeiden. Wenn das virtuelle Bild jedoch zu einer derartigen Position projiziert wird, muss der Fahrer seinen Sichtpunkt weiter bewegen oder die Augen fokussieren, um das virtuelle Bild sehen zu können, sodass die Vorteile einer Head-Up-Anzeigevorrichtung nicht mehr gegeben sind. Weiterer Stand der Technik ist aus Dokumenten
US 2012/0 050 139 A1 ,
WO 2012/ 080 804 A2 ;
US 2009/0 067 058 A1 und
JP H05-18 948 U bekannt.
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Die vorliegende Erfindung nimmt auf die vorstehend geschilderten Umstände Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Anzeigevorrichtung des Projektionstyps für ein Fahrzeug anzugeben, in dem eine ausreichende Sichtbarkeit auf eine Umgebung auch dann sichergestellt werden kann, wenn der Einfluss eines externen Lichts groß ist, und in dem eine erforderliche Bewegung des Sichtpunkts und eine erforderliche Fokussierung eines Fahrers reduziert werden können.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, weist eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Merkmale (1) bis (4) auf. Insbesondere wird die Aufgabe mit dem Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.
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Bei einer Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Aufbau (2) kann die Abbildungsposition des virtuellen Bilds automatisch zu der zweiten Position zurückversetzt werden, wenn die Helligkeit niedriger als der vorbestimmte Wert wird, nachdem die Abbildungsposition des virtuellen Bilds zu der ersten Position gewechselt wurde, bei welcher das virtuelle Bild weniger durch das externe Licht beeinflusst wird, um die Sichtbarkeit sicherzustellen und auch das Erfordernis einer Bewegung des Sichtpunkts und einer Fokussierung eines Fahrers auf ein Minimum zu unterdrücken.
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Bei einer Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Aufbau (3) wird das virtuelle Bild an der ersten Position abgebildet, die unterhalb des unteren Endes der Windschutzscheibe des Fahrzeugs liegt, wodurch der Einfluss des externen Lichts ausreichend reduziert werden kann, sodass die Sichtbarkeit einfach sichergestellt wird.
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Bei einer Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Aufbau (4) können Informationen über das Wechseln der Position, zu der das virtuelle Bild projiziert wird, einfach an den Fahrer übermittelt werden.
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Bei der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine ausreichende Sichtbarkeit auch in einer Umgebung, in welcher der Einfluss des externen Lichts groß ist, sichergestellt werden und kann das Erfordernis einer Bewegung des Sichtpunkts und einer Fokussierung eines Fahrers reduziert werden. Deshalb ist die Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug als eine Head-Up-Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug nützlich.
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Vorstehend wurde die vorliegende Erfindung kurz beschrieben. Details der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung verdeutlicht, in der verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines elektrischen Schaltungsaufbaus eines HUD-Vorrichtungshauptkörpers gemäß einer Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine Schnittansicht, die ein spezifisches Beispiel für eine Anordnung der HUD-Vorrichtung und einen Lichtpfad derselben von der Seite eines Fahrzeugs aus gesehen zeigt.
- 3 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Anzeigeposition eines virtuellen Bilds in der HUD-Vorrichtung von 2 gewechselt wird.
- 4 ist eine Vorderansicht, die das Äußere eines Anzeigers in der HUD-Vorrichtung von 2 zeigt.
- 5 ist ein Flussdiagramm, das die Hauptoperationen einer in 1 gezeigten Steuerschaltung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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Im Folgenden werden spezifische beispielhafte Ausführungsformen einer Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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<Konfiguration des elektrischen Schaltungsaufbaus>
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Ein Konfigurationsbeispiel für den elektrischen Schaltungsaufbau eines HUD (Head-Up-Display)-Vorrichtungshauptkörpers 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in 1 gezeigt. Wie in 1 gezeigt, umfasst der elektrische Schaltungsaufbau des HUD-Vorrichtungshauptkörpers 100 eine Steuerschaltung 110, einen Flüssigkristallanzeiger (LCD) 15 und einen Elektromotor 16, wobei der Flüssigkristallanzeiger 15 und der Elektromotor 16 mit der Steuerschaltung 110 verbunden sind.
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Die Steuerschaltung 110 enthält einen Mikrocomputer (CPU) 10, einen Helligkeitssensor 11, eine Ein-/Ausgabe-Schnittstelle (E/A) 12, einen LCD-Treiber 13 und einen Motortreiber 14.
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Der Mikrocomputer 10 implementiert verschiedene für den HUD-Vorrichtungshauptkörper 100 erforderliche Funktionen durch das Ausführen eines vorinstallierten Programms. Weiterhin weist der Mikrocomputer 10 eine A/D-Wandlungsverarbeitungseinheit 10a und eine CAN-Kommunikationsverarbeitungseinheit 10b auf, die in demselben integriert sind. Die A/D-Wandlungsverarbeitungseinheit 10a weist eine Funktion zum Wandeln eines eingegebenen Analogsignals zu einem Digitalsignal mittels einer Abtastung und Quantisierung auf. Die CAN-Kommunikationsverarbeitungseinheit 10b weist eine Verarbeitungsfunktion in Entsprechung zu dem CAN (Controller Area Network)-Kommunikationsstandard auf.
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Der Helligkeitssensor 11 kann ein analoges, elektrisches Signal in Entsprechung zu der Intensität (Helligkeit) des externen Lichts, das die Sichtbarkeit der Anzeige des HUD beeinträchtigt, ausgeben.
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Die Ein-/Ausgabe-Schnittstelle 12 dient als eine Schnittstelle zum Verbinden eines CAN-Kommunikationsnetzwerks in einem Fahrzeug mit dem HUD-Vorrichtungshauptkörper 100. Allgemein sind in einem Fahrzeug verschiedene elektronische Steuereinheiten (ECU) mit dem CAN-Kommunikationsnetzwerk verbunden. Der HUD-Vorrichtungshauptkörper 100 kann bei Bedarf eine Datenkommunikation mit anderen elektronischen Steuereinheiten (ECU) in dem Fahrzeug über das CAN-Kommunikationsnetzwerk durchführen. Durch diese Kommunikation kann der HUD-Vorrichtungshauptkörper 100 Informationen des Fahrzeugs wie etwa eine Kühlwassertemperatur, eine Antriebsgeschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit) und einen Kraftstoffpegel erfassen.
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Ein Ausgang des LCD-Treibers 13 ist mit dem Flüssigkristallanzeiger 15 verbunden. Der Mikrocomputer 10 kann die Anzeigeinhalte des Flüssigkristallanzeigers 15 über den LCD-Treiber 13 steuern. Der Flüssigkristallanzeiger 15 kann verschiedene Informationen als sichtbare Informationen durch die Steuerung des Mikrocomputers 10 anzeigen. Der Flüssigkristallanzeiger 15 ist eine durchlässige Anzeige mit einer Hintergrundbeleuchtung (nicht gezeigt). Durch das Beleuchtungslicht der Hintergrundbeleuchtung können die Anzeigeinhalte des Flüssigkristallanzeigers 15 zu anderen Positionen projiziert werden.
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Ein Ausgang des Motortreibers 14 ist mit dem Elektromotor 16 verbunden. Der Mikrocomputer 15 kann den Elektromotor 16 über den Motortreiber 14 betreiben. Durch das Betreiben des Elektromotors 16 kann ein Lichtpfad des von dem Flüssigkristallanzeiger 15 projizierten Lichts gewechselt werden, sodass die Position, an der das anzuzeigende Bild abgebildet wird, gewechselt wird.
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<Beschreibung der Anordnung der HUD-Vorrichtung und des Lichtpfads>
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Ein spezifisches Beispiel für eine Anordnung der HUD-Vorrichtung und für einen Lichtpfad derselben ist in 2 von der Seite des Fahrzeugs aus gesehen gezeigt. Außerdem ist in 3 ein Zustand gezeigt, in dem die Anzeigeposition eines virtuellen Bilds in der HUD-Vorrichtung von 2 gewechselt wird. In 2 und 3 entspricht die rechte Seite der Vorwärtsrichtung in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, während die linke Seite der Rückwärtsrichtung in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs entspricht.
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Wie in 2 gezeigt, weist ein Fahrzeug allgemein vor dem Fahrersitz eine Windschutzscheibe (ein Fensterglas) 51, eine Motorhaube 52, ein Armaturenbrett 53, ein Lenkrad 54 usw. auf.
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Der HUD-Vorrichtungshauptkörper 100 ist unter dem Armaturenbrett 53 wie in 2 gezeigt angeordnet, wobei nur ein Teil desselben durch eine Öffnung in dem Armaturenbrett 53 vorsteht. Ein Anzeigelicht kann durch die Öffnung aus dem Armaturenbrett 53 nach außen gestrahlt werden.
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Wie in 2 gezeigt, ist ein Combiner 103 in der Form einer dünnen Platte an dem Armaturenbrett 53 installiert, und steht etwas geneigt von demselben nach oben vor. Der Combiner 103 ist ein optisches Element, das eine Funktion zum Reflektieren, Durchlassen und Kombinieren von Licht aufweist. Mit anderen Worten reflektiert der Combiner 103 ein auf eine linke Fläche einfallendes Licht zu einer Sichtpunktposition EP und lässt ein auf eine rechte Fläche einfallendes Licht zu der Sichtpunktposition EP durch. Es werden also ein Licht, das von außerhalb der Windschutzscheibe 51 eintritt und dann durch den Combiner 103 durchgelassen wird, und ein Licht, das von dem HUD-Vorrichtungshauptkörper 100 emittiert und dann an dem Combiner 103 reflektiert wird, kombiniert und dann an der Sichtpunktposition EP abgebildet.
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Wie in 2 gezeigt, ist der Flüssigkristallanzeiger 15 in dem HUD-Vorrichtungshauptkörper 100 eingebaut. Die Anzeigeinhalte des Flüssigkristallanzeigers 15 werden durch die Hintergrundbeleuchtung wie oben beschrieben beleuchtet und zu der linken Seite projiziert. Dieses Projektionslicht wird auf einer Fläche eines Spiegels 101, der innerhalb des HUD-Vorrichtungshauptkörpers 100 angeordnet ist, reflektiert und zu einer Fläche des Combiners 103, der außerhalb des HUD-Vorrichtungshauptkörpers 100 angeordnet ist, gerichtet.
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Deshalb wird das Projektionslicht in Entsprechung zu den Anzeigeinhalten des Flüssigkristallanzeigers 15 an der Sichtpunktposition EP durch einen Lichtpfad, der durch den Flüssigkristallanzeiger 15, den Spiegel 101 und den Combinierer 103 in dieser Reihenfolge verläuft, abgebildet. Weil ein durch den Combinierer 103 und den Spiegel 101 reflektiertes Bild abgebildet wird, erscheint das durch den Fahrer an der Sichtpunktposition EP gesehene Bild so als ob das Bild an einer Position eines virtuellen Bilds 60(1) vor dem Combinierer 103 und der Windschutzscheibe 51 vorhanden wäre. Zum Beispiel kann die Position des virtuellen Bilds 60(1) eine Position sein, die ungefähr 2 m vor der Windschutzscheibe 51 liegt.
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Wie in 2 gezeigt, wird der Spiegel 101 in dem HUD-Vorrichtungshauptkörper 100 durch einen Winkeleinstellungsmechanismus 102 gehalten. Weiterhin ist der Winkeleinstellungsmechanismus 102 wie oben beschrieben mit dem Elektromotor 16 verbunden. Dabei kann die Neigung des Spiegels 101 durch das Betreiben des Elektromotors 16 eingestellt werden. Tatsächlich kann die Neigung des Spiegels 101 in der Richtung im Uhrzeigersinn und in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn um eine Halteachse eingestellt werden, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Zeichnungsebene von 2 und 3 erstreckt.
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In der vorliegenden Ausführungsform treibt die Steuerschaltung 110 den Elektromotor 16, um die Neigung des Spiegels 101 einzustellen, wodurch der Lichtpfad derart gewechselt werden kann, dass ein durch den Fahrer an der Sichtpunktposition EP gesehenes Bild zu der Position des virtuellen Bilds 60(1) von 2 oder zu der Position eines virtuellen Bilds 60(2) von 3 bewegt werden kann.
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<Beschreibung der Position des virtuellen Bilds>
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Wenn ein durch den Fahrer gesehenes virtuelles Bild an der Position des virtuellen Bild 60(1) von 2 positioniert ist, werden die durch die Windschutzscheibe 51 gesehene Umgebung (oder die Motorhaube 52) und die Anzeigeinhalte des Flüssigkristallanzeigers 15 miteinander überlappt und als ein virtuelles Bild gesehen. Wenn also der Fahrer die Anzeigeinhalte des Flüssigkristallanzeigers 15 prüft, muss der Fahrer den Sichtpunkt kaum bewegen und auch nicht die Augen fokussieren, sodass also eine sehr gute Sichtbarkeit erhalten wird. Wenn jedoch ein externes Licht wie etwa das Sonnenlicht stark ist, ist die Lichtintensität des virtuellen Bilds 60(1) kleiner als diejenige des externen Lichts, sodass die Sichtbarkeit unter Umständen extrem reduziert wird.
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Weiterhin wird das in 3 gezeigte virtuelle Bild 60(2) an einer Position positioniert, wo das virtuelle Bild 60(2) mit einem Teil 53a des Armaturenbretts 53 unterhalb eines unteren Endes der Windschutzscheibe 51 überlappt, wenn es von der Sichtpunktposition EP betrachtet wird. Das Armaturenbrett 53 ist mit einem Aufbau oder einer Farbe ausgebildet, die das externe Licht kaum reflektieren. Wenn also ein durch den Fahrer gesehenes virtuelles Bild an der Position des virtuellen Bilds 60(2) von 3 positioniert ist, ist die Lichtintensität des virtuellen Bilds 60(2) ausreichend größer als diejenige des externen Lichts, sodass der Einfluss des externen Lichts reduziert wird, wodurch eine ausreichende Sichtbarkeit sichergestellt wird. Wenn der Fahrer jedoch auf die Anzeigeinhalte des Flüssigkristallanzeigers 15 an der Position des virtuellen Bilds 60(2) blickt, muss der Fahrer seinen Blick aus der normalen Fahrhaltung, mit welcher der Fahrer durch die Windschutzscheibe 51 nach vorne blickt, etwas nach unten bewegen, wodurch die Sichtbarkeit im Vergleich zu dem Betrachten der Position des virtuellen Bilds 60(1) etwas beeinträchtigt wird.
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<Spezifische Beispiele der Anzeigeinhalte>
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Ein spezifisches Beispiel für das Aussehen des Flüssigkristallanzeigers 15 in der HUD-Vorrichtung von 2 ist in 4 gezeigt. Wie in 4 gezeigt, umfasst der Flüssigkristallanzeiger 15 einen Thermometer-Anzeigeteil 15a, einen Tachometer-Anzeigeteil 15b und einen Kraftstoffpegel-Anzeigeteil 15c.
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Der Thermometer-Anzeigeteil 15a kann eine hohe (H) und eine niedrige (C) Temperatur als ein Balkendiagramm durch eine Kombination aus dem Anzeigen/nicht-Anzeigen einer Vielzahl von Anzeigesegmenten oder durch das Anzeigen von verschiedenen Farben wiedergeben. Der Tachometer-Anzeigeteil 15b kann eine Geschwindigkeit (km/h) als eine dreistellige Zahl durch eine Kombination aus dem Anzeigen/nicht-Anzeigen einer Vielzahl von Anzeigesegmenten wiedergeben. Der Kraftstoffpegel-Anzeigeteil 15c kann einen Kraftstoffpegel als ein Balkendiagramm durch eine Kombination aus dem Anzeigen/nicht-Anzeigen einer Vielzahl von Anzeigesegmenten wiedergeben.
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<Betrieb der Steuerschaltung 110>
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Die Hauptoperationen der Steuerschaltung 110 von 1 sind in 5 gezeigt. Indem der Mikrocomputer 10 von 1 ein vorbestimmtes Programm ausführt, werden die in 5 gezeigten Operationen implementiert. Die in 5 gezeigten Schritte werden im Folgenden beschrieben.
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Wenn die Steuerschaltung 110 eingeschaltet wird, führt der Mikrocomputer 10 einen vorbestimmten Initialisierungsprozess durch und positioniert dann in Schritt S11 in einem Ausgangszustand eine Position eines virtuellen Bilds, das durch den HUD-Vorrichtungshauptkörper 100 angezeigt wird, an der Position des virtuellen Bilds 60(1) von 2. Insbesondere wird der Elektromotor 16 betrieben, um die Neigung des Spiegels 101 zu einem „Fensterwinkel (dem Zustand von 2) θ2“ einzustellen, mit dem ein Lichtpfad zwischen der Sichtpunktposition EP und dem virtuellen Bild 60 durch die Windschutzscheibe 51, die ein Fenster ist, hindurchgeht. Dabei wird die Position des virtuellen Bilds 60(1) in dem Zustand von 2 als eine zweite Position bezeichnet.
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In Schritt S12 wandelt der Mikrocomputer 10 ein durch den Helligkeitssensor 11 ausgegebenes Analogsignal zu einem Digitalsignal, um die neuesten Helligkeitsdaten zu erhalten. Mit anderen Worten wird die Intensität des externen Lichts wie etwa des Sonnenlichts, das die Sichtbarkeit des durch den HUD-Vorrichtungshauptkörper 100 angezeigten virtuellen Bilds 60 beeinträchtigt, als Helligkeitsdaten erfasst.
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In Schritt S13 vergleicht der Mikrocomputer 10 die in Schritt S12 erfassten Helligkeitsdaten mit einem vorbestimmten Helligkeitsschwellwert. Wenn die Helligkeit gleich oder höher als der Schwellwert ist, schreitet die Prozedur von Schritt S13 zu Schritt S16 fort. Und wenn die Helligkeit niedriger als der Schwellwert ist, schreitet die Prozedur zu Schritt S14 fort.
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In Schritt S14 betreibt der Mikrocomputer 10 den Elektromotor 16, um die Neigung des Spiegels 101 zu dem „Fensterwinkel (dem Zustand von 2) θ2“ einzustellen, mit dem der Lichtpfad zwischen der Sichtpunktposition EP und dem virtuellen Bild 60 durch die Windschutzscheibe 51, die ein Fenster ist, hindurchgeht. Wenn der Spiegel 101 unmittelbar nach dem Einschalten bereits bei dem entsprechenden Winkel (θ2) in S11 positioniert wird, wird die Winkeleinstellung nicht durchgeführt. Wenn der Schritt S14 durchgeführt wird, nachdem der Spiegel 101 zu dem anderen Winkel (θ) eingestellt wurde, wird der Elektromotor 16 betrieben, um die Neigung des Spiegels 101 zu dem „Fensterwinkel θ2“ einzustellen, sodass das virtuelle Bild 60 zu der zweiten Position zurückversetzt wird.
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In Schritt S15 steuert der Mikrocomputer 10 vorübergehend die Anzeige des Flüssigkristallanzeigers 15 zu einem speziellen Zustand mittels des LCD-Treibers 13. Insbesondere wird die Anzeige derart gesteuert, dass die gesamte Anzeige oder ein Teil derselben alternierend ein- und ausgeschaltet wird, um während einer vorbestimmte Zeitdauer (z.B. 5 Sekunden) wiederholt zu flackern. Durch diese spezielle Anzeige kann der Fahrer einfach erkennen, dass die Anzeigeposition des virtuellen Bilds 60 gewechselt wird.
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In Schritt S16 betreibt der Mikrocomputer 16 den Elektromotor 16, um die Neigung des Spiegels 101 zu einem „Armaturenbrettwinkel (dem Zustand von 3) θ1“ einzustellen, mit dem der Lichtpfad zwischen der Sichtpunktposition EP und dem virtuellen Bild 60 durch den Teil 53a des Armaturenbretts unterhalb des unteren Endes der Windschutzscheibe 51 hindurchgeht. Dabei wird die Position des virtuellen Bilds 60(2) in dem Zustand von 3 als eine erste Position bezeichnet. Wenn die Neigung des Spiegels 101 bereits auf den „Armaturenbrettwinkel θ1“ gesetzt wurde, wird die Winkeleinstellung in Schritt S16 nicht durchgeführt.
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In Schritt S17 steuert der Mikrocomputer 10 vorübergehend die Anzeige des Flüssigkristallanzeigers 15 zu einem speziellen Zustand mittels des LCD-Treibers 13. Insbesondere wird die Anzeige derart gesteuert, dass die gesamte Anzeige oder ein Teil derselben alternierend ein- und ausgeschaltet wird, um während einer vorbestimmten Zeitdauer (z.B. 5 Sekunden) wiederholt zu flackern. Durch diese spezielle Anzeige kann der Fahrer einfach erkennen, dass die Anzeigeposition des virtuellen Bilds 60 gewechselt wird.
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<Beschreibung von kennzeichnenden Operationen>
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Wenn die Steuereinheit 110 die Steuerung von 5 durchführt, werden die unten beschriebenen Ergebnisse erhalten.
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In einem normalen Betriebszustand wird die Position des virtuellen Bilds 60 in Schritt S11 oder S14 von 5 an der zweiten Position (dem Zustand von 2) positioniert. Ähnlich wie allgemein im Fall von HUD-Vorrichtungen kann der Fahrer gleichzeitig die Umgebung durch die Windschutzscheibe hindurch und die Anzeigeinhalte des Flüssigkristallanzeigers 15 in einem überlappten Zustand sehen, sodass eine verbesserte Sichtbarkeit erhalten wird.
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Zum Beispiel ist das virtuelle Bild 60(1) schwierig zu erkennen, wenn das externe Licht stark wird, etwa wenn direktes Sonnenlicht bei schönem Wetter einstrahlt. In diesem Fall wird die Position des virtuellen Bilds 60 automatisch zu der ersten Position in Schritt S16 geschaltet, weil die durch den Helligkeitssensor 11 erfasste Helligkeit des externen Lichts einen Schwellwert überschreitet. Wenn der Fahrer das virtuelle Bild 60(2) an der ersten Position sieht, ist die Reflexion des externen Lichts durch das Armaturenbrett 53a geringer, sodass die Sicht des virtuellen Bilds 60(2) in Entsprechung zu den Anzeigeinhalten des Flüssigkristallanzeigers 15 weniger durch das externe Licht beeinflusst wird und also eine ausreichende Sichtbarkeit erhalten wird.
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Wenn außerdem die Helligkeit des einfallenden externen Lichts schwächer wird, nachdem die Position des virtuellen Bilds 60 zu der ersten Position (dem Zustand von 3) gewechselt wurde, schreitet die Prozedur von Schritt S13 zu Schritt S14 fort, wodurch die Position des virtuellen Bilds 60 in Schritt S14 automatisch zu der zweiten Position (dem Zustand von 2) zurückversetzt wird. In diesem Fall wurde die Helligkeit des externen Lichts bereits schwächer, sodass eine höhere Sichtbarkeit erhalten werden kann, wenn der Fahrer das virtuelle Bild 60(2) sieht. Außerdem muss der Fahrer beim Betrachten des virtuellen Bilds 60(2) seine Sichtlinie nicht aus einer normalen Fahrhaltung heraus ändern.
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[Modifikationsmöglichkeit]
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<Benachrichtigung über den Positionswechsel>
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Die Anzeige flackert in der Steuerung von 5 während einer vorbestimmten Zeitperiode in den Schritten S15 und S17, um den Fahrer über den Wechsel der Position des virtuellen Bilds zu benachrichtigen, wobei anstatt des Flackerns aber auch vorübergehend die Helligkeit der Anzeige erhöht werden kann. Der Bereich des Flackerns oder der erhöhten Helligkeit kann die gesamte Anzeige oder auch nur ein Teil der Anzeige einnehmen. Wenn die Position des virtuellen Bilds 60 gewechselt wird, können auch sichtbare Informationen zur Angabe der Richtung des Wechsels an einem anderen Teil als dem virtuellen Bild 60 und zum Beispiel an einem Anzeigeabschnitt einer allgemeinen Messeinheit (am Armaturenbrett) angezeigt werden.
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<Anzeigeposition des virtuellen Bilds 60>
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In dem Beispiel von 3 wird die Position (die erste Position) des virtuellen Bilds 60(2) einer von der Sichtposition EP aus gesehen mit dem Armaturenbrett 53a überlappenden Position zugewiesen. Das virtuelle Bild 60(2) kann jedoch auch an einer Position angeordnet werden, die mit einem anderen Glied als dem Armaturenbrett 53 überlappt, wenn sich die Position unterhalb des unteren Endes der Windschutzscheibe 51 befindet. Weil eine derartige Position ein dunkler Teil ist, der weniger durch das externe Licht beeinflusst wird, wenn er von der Sichtposition EP aus betrachtet wird, kann eine ausreichende Sichtbarkeit für das virtuelle Bild 60(2) sichergestellt werden.
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<Mechanismus zum Wechseln der Position des virtuellen Bilds 60>
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In dem HUD-Vorrichtungshauptkörper 100 von 2 und 3 wird der Winkeleinstellungsmechanismus 102 zum Halten des Spiegels 101 derart betrieben, dass der Lichtpfad geändert wird und die Position des virtuellen Bilds 60 gewechselt wird. Für diesen Mechanismus kann die Neigung von anderen optischen Gliedern wie etwa des Combiners 103 anstatt des Spiegels 101 eingestellt werden. Alternativ hierzu kann das gesamte Gehäuse des HUD-Vorrichtungshauptkörpers 100 eingestellt werden, um relativ zu einem Fahrzeug geneigt zu werden und dadurch den Lichtpfad zu wechseln.
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Im Folgenden wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
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(1) Die Anzeigevorrichtung (100, 103) für ein Fahrzeug von 1 bis 3 umfasst eine Anzeigeeinheit (15), die sichtbare Informationen anzeigt, und eine Lichtprojektionseinheit (101, 103), die ein Reflexionsglied (101) umfasst, das ein die an der Anzeigeeinheit angezeigten sichtbaren Informationen enthaltendes Licht reflektiert und das reflektierte Licht zu einem vorbestimmten Beobachtungsbereich (103 oder EP) projiziert, um die sichtbaren Informationen als ein virtuelles Bild (60) anzuzeigen.
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Weiterhin umfasst die Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug: einen Lichtpfad-Einstellungsmechanismus (102, 16), der eine Abbildungsposition des visuell an dem Beobachtungsbereich erkennbaren virtuellen Bilds zwischen wenigstens zwei Positionen wechselt, die in einer Richtung nach oben und nach unten angeordnet sind; eine Helligkeit-Erfassungseinheit (11), die die Intensität eines externen Lichts erfasst, das die Sichtbarkeit des virtuellen Bilds beeinträchtigt; und eine Abbildungspositions-Steuereinheit (10), die den Lichtpfad-Einstellungsmechanismus automatisch in Abhängigkeit von einer durch die Helligkeit-Erfassungseinheit erfassten Größe der Helligkeit steuert und die Abbildungsposition des virtuellen Bilds zu einer ersten Position (60(2)), an welcher das virtuelle Bild weniger durch das externe Licht beeinflusst wird, oder zu einer zweiten Position (60(1)), an welcher das virtuelle Bild einfach durch das externe Licht beeinflusst wird, wechselt. Die erste Position ist eine Position, bei der die Abbildungsposition des virtuellen Bilds mit einem Abschnitt des Armaturenbretts überlappt.
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(2) Weiterhin wechselt die Abbildungspositions-Steuereinheit (10) wie in 5 gezeigt die Abbildungsposition des virtuellen Bilds zu der ersten Position, an welcher das virtuelle Bild weniger durch das externe Licht beeinflusst wird, wenn eine Helligkeit gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert erfasst wird, während sich die Abbildungsposition des virtuellen Bilds an der zweiten Position befindet, an welcher das virtuelle Bild einfach durch das externe Licht beeinflusst wird (S13, S16), und wechselt die Abbildungsposition des virtuellen Bilds zu der zweiten Position, wenn erfasst wird, dass die Helligkeit kleiner als der vorbestimmte Wert wird, während sich die Abbildungsposition des virtuellen Bilds an der ersten Position befindet (S13, S14).
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(3) Weiterhin wechselt die Abbildungspositions-Steuereinheit die Abbildungsposition des virtuellen Bilds zu der ersten Position (zu der Position von 60(2)), die unterhalb eines unteren Endes einer Windschutzscheibe (51) eines Fahrzeugs wie in 3 gezeigt liegt, wenn eine Helligkeit gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert erfasst wird, während sich die Abbildungsposition des virtuellen Bilds an der zweiten Position befindet, an welcher das virtuelle Bild einfach durch das externe Licht beeinflusst wird.
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(4) In Verbindung mit dem Wechsel der Abbildungsposition des virtuellen Bilds gibt die Abbildungspositions-Steuereinheit wie in 5 gezeigt wenigstens vorübergehend eine Information, die den Wechsel der Position angibt, in den Inhalten der anzuzeigenden sichtbaren Informationen wieder (S15, S17).