DE112017002525T5

DE112017002525T5 - Blickfeldanzeigevorrichtung und bildprojektionseinheit

Info

Publication number: DE112017002525T5
Application number: DE112017002525.7T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Nambara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2019-01-31
Also published as: CN109154721B; US10585282B2; JP2017207622A; CN109154721A; JP6508125B2; US20190179143A1; WO2017199627A1

Abstract

Eine Blickfeldanzeigevorrichtung ist an einem beweglichen Objekt (1) angebracht und projiziert Licht eines Bildes auf ein Projektionselement (3), um ein virtuelles Bild des Bilds, das für einen Insassen sichtbar erkennbar ist, virtuell anzuzeigen. Eine Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) emittiert ein Beleuchtungslicht. Ein Bildanzeigepaneel (40) bewirkt, dass das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelleneinheit diese passiert, um als ein Anzeigelicht von einer Anzeigeoberfläche (44) emittiert zu werden, um das Bild anzuzeigen. Eine Projektionslinse (30, 230, 330) ist zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit und der Bildanzeigetafel angeordnet und projiziert das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelleneinheit auf die Bildanzeigetafel. Die Bildanzeigetafel ist so geneigt, dass eine Normale (ND) der Anzeigeoberfläche eine optische Achse (OA) der Beleuchtungslichtquelleneinheit schneidet. Die Projektionslinse ist so geneigt, dass eine radiale Richtung (DD) der Projektionslinse mit einer tangentialen Richtung (TD) der Anzeigeoberfläche übereinstimmt.

Description

Querverweis auf zugehörige Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der am 18. Mai 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-99852 , deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Blickfeldanzeigevorrichtung bzw. eine sogenannte Head-Up-Display-Vorrichtung, die an einem beweglichen Objekt angebracht ist und konfiguriert ist, um ein Bild sichtbar für einen Insassen virtuell anzuzeigen.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise ist eine Blickfeldanzeigevorrichtung bzw. eine sogenannte Head-Up-Display-Vorrichtung (im Folgenden als HUD-Vorrichtung abgekürzt) bekannt, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild, das für einen Insassen sichtbar ist, virtuell anzeigt. Die in Patentdokument 1 offenbarte HUD-Vorrichtung beinhaltet eine Beleuchtungslichtquelleneinheit, eine Bildanzeigetafel und eine Projektionslinse. Die Beleuchtungslichtquelleneinheit emittiert ein Beleuchtungslicht. Die Bildanzeigetafel bewirkt, dass das Beleuchtungslicht von der Seite der Beleuchtungslichtquelleneinheit die Bildanzeigetafel passiert und von einer Anzeigeoberfläche als Anzeigelicht emittiert wird, um ein Bild anzuzeigen. Die Projektionslinse ist zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit und der Bildanzeigetafel angeordnet und projiziert das Beleuchtungslicht von der Seite der Beleuchtungslichtquelleneinheit auf die Bildanzeigetafel.
In Patentdokument 1 ist die Bildanzeigetafel so angeordnet, dass eine optische Achse der Beleuchtungslichtquelleneinheit mit einer Normalen der Anzeigeoberfläche übereinstimmt. Ferner ist die Projektionslinse so angeordnet, dass die optische Achse orthogonal zu einer radialen Richtung der Projektionslinse ist.
Der vorliegende Erfinder hat in Betracht gezogen, dass die Bildanzeigetafel so geneigt ist, dass die Normale der Anzeigeoberfläche die optische Achse schneidet. Gemäß der geneigten Bildanzeigetafel wird, selbst wenn ein externes Licht wie Sonnenlicht in die Bildanzeigetafel in einer Richtung entgegengesetzt zu der Anzeigeleuchte eintritt, da die Normale der Anzeigeoberfläche das externe Licht schneidet, beschränkt, dass das externe Licht durch die Anzeigeoberfläche reflektiert wird und visuell zusammen mit dem Anzeigelicht erkannt wird.
Andererseits hat der vorliegende Erfinder herausgefunden, dass das folgende einzigartige Problem bei der HUD-Vorrichtung auftritt, bei der die Projektionslinse zum Projizieren des Beleuchtungslichts auf die geneigte Bildanzeigetafel so angeordnet ist, dass eine radiale Richtung der Projektionslinse orthogonal zur optischen Achse ist. Insbesondere wenn die Projektionslinse und die Bildanzeigetafel auf einem optischen Pfad angeordnet sind, um gegenseitige Interferenz zwischen der Projektionslinse und der Bildanzeigetafel zu vermeiden, wird ein Intervall zwischen der Projektionslinse und der Bildanzeigetafel teilweise aufgrund einer Winkeldifferenz der Platzierung aufgeweitet und ein toter Raum kann zwischen der Projektionslinse und der Bildanzeigetafel auftreten. Als ein Ergebnis erhöht sich zum Beispiel eine Größe der HUD-Vorrichtung aufgrund einer Vergrößerung eines Abstands von der Beleuchtungslichtquelleneinheit zu einer Spitze der Bildanzeigetafel. Mit anderen Worten ist die Montierbarkeit der HUD-Vorrichtung an ein bewegliches Objekt verschlechtert.
LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
PATENTDOKUMENT 1: JP 2015-133304 A
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine HUD-Vorrichtung mit guter Montierbarkeit für ein bewegliches Objekt bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Blickfeldanzeigevorrichtung bzw. eine sogenannte Head-Up-Display-Vorrichtung konfiguriert, um an einem beweglichen Objekt befestigt zu werden und ein Anzeigelicht eines Bildes auf ein Projektionselement zu projizieren, um ein virtuelles Bild des Bilds anzuzeigen, um von einem Insassen visuell erkennbar zu sein. Die Blickfeldanzeigevorrichtung weist eine Beleuchtungslichtquelleneinheit auf, die konfiguriert ist, um ein Beleuchtungslicht zu emittieren. Die Blickfeldanzeigevorrichtung weist ferner eine Bildanzeigetafel auf, die konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelleneinheit diese (die Bildanzeigetafel) passiert, um als das Anzeigelicht von einer Anzeigeoberfläche emittiert zu werden, um das Bild anzuzeigen. Die Blickfeldanzeigevorrichtung weist ferner eine Projektionslinse auf, die zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit und der Bildanzeigetafel angeordnet ist und konfiguriert ist, um das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelleneinheit auf die Bildanzeigetafel zu projizieren. Die Bildanzeigetafel ist geneigt, um zu bewirken, dass eine Normale der Anzeigeoberfläche eine optische Achse der Beleuchtungslichtquelleneinheit schneidet. Die Projektionslinse ist geneigt, um zu bewirken, dass eine radiale Richtung der Projektionslinse mit einer tangentialen Richtung der Anzeigeoberfläche übereinstimmt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Bildprojektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung vorgesehen. Die Blickfeldanzeigevorrichtung ist konfiguriert, um an einem beweglichen Objekt montiert zu werden und ein Anzeigelicht eines Bildes auf ein Projektionselement zu projizieren, um ein virtuelles Bild des Bilds anzuzeigen, um von einem Insassen visuell erkennbar zu sein. Die Bildprojektionseinheit ist konfiguriert, um das Anzeigelicht auf eine Lichtführungseinheit zu projizieren, die konfiguriert ist, um das Anzeigelicht zu dem Projektionselement zu führen. Die Bildprojektionseinheit weist eine Beleuchtungslichtquelleneinheit auf, die konfiguriert ist, um ein Beleuchtungslicht zu emittieren. Die Bildprojektionseinheit weist eine Bildanzeigetafel auf, die konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelleneinheit diese (die Bildanzeigetafel) passiert, um als das Anzeigelicht von einer Anzeigeoberfläche emittiert zu werden, um das Bild anzuzeigen. Die Bildprojektionseinheit weist eine Projektionslinse auf, die zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit und der Bildanzeigetafel angeordnet ist und konfiguriert ist, um das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelleneinheit auf die Bildanzeigetafel zu projizieren. Die Bildanzeigetafel ist geneigt, um zu bewirken, dass eine Normale der Anzeigeoberfläche eine optische Achse der Beleuchtungslichtquelleneinheit schneidet. Die Projektionslinse ist geneigt, um zu bewirken, dass eine radiale Richtung der Projektionslinse mit einer tangentialen Richtung der Anzeigeoberfläche übereinstimmt.
Figurenliste
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit den Zeichnungen deutlicher.
Es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm, das einen Installationszustand einer HUD-Vorrichtung in einem Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt,
2 eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Bildprojektionseinheit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine Graphik, die in einer Querschnittsansicht, die schematisch einen Y-Z-Querschnitt zeigt, eine Bildprojektionseinheit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 eine Graphik, die in einer Querschnittsansicht, die schematisch einen X-Z-Querschnitt zeigt, eine Bildprojektionseinheit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 eine Teilvorderansicht einer Projektionslinse gemäß der ersten Ausführungsform, die eine Graphik ist, die ein Ablenkelement in einem Teilblock zeigt;
6 eine Graphik, die eine Bildanzeigetafel, wie sie entlang einer Normalen einer Anzeigeoberfläche betrachtet wird, gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts VIII von 5;
8 eine Graphik, die eine Einfallsseitenoberfläche einer Projektionslinse gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
9 eine Graphik, die eine Emissionsseitenoberfläche der Projektionslinse gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
10 eine Graphik, die in einer Querschnittsansicht, die schematisch einen Y-Z-Querschnitt zeigt, eine Bildprojektionseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
11 eine Graphik, die in einer Querschnittsansicht, die schematisch einen X-Z-Querschnitt zeigt, eine Bildprojektionseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
12 eine Graphik, die eine Einfallsseitenoberfläche einer Projektionslinse gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
13 eine Graphik, die eine Emissionsseitenoberfläche der Projektionslinse gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
14 eine Graphik, die eine Einfallsseitenoberfläche einer Projektionslinse gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
15 eine Graphik, die eine Emissionsseitenoberfläche der Projektionslinse gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
16 eine Graphik entsprechend 8 von Modifikation 1;
17 eine Graphik entsprechend 8 von Modifikation 2; und
18 eine Graphik entsprechend 8 von Modifikationen 3 und 4.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden die mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung basierend auf den Zeichnungen erläutert. Einander entsprechende Elementen in jeder Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wodurch in manchen Fällen eine doppelte Erläuterung weggelassen wird. In einem Fall, in dem nur ein Teil der Konfiguration in jeder Ausführungsform beschrieben ist, kann die Konfiguration einer anderen Ausführungsform, die zuvor beschrieben wurde, für die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden. Zusätzlich zu den Kombinationen von Konfigurationen, die bei der Erläuterung der Ausführungsformen klar dargestellt sind, können, solange dies nicht nachteilig ist, die Konfigurationen mehrerer Ausführungsformen teilweise miteinander kombiniert werden, selbst wenn dies nicht klar beschrieben ist.
(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 illustriert ist, ist eine HUD-Vorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einem Fahrzeug 1 installiert, das ein Typ eines beweglichen Objekts ist, und ist in einem Armaturenbrett 2 untergebracht. Die HUD-Vorrichtung 100 projiziert Anzeigelicht eines Bildes auf eine Windschutzscheibe 3, die als ein Projektionselement des Fahrzeugs 1 dient. Mit der vorstehenden Konfiguration zeigt die HUD-Vorrichtung 100 virtuell ein Bild derart an, dass es für einen Insassen in dem Fahrzeug 1 sichtbar ist. Mit anderen Worten erreicht ein Anzeigelicht, das an der Windschutzscheibe 3 reflektiert wird, einen Augenpunkt EP des Insassen in einem Fahrzeuginneren des Fahrzeugs 1 und der Insasse erfasst das Anzeigelicht als ein virtuelles Bild VI. Der Insasse kann verschiedene Informationsteile erkennen, die als das virtuelle Bild VI angezeigt werden. Beispiele für verschiedene Informationsteile, die als das virtuelle Bild VI angezeigt werden, beinhalten Fahrzeugzustandswerte wie beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit und Restkraftstofffüllstand oder Fahrzeuginformationen wie beispielsweise Straßeninformationen und Sichthilfsinformationen.
Die Windschutzscheibe 3 des Fahrzeugs 1 ist in einer Plattenform ausgebildet und besteht aus einem lichtdurchlässigen Glas oder einem Kunstharz. In der Windschutzscheibe 3 ist eine Projektionsoberfläche 3a, auf die das Anzeigelicht projiziert wird, mit einer gleichmäßigen konkaven Oberflächenform oder einer flachen Oberflächenform ausgebildet. Als das Projektionselement kann anstelle der Windschutzscheibe 3 ein Kombinierer, der von dem Fahrzeug 1 getrennt ist, innerhalb des Fahrzeugs 1 installiert sein und das Bild kann auf den Kombinierer projiziert werden. Ferner kann die HUD-Vorrichtung 100 per se einen Kombinierer als ein Projektionselement beinhalten.
Eine spezifische Konfiguration der HUD-Vorrichtung 100, die vorstehend beschrieben wurde, wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben. Die HUD-Vorrichtung 100 beinhaltet eine Beleuchtungslichtquelleneinheit 10, eine Kondensorlinse 20, eine Projektionslinse 30, eine Bildanzeigetafel 40 und eine Lichtführungseinheit 50. Diese Komponenten sind in einem Gehäuse 60 untergebracht und gehalten.
In diesem Beispiel, wie in 1 und 2 dargestellt ist, beinhaltet eine Bildprojektionseinheit 19 die Beleuchtungslichtquelleneinheit 10, die Kondensorlinse 20, die Projektionslinse 30 und die Bildanzeigetafel 40. Die jeweiligen Elemente 10, 20, 30 und 40 der Bildprojektionseinheit 19 sind in einem Gehäuse 19a untergebracht, das eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweist.
Wie in 2 bis 4 dargestellt ist, beinhaltet die Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 eine Lichtquellenleiterplatte 11 und mehrere Lichtemissionsvorrichtungen 12. Die Lichtquellenleiterplatte 11 hat eine planare Montageoberfläche 11a. Die jeweiligen Lichtemissionsvorrichtungen 12 sind zum Beispiel LED-Vorrichtungen mit einer geringen Wärmeerzeugung und sind auf der Montageoberfläche 11a angeordnet. Die jeweiligen Lichtemissionsvorrichtungen 12 sind über ein Leitungsmuster auf der Montageoberfläche 11a elektrisch mit einer Stromversorgung verbunden. Insbesondere wird jede der Lichtemissionsvorrichtungen 12 durch Versiegeln einer chipförmigen, blaues Licht emittierenden Diodenvorrichtung mit einem gelben Leuchtstoff, in dem ein lichtdurchlässiges synthetisches Harz mit einem gelben Fluoreszenzmittel gemischt ist, gebildet. Der gelbe Leuchtstoff wird durch das blaue Licht angeregt, das gemäß einer Stromstärke von der blaues Licht emittierenden Diodenvorrichtung emittiert wird, um ein gelbes Licht zu emittieren, und pseudoweißes Beleuchtungslicht wird durch Mischen des blauen Lichts mit dem gelben Licht emittiert.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die jeweiligen Lichtemissionsvorrichtungen 12 in einem Gittermuster mit zwei zueinander orthogonalen Richtungen, die Anordnungsrichtungen darstellen, auf der Montageoberfläche 11a angeordnet. In den jeweiligen Anordnungsrichtungen beträgt die Anzahl der Lichtemissionsvorrichtungen 12 zum Beispiel 3 × 5, das heißt, insgesamt 15.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Normale der planaren Montageoberfläche 11a der Lichtquellenleiterplatte 11 als eine Z-Richtung definiert. Eine Richtung, in der die Anzahl der ausgerichteten Elemente größer ist, das heißt, eine Richtung in der fünf Elemente entlang der Montageoberfläche 11a ausgerichtet sind, ist als eine X-Richtung definiert. Eine Richtung, in der die Anzahl der ausgerichteten Elemente kleiner ist, das heißt, eine Richtung, in der drei Elemente ausgerichtet sind, ist als eine Y-Richtung definiert.
Jede der Lichtemissionsvorrichtungen 12 emittiert ein Licht mit einer vorbestimmten Lichtemissionsintensitätsverteilung und ist so angeordnet, dass eine Lichtemissionsspitzenrichtung PD1, bei der eine Lichtemissionsintensität maximal wird, mit der Z-Richtung ausgerichtet ist (vergleiche 3 und 4). Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass eine optische Achse OA der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10, die basierend auf der Konfiguration der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 definiert ist, als eine Achse entlang der Z-Richtung definiert ist, die die Lichtemissionsspitzenrichtung PD1 ist. Insbesondere ist die optische Achse OA als eine Achse definiert, die eine mittlere Lichtemissionsvorrichtung 12 passiert, die sich in der Mitte der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 befindet, und sich entlang der Z-Richtung erstreckt, welche die Lichtemissionsspitzenrichtung PD1 ist. Mit anderen Worten emittiert die Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 das Beleuchtungslicht in einer Richtung entlang der optischen Achse OA durch die jeweiligen Lichtemissionsvorrichtungen 12. Das von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 emittierte Beleuchtungslicht fällt auf die Kondensorlinse 20 ein.
Die Kondensorlinse 20 ist zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 und der Projektionslinse 30 angeordnet. Die Kondensorlinse 20 kondensiert das Beleuchtungslicht von der Seite der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 und emittiert das kondensierte Beleuchtungslicht zu der Projektionslinse 30.
Insbesondere ist die Kondensorlinse 20 durch eine Linsenanordnung konfiguriert, in der mehrere konvexe Linsenelemente 22, die aus lichtdurchlässigem Kunstharz oder Glas oder dergleichen gefertigt sind, angeordnet und integral ausgebildet sind. Die jeweiligen konvexen Linsenelemente 22 sind durch Linsenelemente der gleichen Anzahl wie die der Lichtemissionsvorrichtungen 12 konfiguriert, um einzeln mit den Lichtemissionsvorrichtungen 12 gepaart zu werden. Mit anderen Worten sind die konvexen Linsenelemente 22 in einer Matrix von 3 × 5, das heißt, insgesamt 15, angeordnet. In der Kondensorlinse 20 ist eine Einfallsseitenoberfläche 20a, die der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 zugewandt ist, eine einzelne Ebene mit einer gleichmäßigen planaren Form, die den jeweiligen konvexen Linsenelementen 22 gemeinsam ist. Andererseits sind auf einer Emissionsseitenoberfläche 20b, die der Projektionslinse 30 in der Kondensorlinse 20 zugewandt ist, Lichtkondensoroberflächen 23, die einzeln für die jeweiligen Konvexlinsenelemente 22 vorgesehen sind, angeordnet.
Die Kondensoroberflächen 23 der konvexen Linsenelemente 22 haben im Wesentlichen die gleiche Form, und jede Lichtkondensoroberfläche ist mit einer gleichmäßigen, konvexen Form ausgebildet, indem sie in eine konvexe Form gekrümmt ist, die zur Seite der Projektionslinse 30 hin vorsteht. In der vorliegenden Ausführungsform sind Intervalle der Lichtemissionsvorrichtungen 12, die miteinander ausgerichtet sind, und Intervalle der Oberflächenscheitelpunke der Lichtkondensoroberflächen 23, die miteinander ausgerichtet sind, im Wesentlichen gleich zueinander. Ferner ist ein Abstand zwischen jeder Lichtemissionsvorrichtung 12 und dem Oberflächenscheitelpunkt 23a der Lichtkondensoroberfläche 23 des gepaarten konvexen Linsenelements 22 in den jeweiligen Paaren im Wesentlichen gleich zueinander. Mit anderen Worten, stimmt eine Anordnungsrichtung der Lichtemissionsvorrichtungen 12 im Wesentlichen mit einer Richtung der ausgerichteten, konvexen Linsenelemente 22 überein, so dass eine radiale Richtung der Kondensorlinse 20 im Wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse OA angeordnet ist (das heißt, Z-Richtung).
Nachfolgend wird eine detaillierte Form jeder Lichtkondensoroberfläche 23 beschrieben. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform jede Lichtkondensoroberfläche 23 eine asphärische Oberfläche, die bezüglich des Oberflächenscheitelpunkts 23a rotationssymmetrisch ist. Insbesondere ist jede Lichtkondensoroberfläche mit einer parabolischen Form in einem X-Z-Querschnitt (vergleiche 4) ausgebildet und ist auch mit der parabolischen Form in einem Y-Z-Querschnitt (vergleiche 3) ausgebildet, um dadurch eine Paraboloidform bereitzustellen.
Die Projektionslinse 30 befindet sich zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 und der Bildanzeigetafel 40 und genauer zwischen der Kondensorlinse 20 und der Bildanzeigetafel 40. Die Projektionslinse 30 ist dazu ausgelegt, das Beleuchtungslicht, das von der Seite der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 einfällt, auf die Bildanzeigetafel 40 zu projizieren.
Insbesondere ist die Projektionslinse 30 durch eine Linsenanordnung konfiguriert, in der mehrere Ablenkelemente 30b, die aus lichtdurchlässigem Kunstharz oder Glas oder dergleichen gefertigt sind, angeordnet und integral ausgebildet sind und insgesamt eine im Wesentlichen plattenartige Form als Ganzes aufweisen. Die Ablenkelemente 30b sind entlang einer radialen Richtung DD der Projektionslinse 30 angeordnet. Jedes Ablenkelement 30b kann eine Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichts durch Brechung an Linsenteilflächen 33 und 35, die später beschrieben werden, ablenken. In der Projektionslinse 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können Teilblöcke 30a, in die die Projektionslinse 30 virtuell unterteilt ist, entsprechend einer Richtung und der Anzahl der Mehrfach-Array-Lichtemissionsvorrichtungen 12 definiert sein. Insbesondere können gemäß der vorliegenden Ausführungsform insgesamt 3 × 5, das heißt, 15 Teilblöcke 30a definiert werden, in denen die Projektionslinse 30 in drei Teile in der Y-Richtung entsprechend der Anzahl der ausgerichteten Licht emittierenden Elemente unterteilt ist und die Projektionslinse 30 ist in fünf Teile in der X-Richtung entsprechend der Anzahl der ausgerichteten Lichtemissionsvorrichtungen 12 unterteilt ist. Wie in 5 dargestellt ist, konfiguriert die Projektionslinse 30 die mehreren Ablenkelemente 30b, die in diesen jeweiligen Teilblöcken 30a angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind insgesamt 36 (6 × 6) Ablenkelemente 30b entsprechend der Anzahl der Linsenteilflächen 33 und 35, die später beschrieben werden, in einem Teilblock 30a angeordnet.
Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, stimmt bei der Projektionslinse 30, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine im Wesentlichen plattenartige Form hat, die radiale Richtung DD der Projektionslinse 30 mit einer Erstreckungsrichtung senkrecht zu einer Plattendickenrichtung überein. Die Projektionslinse 30 ist so geneigt, dass die Plattendickenrichtung die optische Achse OA schneidet (das heißt, die Z-Richtung).
Die Bildanzeigetafel 40 ist durch eine Flüssigkristalltafel gebildet, die aus einem Dünnfilmtransistor (TFT) gebildet ist und beispielsweise eine Aktivmatrix-Flüssigkristalltafel, beinhaltet, die aus mehreren Flüssigkristallpixeln 40a gebildet ist, die in zwei Richtungen angeordnet sind.
Insbesondere, wie in 6 dargestellt ist, hat die Bildanzeigetafel 40 eine rechteckige Form mit einer Lange-Seite-Richtung LD und einer Kurze-Seite-Richtung SD. Wie in 7 dargestellt ist, da die Flüssigkristallpixel 40a in der Lange-Seite-Richtung LD und der Kurze-Seite-Richtung SD angeordnet sind, weist eine Anzeigeoberfläche 44, die ein Bild auf der Seite der Lichtführungseinheit 50 anzeigt, ebenfalls eine rechteckige Form auf. In jedem Flüssigkristallpixel 40a sind ein durchlässiger Abschnitt 40b, der die Anzeigeoberfläche 44 in einer Normalenrichtung ND (bzw. entlang einer Normale ND) durchdringt, und ein Leitungsabschnitt vorgesehen, der so ausgebildet ist, dass er den durchlässigen Abschnitt 40b umgibt.
Da die Bildanzeigetafel 40 durch Laminieren eines Paares von Polarisationsplatten und einer Flüssigkristallschicht, die zwischen dem Paar von Polarisationsplatten angeordnet ist, gebildet ist, hat die Bildanzeigetafel 40 eine plattenartige Form. Jede Polarisationsplatte hat eine Eigenschaft, ein Licht, das in einer vorbestimmten Richtung polarisiert ist, zu übertragen und ein Licht, das in einer Richtung senkrecht zu der vorbestimmten Richtung polarisiert ist, zu absorbieren, wobei das Paar von Polarisationsplatten so angeordnet ist, dass die vorbestimmten Richtungen zueinander orthogonal sind. Die Flüssigkristallschicht kann eine Polarisationsrichtung des auf die Flüssigkristallschicht einfallenden Lichts gemäß einer angelegten Spannung durch Anlegen der Spannung für jedes Flüssigkristallpixel 40a drehen. Ein Anteil des Lichts, das aufgrund der Drehung der Polarisationsrichtung durch die spätere Polarisationsplatte transmittiert wird, das heißt ein Transmissionsgrad, kann geändert werden.
Daher steuert die Bildanzeigetafel 40 die Durchlässigkeit des Beleuchtungslichts für jedes Flüssigkristallpixel 40a gegenüber dem Einfall des Beleuchtungslichts auf eine Beleuchtungszieloberfläche 42, die eine Oberfläche auf der Seite der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 ist. Mit anderen Worten überträgt die Bildanzeigetafel 40 einen Teil des Beleuchtungslichts von der Seite der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 und emittiert das durchgelassene Beleuchtungslicht von der Anzeigeoberfläche 44, die eine Oberfläche der Seite der Lichtführungseinheit 50 ist, als Anzeigelicht. Dadurch kann das Bild angezeigt werden. Farbfilter mit voneinander verschiedenen Farben (zum Beispiel rot, grün und blau) sind in benachbarten Flüssigkristallpixeln 40a vorgesehen und verschiedene Farben werden durch die Kombinationen dieser Farbfilter realisiert.
Die Anzeigeoberfläche 44 ist so ausgebildet, dass sie in der Lage ist, das auf die Bildanzeigetafel 40 von der Seite der Lichtführungseinheit 50 einfallende Licht beispielsweise unter Verwendung einer spiegelartigen Oberfläche eines Glassubstrats in der Bildanzeigetafel 40 zu reflektieren.
Wie in 2 bis 4 dargestellt ist, tritt das Beleuchtungslicht in die Beleuchtungszieloberfläche 42 der Bildanzeigetafel 40 entlang der optischen Achse OA ein. Andererseits ist die Bildanzeigetafel 40 so geneigt, dass die Normale ND der Beleuchtungszieloberfläche 42 und der Anzeigeoberfläche 44 die optische Achse OA schneidet. Insbesondere ist die Bildanzeigetafel 40 so geneigt, dass die Lange-Seite-Richtung LD orthogonal zur optischen Achse OA ist und die Kurze-Seite-Richtung SD relativ zur optischen Achse OA in den tangentialen Richtungen TD zur Anzeigeoberfläche 44 geneigt ist. Die Lange-Seite-Richtung LD erstreckt sich entlang der X-Richtung. Mit anderen Worten wird die Bildanzeigetafel 40 mit der Lange-Seite-Richtung LD (das heißt, der X-Richtung) als einer Rotationsachse aus einer Stellung gedreht, in der die Normale der Anzeigeoberfläche 44 orthogonal zu der optischen Achse OA ist. Ein Schnittwinkel θ der Normalen ND der Anzeigeoberfläche 44 zu der optischen Achse OA beträgt beispielsweise etwa 10 bis 25 Grad.
Da es im Wesentlichen kein Element zum Ablenken des Lichts in der Bildanzeigetafel 40 der vorliegenden Ausführungsform gibt, wird eine Emissionsspitzenrichtung PD2, in der eine Emissionsintensität des Anzeigelicht am größten ist, in der Bildanzeigetafel 40 nicht geändert und erstreckt sich grob entlang der optischen Achse OA. Mit anderen Worten unterscheidet sich die Emissionsspitzenrichtung PD2 des Anzeigelichts von der Normalen ND der Anzeigeoberfläche 44. Auf diese Weise projiziert die Bildprojektionseinheit 19 das Anzeigelicht zu der Lichtführungseinheit 50.
Wie in 1 dargestellt ist, führt die Lichtführungseinheit 50 das Anzeigelicht von der Bildanzeigetafel 40 der Bildprojektionseinheit 19 zu der Windschutzscheibe 3. Die Lichtführungseinheit 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen Planspiegel 51 und einen Konkavspiegel 53 auf. In der vorliegenden Ausführungsform trifft das Anzeigelicht von der Bildanzeigetafel 40 zuerst auf den Planspiegel 51.
Der Planspiegel 51 wird durch Abscheiden von Aluminium als eine Reflexionsoberfläche 52 auf einer Oberfläche eines Basismaterials aus Kunstharz oder Glas oder dergleichen gebildet. Die Reflexionsoberfläche 52 ist in einer gleichmäßigen ebenen Form ausgebildet. Das auf den Planspiegel 51 auftreffende Anzeigelicht wird von der Reflexionsoberfläche 52 zu dem Konkavspiegel 53 reflektiert.
Der Konkavspiegel 53 wird durch Abscheiden von Aluminium als Reflexionsoberfläche 54 auf einer Oberfläche eines Basismaterials aus Kunstharz, Glas oder dergleichen gebildet. Die Reflexionsoberfläche 54 ist in einer konkaven Form gekrümmt, die in der Mitte des konkaven Spiegels 53 konkav ist, so dass sie in einer gleichmäßigen konkaven Oberflächenform ausgebildet ist. Das auf den Konkavspiegel 53 treffende Anzeigelicht wird von der Reflexionsoberfläche 54 zu der Windschutzscheibe 3 hin reflektiert.
Ein Fenster 61 ist in dem Gehäuse 60 zwischen dem Konkavspiegel 53 und der Windschutzscheibe 3 vorgesehen. Das Fenster 61 ist mit einer lichtdurchlässigen staubdichten Abdeckung 62 verschlossen. Daher tritt das Anzeigelicht von dem Konkavspiegel 53 durch die staubdichte Abdeckung 62 und trifft auf die Windschutzscheibe 3 auf. Auf diese Weise kann der Insasse das von der Windschutzscheibe 3 reflektierte Anzeigelicht als virtuelles Bild VI erkennen.
In einer solchen HUD-Vorrichtung 100 kann ein externes Licht wie beispielsweise Sonnenlicht oder dergleichen durch die Windschutzscheibe 3 hindurchtreten und in das Fenster 61 eintreten. Ein Teil des externen Lichts, das auf das Fenster 61 einfällt, kann umgekehrt zu dem Anzeigelicht reflektiert werden, in anderen Worten, durch den Konkavspiegel 53 und den ebenen Spiegel 51 der Lichtführungseinheit 50 in dieser Reihenfolge reflektiert werden und auf der Anzeigeoberfläche 44 der Bildanzeigetafel 40 reflektiert werden. Da in diesem Beispiel in der Bildanzeigetafel 40 die Normale ND der Anzeigeoberfläche 44 die optische Achse OA schneidet, kann das auf die Anzeigeoberfläche 44 einfallende externe Licht in einer Richtung reflektiert werden, die sich von der des Anzeigelichts unterscheidet.
Es ist bevorzugt, dass eine Neigungsrichtung oder ein Winkel der Bildanzeigetafel 40 so festgelegt ist, um eine Scheimpflug-Bedingung zu erfüllen oder unter Berücksichtigung von Platzierungswinkeln des Planspiegels 51, des konkaven Spiegels 53 und der Windschutzscheibe 3 die Bedingung nahezu zu erfüllen. Gemäß der Neigungsrichtung und dem Winkel, die vorstehend beschrieben sind, kann beschränkt werden, dass das virtuelle Bild VI, das von dem Augenpunkt EP betrachtet wird, geneigt ist, und kann visuell erkannt werden.
Wie in 2 bis 4 dargestellt ist, ist die Projektionslinse 30 ebenfalls entsprechend der Bildanzeigetafel 40 geneigt. Insbesondere ist die Projektionslinse 30 so geneigt, dass die radiale Richtung DD der Projektionslinse 30 mit der tangentialen Richtung TD zur Anzeigeoberfläche 44 ausgerichtet ist. Als Ergebnis schneidet, wie vorstehend beschrieben ist, die Plattendickenrichtung der Projektionslinse 30 die optische Achse OA (das heißt, die Z-Richtung).
Die Bildanzeigetafel 40 und die Projektionslinse 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind so angeordnet, dass eine gegenseitige Interferenz vermieden wird. In der vorliegenden Beschreibung beinhaltet die Interferenz nicht nur eine räumliche Interferenz, bei der die Bildanzeigetafel 40 mit der Projektionslinse 30 kollidiert, sondern auch eine optische Interferenz. Wenn ein Intervall zwischen der Bildanzeigetafel 40 und der Projektionslinse 30 durch eine Winkeldifferenz der Platzierung teilweise verschmälert wird, können Moire-Streifen nur in einem Teil des Bilds beobachtet werden. Bei solchen Moire-Streifen besteht die Befürchtung, dass Grenzen zwischen benachbarten Ablenkelementen 30b in der Projektionslinse 30, die vorstehend beschrieben wurde, hervorgehoben werden können.
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Problematik ist es bevorzugt, dass das Intervall zwischen der Bildanzeigetafel 40 und der Projektionslinse 30 konstant gehalten wird. Insbesondere sind in der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Intervall zwischen der Bildanzeigetafel 40 und der Projektionslinse 30 konstant gehalten wird, die Bildanzeigetafel 40 und die Projektionslinse 30 parallel zueinander angeordnet.
Eine Form der Projektionslinse 30 ist an eine solche geneigte Platzierung angepasst. Nachstehend wird die Form der Projektionslinse 30 im Detail gemäß 8 und 9 beschrieben.
Wie in 8 dargestellt ist, sind auf der Einfallsseitenoberfläche 32 der Projektionslinse 30, die der Kondensorlinse 20 zugewandt ist, die mehreren Linsenteilflächen 33 als Komponenten der Ablenkelemente 30b in einem Zustand ausgebildet, in dem sie in Streifen unterteilt sind, um mit den Grenzen zwischen den benachbarten Ablenkelementen 30b übereinzustimmen. Eine Teilungsrichtung der Linsenteilflächen 33 auf der Einfallsseitenoberfläche 32 ist entlang der Kurze-Seite-Richtung SD beispielsweise um ungefähr 10 bis 25 Grad zur Y-Richtung geneigt. Daher ist im X-Z-Querschnitt eine Linsenteilfläche 33 über das Ablenkelement 30b und den Teilblock 30a ausgebildet. Jede Linsenteilfläche 33 ist so angeordnet, dass eine Komponente der Linsenteilfläche 33 in dem XZ - Querschnitt in der Normalenrichtung der Linsenteilfläche 33 mit der optischen Achse OA ausgerichtet ist und eine Komponente der Linsenteilfläche 33 in dem YZ-Querschnitt in der Normalenrichtung der Linsenteilfläche 33 die optische Achse OA schneidet. Daher ist die Einfallsseitenoberfläche 32 hauptsächlich so konfiguriert, dass sie die Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichts in dem Y-Z-Querschnitt ablenkt.
Andererseits, wie in 9 dargestellt ist, sind auf der Emissionsseitenoberfläche 34 der Projektionslinse 30, die der Bildanzeigetafel 40 zugewandt ist, die mehreren Linsenteilflächen 35 als Komponenten der Ablenkelemente 30b in einem Zustand ausgebildet, in dem sie in Streifen unterteilt sind, um mit den Grenzen zwischen den benachbarten Ablenkelementen 30b übereinzustimmen. Die Teilungsrichtung der Linsenteilflächen 35 in der Emissionsseitenoberfläche 34 ist mit der Lange-Seite-Richtung LD (das heißt, der X-Richtung) ausgerichtet. Daher ist in dem Y-Z-Querschnitt eine Linsenteilfläche 35 über das Ablenkelement 30b und den Teilblock 30a gebildet. Jede Linsenteilfläche 35 ist so angeordnet, dass eine Komponente der Linsenteilfläche 35 in dem Y-Z-Querschnitt in der Normalenrichtung der Linsenteilfläche 35 mit der optischen Achse OA ausgerichtet ist und eine Komponente der Linsenteilfläche 35 in dem X-Z-Querschnitt in der Normalenrichtung der Linsenteilfläche 35 die optische Achse OA schneidet. Daher ist die Emissionsseitenoberfläche 34 hauptsächlich so konfiguriert, dass sie die Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichts in dem X-Z-Querschnitt ablenkt.
Zuerst wird jede Linsenteilfläche 35 auf der Emissionsseitenoberfläche 34 beschrieben. Die Emissionsseitenoberfläche 34 hat im Wesentlichen die gleiche Form für jeden der Teilblöcke 30a, die gemäß der Anzahl der entsprechend der X-Richtung ausgerichteten Lichtemissionsvorrichtungen 12 in fünf Teile unterteilt sind.
Wenn in diesem Beispiel die Aufmerksamkeit auf einen Teilblock 30a gerichtet wird, werden mehrere Näherungsebenen 35a und mehrere anisotrope Ablenkungsebenen 35b als die Linsenteilflächen 35 bereitgestellt. Die jeweiligen Näherungsebenen 35a und die jeweiligen anisotropen Ablenkungsebenen 35b sind als ein Teilbereich ausgebildet, der mit einer vorbestimmten Teilungsbreite Wa unterteilt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die vorbestimmte Teilungsbreite Wa so festgelegt, dass sie im Wesentlichen konstant ist.
Die Näherungsebenen 35a sind basierend auf einer virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Svb gebildet, die als eine virtuelle Linsenoberfläche in der Projektionslinse 30 definiert ist. In diesem Beispiel hat die virtuelle, konvexe, gekrümmte Oberfläche Svb eine glatte zylindrische Oberflächenform, die in einer konvexen Form gekrümmt ist, die in Richtung der Seite der Bildanzeigetafel 40 im X-Z-Querschnitt konvex ist. Die Näherungsebenen 35a sind in einer planaren Form als eine angenäherte Ebene ausgebildet, die durch lineare Interpolation mehrerer Koordinaten erhalten wird, die von der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Svb extrahiert werden. Insbesondere werden in der vorliegenden Ausführungsform als die mehreren Koordinaten Endkoordinaten Ce der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberflächen Svb an Enden der Teilbereiche angenommen und ein Gradient der Näherungsebenen 35a wird durch lineare Interpolation zwischen den Endkoordinaten Ce definiert. Die virtuelle, konvexe, gekrümmte Oberfläche Svb erscheint auf der Emissionsseitenoberfläche 34 in einem Zustand, in dem sie durch teilweise Annäherung planar ist.
Die anisotropen Ablenkungsebenen 35b sind zwischen den Näherungsebenen 35a angeordnet. Die anisotropen Ablenkungsebenen 35b sind basierend auf einer virtuellen, geneigten Oberfläche Ssb gebildet, die als eine virtuelle Linsenebene in der Projektionslinse 30 definiert ist. Die virtuelle, geneigte Oberfläche Ssb ist durch mehrere planare, geneigte Oberflächen Ssp konfiguriert, deren Gradienten sich an einer Position entsprechend einem Oberflächenscheitelpunkt der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Svb im X-Z-Querschnitt umkehren, und der Gradient jeder planaren geneigten Oberfläche Ssp ist so festgelegt, dass er ein Gradient in einer Richtung entgegengesetzt zu der des Gradienten eines entsprechenden Teils der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Svb ist. Wenn ein Teil der virtuellen, geneigten Oberfläche Ssb extrahiert wird, erscheint die anisotrope Ablenkungsebene 35b auf der Emissionsseitenoberfläche 34.
Insbesondere sind in der vorliegenden Ausführungsform sechs Linsenteilflächen 35 für einen Teilblock 30a festgelegt. Die sechs Linsenteilflächen 35 sind in der Reihenfolge Näherungsebene 35a, anisotrope Ablenkebene 35b, Näherungsebene 35a, Näherungsebene 35a, anisotrope Ablenkebene 35b und Näherungsebene 35a angeordnet und eine Grenze zwischen den benachbarte Näherungsebenen 35a entspricht einem Oberflächenscheitelpunkt der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Svb. Da der Gradient für jede der Linsenteilflächen 35 auf den umgekehrten Gradienten gewechselt wird, bleibt die Projektionslinse 30 selbst dann, wenn die Grenze zwischen den Linsenteilflächen 35 ohne eine Stufe miteinander verbunden ist, im Wesentlichen plattenförmig.
Als nächstes wird jede Linsenteilfläche 33 auf der Einfallsseitenoberfläche 32 beschrieben. Wie in 8 dargestellt ist, ist die Einfallsseitenoberfläche 32 für jeden der Teilblöcke 30a mit einer anderen Form konfiguriert, die gemäß der Anzahl der entsprechend der in der X-Richtung ausgerichteten Lichtemissionsvorrichtungen 12 in drei Teile unterteilt sind.
Wenn in diesem Beispiel die Aufmerksamkeit auf einen Teilblock 30a gerichtet wird, sind wie bei der Emissionsseitenoberfläche 34 mehrere Näherungsebenen 33a und mehrere anisotrope Ablenkungsebenen 33b als die Linsenteilflächen 33 vorgesehen. Die jeweiligen Näherungsebenen 33a und die jeweiligen anisotropen Ablenkungsebenen 33b sind als ein Teilbereich ausgebildet, der mit einer vorbestimmten Teilungsbreite Wa unterteilt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die vorbestimmte Teilungsbreite Wa so festgelegt, dass sie im Wesentlichen konstant ist.
Die Näherungsebenen 33a sind basierend auf einer virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva gebildet, die als eine virtuelle Linsenoberfläche in der Projektionslinse 30 definiert ist. In diesem Beispiel hat die virtuelle, konvexe, gekrümmte Oberfläche Sva eine gleichmäßige, zylindrische Oberflächenform, die in einer konvexen Form gekrümmt ist, die in Richtung der Seite der Kondensorlinse 20 im Y-Z-Querschnitt konvex ist. Die Näherungsebenen 33a sind in einer ebenen Form als eine angenäherte Ebene ausgebildet, die durch lineare Interpolation mehrerer Koordinaten erhalten wird, die von der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva extrahiert werden. Insbesondere werden in der vorliegenden Ausführungsform als die mehreren Koordinaten Endkoordinaten Ce der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberflächen Sva an Enden der Teilbereiche angenommen und ein Gradient der Näherungsebenen 33a wird durch lineare Interpolation zwischen den Endkoordinaten Ce definiert. Die virtuelle, konvexe, gekrümmte Oberfläche Sva erscheint auf der Einfallsseitenoberfläche 32 in einem Zustand, in dem sie durch teilweise Annäherung planar ist. Es ist zu beachten, dass die Endkoordinaten Ce in einem Teil von 9 gezeigt sind in 8 weggelassen sind.
Die anisotropen Ablenkungsebenen 33b sind zwischen den Näherungsebenen 33a angeordnet. Die anisotropen Ablenkungsebenen 33b sind basierend auf einer virtuellen, geneigten Oberfläche Ssa gebildet, die als eine virtuelle Linsenebene in der Projektionslinse 30 definiert ist. Die virtuelle, geneigte Oberfläche Ssa ist durch mehrere planare, geneigte Oberflächen Ssp konfiguriert, deren Gradient an einer Position entsprechend einem Oberflächenscheitelpunkt der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva in dem Y-Z-Querschnitt umkehrt, und der Gradient jeder planaren geneigten Oberfläche Ssp ist festgelegt um ein Gradient in einer Richtung entgegengesetzt zu der des Gradienten eines entsprechenden Teils der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva zu sein. Ein Teil der virtuellen, geneigten Oberfläche Ssa wird extrahiert und erscheint auf der Emissionsseitenoberfläche 34.
Insbesondere sind in der vorliegenden Ausführungsform sechs Linsenteilflächen 33 für einen Teilblock 30a festgelegt. Die sechs Linsenteilflächen 33 sind in der Reihenfolge Näherungsebene 33a, anisotrope Ablenkebene 33b, Näherungsebene 33a, Näherungsebene 33a, anisotrope Ablenkebene 33b und Näherungsebene 33a angeordnet und einer Grenze zwischen den benachbarten Näherungsebenen 33a entspricht einem Oberflächenscheitelpunkt der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva. Da der Gradient für jede der Linsenteilflächen 33 auf den umgekehrten Gradienten gewechselt wird, behält die Projektionslinse 30 selbst dann, wenn die Grenze zwischen den Linsenteilflächen 33 ohne eine Stufe miteinander verbunden ist, im Wesentlichen eine Plattenform.
In diesem Beispiel ist in der Einfallsseitenoberfläche 20a anders als bei der Emissionsseitenoberfläche 20b der Gradient der Näherungsebene 33a für jeden Teilblock 30a unterschiedlich. Im Detail ist der Krümmungsradius Rv der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva als Basis in jedem der Teilblöcke 30a unterschiedlich. Daher ist der Gradient der Näherungsebene 33a für jeden der Teilblöcke 30a unterschiedlich.
Insbesondere ändert sich in der vorliegenden Ausführungsform der Krümmungsradius Rv der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva jedes Teilblocks 30a derart, um kleiner zu werden, zwischen einer Kurzer-Abstand-Seite der geneigten Projektionslinse 30, wo ein Abstand von der Beleuchtungslichtquelleneinheit klein ist, und einer Langer-Abstand-Seite der geneigten Projektionslinse 30, wo der Abstand von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 ein großer Abstand ist. Insbesondere wird, wenn angenommen wird, dass der Krümmungsradius ausgehend von dem Teilblock 30a auf der Kurzer-Abstand-Seite in der Reihenfolge Rv1, Rv2 und Rv3 festgelegt ist, Rv1 <Rv2 <Rv3 erfüllt. Daher ist der Gradient der angenäherten Ebene 33a in dem Teilblock 30a auf der Langer-Abstand-Seite relativ groß im Vergleich zu dem Gradienten auf der Kurzer-Abstand-Seite.
Der Gradient der anisotropen Ablenkebene 33b ist so festgelegt, dass er in jedem Teilblock 30a im Wesentlichen gleich ist.
Für jeden Teilblock 30a in dem Y-Z-Querschnitt ist ein Abschnitt auf der Näherungsebene 33a entsprechend dem Oberflächenscheitelpunkt der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva im Wesentlichen nach einer geraden Linie SL ausgerichtet, die sich entlang der optischen Achse OA in Richtung der Seite der Projektionslinse 30 von dem Oberflächenscheitelpunkt 23a der entsprechenden Lichtkondensoroberfläche 23 in der Kondensorlinse 20 erstreckt. Mit der vorstehenden Korrespondenzbeziehung ist eine Beleuchtungseinheit IU durch eine Lichtemissionsvorrichtung 12, ein konvexes Linsenelement 22 und einen Teilblock 30a, die einander entsprechen, konfiguriert (vergleiche auch 3 und 4). Die Beleuchtungslichtquelleneinheit 10, die Kondensorlinse 20 und die Projektionslinse 30 in der vorliegenden Ausführungsform können als eine Anordnung solcher Beleuchtungseinheiten IU verstanden werden.
Das Beleuchtungslicht von der Lichtkondensoroberfläche 23, die näher an der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 als die Projektionslinse 30 angeordnet ist, trifft auf jede der Linsenteilflächen 33 auf. Von dem einfallenden Beleuchtungslicht wird die Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichts, das auf die Näherungsebene 33a auftrifft, abgelenkt, um sich der entsprechenden geraden Linie SL zu nähern. In diesem Beispiel entspricht der Betrag der Ablenkung, um den das Beleuchtungslicht abgelenkt wird, dem Gradient jeder Näherungsebene 33a in Bezug auf die radiale Richtung DD.
In der vorliegenden Ausführungsform kann ein zusammengesetzter Brennpunkt der Kondensorlinse 20 und der Projektionslinse 30 gemäß dem Krümmungsradius der Lichtkondensoroberfläche 23 der Kondensorlinse 20 und dem Krümmungsradius Rv der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberflächen Sva und Svb definiert werden, die die Basis der Näherungsebenen 33a und 35a der Projektionslinse 30 bilden. Da die Position des zusammengesetzten Brennpunkts und die Position der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 so festgelegt sind, dass sie einander nahe kommen, werden die Beleuchtungslichtstrahlen, die durch die verschiedenen Näherungsebenen 33a gebrochen werden, abgelenkt, so dass die Komponenten in der Ausbreitungsrichtung im YZ-Querschnitt einander nahe kommen. Zusätzlich werden die Beleuchtungslichter, die durch die verschiedenen Näherungsebenen 35a gebrochen werden, abgelenkt, so dass die Komponenten in der Ausbreitungsrichtung in dem X-Z-Querschnitt einander nahe kommen. Daher werden die Beleuchtungslichtstrahlen, die durch die verschiedenen Ablenkungselemente 30b gebrochen werden, stärker kollimiert als das Beleuchtungslicht, bevor es auf die Projektionslinse 30 auftrifft.
Detaillierter kann ein zusammengesetzter Brennpunkt des konvexen Linsenelements 22 und des Teilblocks 30a gemäß dem Krümmungsradius der Lichtkondensoroberfläche 23 in jeder Beleuchtungseinheit IU und dem Krümmungsradius Rv der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberflächen Sva und Svb definiert werden, die die Basis der Näherungsebenen 33a und 35a in dem Teilblock 30a bilden. Die Position des zusammengesetzten Brennpunkts ist für jede Beleuchtungseinheit IU definiert. Da die Position des zusammengesetzten Brennpunkts und die Position der entsprechenden lichtemittierenden Vorrichtung 12 so festgelegt sind, dass sie einander nahe kommen, werden die von den verschiedenen Näherungsebenen 33a gebrochenen Beleuchtungslichter in demselben Teilblock 30a abgelenkt, so dass die Komponenten in Ausbreitungsrichtung im Y-Z-Querschnitt sich einander nahe kommen. Zusätzlich werden in dem gleichen Teilblock 30a die von den verschiedenen Näherungsebenen 35a gebrochenen Beleuchtungslichter abgelenkt, so dass die Komponenten in der Ausbreitungsrichtung in dem X-Z-Querschnitt einander nahe kommen.
Mit der geneigten Platzierung der Projektionslinse 30 ist ein Abstand zwischen dem Teilblock 30a und der Lichtemissionsvorrichtung 12 im Y-Z-Querschnitt in jeder der Beleuchtungseinheiten IU unterschiedlich. Der Krümmungsradius Rv der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva, die die Basis der Näherungsebene 33a ist, wird so festgelegt, dass er für jeden Teilblock 30a entsprechend dem vorstehenden Abstand unterschiedlich ist, wodurch die Position des zusammengesetzten Brennpunkts und die Position der entsprechenden Lichtemissionsvorrichtung 12 so festgelegt werden kann, dass sie einander näher kommen.
Andererseits lenkt die anisotrope Ablenkebene 35b, die benachbart zu den Näherungsebenen 33a und 35a angeordnet ist, das Beleuchtungslicht in einer Richtung, die sich von der der separierten Näherungsebenen 33a und 35a unterscheidet, durch Brechung ab. Als ein Ergebnis wird ein Teil des Beleuchtungslichts mit dem Beleuchtungslicht gemischt, indem einem Teil des Beleuchtungslichts, das auf die Projektionslinse 30 einfällt, erlaubt wird, durch die Näherungsebenen 33a und 35a aufgrund der Brechung durch die anisotropen Ablenkungsebenen 33b und 35b gebrochen zu werden. Daher wird verhindert, dass das von der Anzeigeoberfläche 44 der Bildanzeigetafel 40 emittierte Anzeigelicht in der Emissionsspitzenrichtung PD2 konzentriert und emittiert wird.
Die Funktion jedes Ablenkelements 30b wird durch die Kombination von streifenförmigen Linsenteilflächen 33 und 35 ausgeübt, die sich im Wesentlichen senkrecht zueinander auf beiden Oberflächen 32 und 34 der Projektionslinse 30 erstrecken. Insbesondere können eine Basisrichtung und der Betrag der Ablenkung der des Beleuchtungslichts für jedes Ablenkelement 30b gemäß dem Gradienten in dem Y-Z-Querschnitt der Linsenteilfläche 33 auf der Einfallsseitenoberfläche 32 und dem Gradienten in dem X- Z-Querschnitt der Linsenteilfläche 35 auf der Emissionsseitenoberfläche 34 bestimmt werden. Der Betrag der Ablenkung kann beispielsweise durch eine Winkeldifferenz zwischen dem Einfallswinkel des Beleuchtungslichts auf zu einem Ablenkelement 30b und dem Emissionswinkel ausgedrückt werden.
Bei einer solchen Projektionslinse 30 ändert sich ein Durchschnittswert der Ablenkungsbeträge der Ablenkelemente 30b, die jeden Teilblock 30a bilden, fortlaufend von der Kurzer-Abstand-Seite zu der Langer-Abstand-Seite hin. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform der Durchschnittswert der Ablenkungsbeträge der jeweiligen Ablenkelemente 30b, die den Teilblock 30a bilden, auf der Langer-Abstand-Seite größer.
Mit anderen Worten unterscheiden sich der Durchschnittswert der Ablenkungsbeträge der Ablenkungselemente 30b, die auf der Kurzer-Abstand-Seite der Projektionslinse 30 angeordnet sind, und der Durchschnittswert der Ablenkungsbeträge der Ablenkungselemente 30b, die auf der Langer-Abstand-Seite angeordnet sind, voneinander. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform der Durchschnittswert der Ablenkungsbeträge der Ablenkungselemente 30b, die auf der Langer-Abstand-Seite angeordnet sind, größer als der Durchschnittswert der Ablenkungsbeträge der Ablenkungselemente 30b, die auf der Kurzer-Abstand-Seite angeordnet sind.
(Betrieb und Wirkungen)
Der Betrieb und die Wirkungen der ersten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben wurde, werden nachfolgend beschrieben.
Gemäß der ersten Ausführungsform weicht in der Bildanzeigetafel 40 die Normale ND der Anzeigeoberfläche 44 von der optischen Achse OA ab. Zusätzlich ist die Projektionslinse 30 geneigt, um die radiale Richtung DD mit der geneigten Bildanzeigetafel 40 auszurichten. Gemäß der Neigung von sowohl der Projektionslinse 30 als auch der Bildanzeigetafel 40, da es keine Winkeldifferenz der Platzierung gibt, ist eine Interferenz zwischen der Projektionslinse 30 und der Bildanzeigetafel 40 eingeschränkt, und es beschränkt bzw. verhindert werden, dass ein toter Raum zwischen der Projektionslinse 30 und der Bildanzeigetafel 40 auftritt. Daher kann die HUD-Vorrichtung 100, die eine gute Montierbarkeit an das Fahrzeug 1 aufweist, das das bewegliche Objekt darstellt, und eine Zunahme der Größe der HUD-Vorrichtung 100 beschränken kann, bereitgestellt werden.
Ferner sind gemäß der ersten Ausführungsform die Bildanzeigetafel 40 und die Projektionslinse 30 parallel zueinander angeordnet. Mit dieser Konfiguration kann ein Abstand zwischen der Projektionslinse 30 und der Bildanzeigetafel 40 minimiert werden, während die Interferenz zwischen der Projektionslinse 30 und der Bildanzeigetafel 40 beschränkt wird.
Gemäß der ersten Ausführungsform hat die Kondensorlinse 20, die zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 und der Projektionslinse 30 angeordnet ist, die Lichtkondensoroberfläche 23, die in der konvexen Form gekrümmt ist, die zu der Projektionslinsenseite 30 vorsteht. Wenn daher die Projektionslinse 30 gemäß der Bildanzeigetafel 40 geneigt wird, verläuft ein Ende der Projektionslinse 30, das der Seite der Kondensorlinse 20 näher kommt, um einen seitlichen Raum der Lichtkondensoroberfläche 23 entlang der Krümmung der Kondensoroberfläche 23. Aus diesem Grund kann eine Zunahme des Abstands von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 zu der Spitze der Bildanzeigetafel 40 eingeschränkt werden, während die Kondensorwirkung durch die Kondensorlinse 20 erlangt wird und die Interferenz zwischen der Projektionslinse 30 und der Kondensorlinse 20 vermieden wird. Daher kann die HUD-Vorrichtung 100 mit guter Montierbarkeit an das Fahrzeug 1 die in der Lage ist, eine Zunahme der Größe der HUD-Vorrichtung 100 zu beschränken, bereitgestellt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet die Projektionslinse 30 die mehreren Ablenkelemente 30b, die entlang der radialen Richtung DD zueinander ausgerichtet sind und die Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichts ablenken. Die Projektionslinse 30 ist durch die Anordnung der Ablenkelemente 30b in einer Plattenform ausgebildet, wodurch nicht nur eine Zunahme der Größe der HUD-Vorrichtung 100 beschränkt werden kann, sondern auch eine angemessene Beleuchtung an jedem Abschnitt der geneigten Bildanzeigetafel 40 durch die Ablenkwirkung jedes Ablenkelements 30b realisiert werden kann.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind der Durchschnittswert der Ablenkungsbeträge der Ablenkungselemente 30b, die auf der Kurzer-Abstand-Seite der Projektionslinse 30 angeordnet sind, und der Durchschnittswert der Ablenkungsbeträge der Ablenkungselemente 30b, die auf der Langer-Abstand-Seite angeordnet sind, verschieden. Selbst wenn die Abstände von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 an den jeweiligen Positionen der Projektionslinse 30 unterschiedlich sind, werden die unterschiedlichen Ablenkungsbeträge so festgelegt, dass die angemessene Beleuchtung gemäß den Abständen von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 auf den jeweiligen Abschnitten der geneigten Bildanzeigetafel 40 realisiert werden kann.
Zusätzlich ändert sich gemäß der ersten Ausführungsform der Durchschnittswert der Ablenkungsbeträge der Ablenkelemente 30b, die jeden Teilblock 30a bilden, fortlaufend von der Kurzer-Abstand-Seite zu der Langer-Abstand-Seite hin. Mit der vorstehenden Konfiguration unterliegt das Beleuchtungslicht entsprechend jeder Lichtemissionsvorrichtung 12 einer Ablenkwirkung, die abhängig von dem Abstand von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 einen unterschiedlichen Grad aufweist. Selbst wenn die Abstände von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 an den jeweiligen Positionen der Projektionslinse 30 unterschiedlich sind, kann daher die bevorzugte Beleuchtung für die geneigte Bildanzeigetafel 40 realisiert werden.
Ferner beinhaltet gemäß der ersten Ausführungsform die Projektionslinse 30 die mehreren Näherungsebenen 33a oder 35a, die in der planaren Form durch teilweise Annäherung an die virtuelle, konvexe, gekrümmte Oberfläche Sva oder Svb als eine Komponente des Ablenkelements 30b ausgebildet sind. Obwohl jede Näherungsebene 33a oder 35a planar ist, wird, da die Näherungsebene 33a oder 35a auf der gemeinsamen virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva oder Svb basiert, die Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichts, das auf die unterschiedlichen Näherungsebenen 33a oder 35a einfällt, mit dem Betrag der Ablenkung entsprechend der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva oder Svb reflektiert. Daher kann im Wesentlichen die gleiche Wirkung wie die Lichtkondensationswirkung zwischen den jeweiligen Beleuchtungslichtern auftreten. Daher kann eine Beschränkung einer Zunahme der Größe der HUD-Vorrichtung 100 und eine geeignete Beleuchtung für die geneigte Bildanzeigetafel 40 einfach durch Ausbilden der Projektionslinse 30 realisiert werden.
Ferner projiziert gemäß der ersten Ausführungsform die Bildprojektionseinheit 19, die die Bildanzeigetafel 40 aufweist, in der die Normale ND der Anzeigeoberfläche 44 die optische Achse OA schneidet, das Anzeigelicht auf die Lichtführungseinheit 50. Gemäß der Bildprojektionseinheit 19, die, wie vorstehend beschrieben ist, konfiguriert ist, wird, selbst wenn ein externes Licht wie Sonnenlicht auf die Bildanzeigetafel 40 in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen des Anzeigelichts durch die Lichtführungseinheit 50 trifft, beschränkt, dass das externe Licht auf der Anzeigeoberfläche 44 reflektiert und visuell zusammen mit dem Anzeigelicht erkannt wird. Daher ist die Bildprojektionseinheit 19 besonders zur Verwendung in der HUD-Vorrichtung 100 geeignet.
Zusätzlich ist die Projektionslinse 30 geneigt, um die radiale Richtung DD mit der geneigten Bildanzeigetafel 40 auszurichten. Gemäß der Neigung von sowohl der Projektionslinse 30 als auch der Bildanzeigetafel 40 ist, da es keine Winkeldifferenz der Platzierung gibt, eine Interferenz zwischen der Projektionslinse 30 und der Bildanzeigetafel 40 eingeschränkt, und es kann verhindert werden, dass ein toter Raum zwischen der Projektionslinse 30 und der Bildanzeigetafel 40 auftritt. Da eine Zunahme der Größe der Bildprojektionseinheit 19 beschränkt werden kann, kann daher die Montierbarkeit der HUD-Vorrichtung 100 an das Fahrzeug 1 verbessert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Wie in 10 bis 13 illustriert ist, ist eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Modifikation der ersten Ausführungsform. Es erfolgt eine Beschreibung der zweiten Ausführungsform mit Konzentration auf die Punkte, die sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden.
In einer Beleuchtungslichtquelleneinheit 210 gemäß der zweiten Ausführungsform sind, wie in 10 und 11 dargestellt ist, mehrere Lichtemissionsvorrichtungen 12 in einem Gittermuster mit einer Richtung auf einer Montageoberfläche 11a als Anordnungsrichtung angeordnet. In der Ausrichtungsrichtung beträgt die Anzahl der ausgerichteten Lichtemissionseinrichtungen 12 zum Beispiel 1 × 3, das heißt, insgesamt drei.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Normale der planaren Montageoberfläche 11a der Lichtquellenleiterplatte 11 als eine Z-Richtung definiert. Von den Richtungen entlang der Montageoberfläche 11a ist eine Richtung, in der die Anzahl der ausgerichteten Lichtemissionsvorrichtungen groß ist, das heißt, die Richtung zum Ausrichten von drei Lichtemissionsvorrichtungen, als eine X-Richtung definiert und eine Richtung, in der die Anzahl der ausgerichteten Lichtemissionsvorrichtungen klein ist, das heißt, die Richtung zum Ausrichten einer Lichtemissionsvorrichtung (in der vorliegenden Ausführungsform eine Richtung, in der die Lichtemissionsvorrichtungen im Wesentlichen nicht ausgerichtet sind) ist als eine Y-Richtung definiert.
Wie in der ersten Ausführungsform sind die jeweiligen Lichtemissionsvorrichtungen 12 derart angeordnet, dass eine Lichtemissionsspitzenrichtung PD1 mit der Z-Richtung ausgerichtet ist. Wie in der ersten Ausführungsform ist eine optische Achse OA der Beleuchtungslichtquelleneinheit 210 als eine Achse definiert, die eine mittlere Lichtemissionsvorrichtung 12 passiert, die in der Mitte der Beleuchtungslichtquelleneinheit 210 angeordnet ist, und sich entlang der Z-Richtung erstreckt, das heißt, der Lichtemissionsspitzenrichtung PD1.
Wie in der ersten Ausführungsform sind in der Kondensorlinse 220 die konvexen Linsenelemente 22 der gleichen Anzahl wie die der Lichtemissionsvorrichtungen 12 vorgesehen. Mit anderen Worten sind insgesamt 1x3, also drei konvexe Linsenelemente 22, ausgerichtet.
In der Kondensorlinse 220 weist eine Einfallsseitenoberfläche 20a eine einzige Ebene ähnlich der der ersten Ausführungsform auf. Andererseits sind die Lichtkondensoroberflächen 223, die einzeln für die jeweiligen Konvexlinsenelemente 22 vorgesehen sind, auf einer Emissionsseitenoberfläche 20b der Kondensorlinse 220 ausgerichtet.
Die jeweiligen Lichtkondensoroberflächen 223 sind wie in der ersten Ausführungsform ausgerichtet und angeordnet, aber eine detaillierte Form der Kondensoroberflächen 223 unterscheidet sich von jener der ersten Ausführungsform. Insbesondere sind die jeweiligen Lichtkondensoroberflächen 223 anamorphotische Oberflächen, die sich in dem Krümmungsradius in der X-Richtung und dem Krümmungsradius in der Y-Richtung voneinander unterscheiden. In der vorliegenden Ausführungsform ist an dem Oberflächenscheitelpunkt 23a jeder Lichtkondensoroberfläche 223 und in der Nähe des Oberflächenscheitelpunkts 23a der Krümmungsradius in der X-Richtung kleiner als der Krümmungsradius in der Y-Richtung. In diesem Beispiel bedeutet die Nähe des Oberflächenscheitelpunkts 23a in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise, dass ein Abstand von dem Oberflächenscheitelpunkt 23a ungefähr der halbe Wert des Durchmessers der Lichtkondensoroberfläche 223 ist.
Insbesondere ist in dem X-Z-Querschnitt jede Lichtkondensoroberfläche 223 in einer parabolischen Form ausgebildet (vgl. 11). Andererseits ist in dem Y-Z-Querschnitt jede Lichtkondensoroberfläche 223 in einer Bogenform (in der vorliegenden Ausführungsform insbesondere in einer halbkreisförmigen Form) ausgebildet (vgl. 10).
Wie in der ersten Ausführungsform ist die Projektionslinse 230 durch eine Linsenanordnung konfiguriert, in der mehrere Ablenkelemente 30b, die aus lichtdurchlässigem Kunstharz oder Glas oder dergleichen gefertigt sind, ausgerichtet und integral ausgebildet sind, und hat im Wesentlichen insgesamt eine plattenartige Form. Ferner können in der Projektionslinse 230 die Teilblöcke 30a ähnlich denen in der ersten Ausführungsform definiert werden. Insbesondere können gemäß der vorliegenden Ausführungsform insgesamt 1 × 3, das heißt, drei Teilblöcke 30a, die entsprechend der Anzahl der ausgerichteten Lichtemissionsvorrichtungen 12 in der X-Richtung geteilt sind, entlang der die Lichtemissionsvorrichtungen 12 ausgerichtet sind, definiert werden.
Wie in der ersten Ausführungsform ist die Bildanzeigetafel 40 so geneigt, dass die Lange-Seite-Richtung LD entlang der X-Richtung orthogonal zur optischen Achse OA ist und die Kurze-Seite-Richtung SD relativ zur optischen Achse OA in den tangentialen Richtungen TD zur Anzeigeoberfläche 44 geneigt ist. Die Projektionslinse 230 ist ebenfalls entsprechend der Bildanzeigetafel 40 geneigt. Wenn das Intervall zwischen der Bildanzeigetafel 40 und der Projektionslinse 230 konstant gehalten wird, sind die Bildanzeigetafel 40 und die Projektionslinse 230 parallel zueinander angeordnet. Ferner überlappen in der zweiten Ausführungsform die Kondensorlinse 220 und die Projektionslinse 230 einander teilweise in einer vertikalen Richtung senkrecht zu der optischen Achse OA (in der vorliegenden Ausführungsform Y-Richtung auf dem Y-Z-Querschnitt). Dies liegt daran, dass ein Ende der Projektionslinse 230 aufgrund der geneigten Platzierung der Projektionslinse 230 in einem seitlichen Raum der Lichtkondensoroberfläche 223 angeordnet ist.
In der zweiten Ausführungsform stimmt eine Form der Projektionslinse 230 nicht besonders mit der vorstehenden geneigten Platzierung überein. Nachstehend wird die Form der Projektionslinse 230 im Detail beschrieben.
Wie in 12 dargestellt ist, sind auf der Einfallsseitenoberfläche 32 der Projektionslinse 230 die mehreren Linsenteilflächen 33 als Komponenten der Ablenkelemente 30b in einem Zustand ausgebildet, in dem sie in Streifen unterteilt sind, um mit den Grenzen zwischen den benachbarten Ablenkelementen 30b übereinzustimmen. Eine Teilungsrichtung der Linsenteilflächen 33 auf der Einfallsseitenoberfläche 32 ist entlang der Kurze-Seite-Richtung SD beispielsweise um ungefähr 10 bis 25 Grad von der Y-Richtung geneigt. Daher ist im X-Z-Querschnitt eine Linsenteilfläche 33 über das Ablenkelement 30b und den Teilblock 30a ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind konvexe Teilflächen 233c, die in eine konvexe Fresnel-Linsenform unterteilt sind, als die Linsenteilflächen 33 vorgesehen. Die konvexen Teilflächen 233c sind basierend auf einer virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Svc gebildet, die als eine virtuelle Linsenoberfläche in der Projektionslinse 230 definiert ist. In diesem Beispiel hat die virtuelle, konvexe, gekrümmte Oberfläche Svc eine glatte zylindrische Oberflächenform, die in eine konvexe Form gekrümmt ist, die in Richtung der Kondensorlinse 220 im Y-Z-Querschnitt konvex ist. Daher ist die Einfallsseitenoberfläche 32 hauptsächlich so konfiguriert, dass sie die Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichts in dem Y-Z-Querschnitt ablenkt. Mit dem Vorsehen von Stufen in der Grenze zwischen den konvexe Teilflächen 233c bleibt die Projektionslinse 230 im Wesentlichen plattenförmig.
Wie in 13 dargestellt ist, ist, obwohl die Anzahl von Teilblöcken 30a auf der Emissionsseitenoberfläche 34 in der Projektionslinse 230 entsprechend der Anzahl der ausgerichteten Lichtemissionsvorrichtungen 12 reduziert ist, die Konfiguration in jedem Teilblock 30a die gleiche wie diejenige in der ersten Ausführungsform ist.
In jedem Teilblock 30a sind Abschnitte auf den konvexen Teilflächen 233c und Abschnitte auf den Näherungsebenen 35a entsprechend den Oberflächenscheitelpunkten der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberflächen Svc und Svb im Wesentlichen mit der geraden Linie SL ausgerichtet, die sich entlang der optischen Achse OA zur Seite der Projektionslinse 230 von den Oberflächenscheitelpunkten 23a der entsprechenden Lichtkondensoroberflächen 223 in der Kondensorlinse 220 erstreckt.
Da in der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform die Projektionslinse 230 so geneigt ist, dass die radiale Richtung DD mit der tangentialen Richtung TD der Anzeigeoberfläche 44 ausgerichtet ist, können Betrieb und Wirkungen gemäß der ersten Ausführungsform erlangt werden.
Da weiterhin gemäß der zweiten Ausführungsform die Kondensorlinse 220 und die Projektionslinse 230 einander in der vertikalen Richtung senkrecht zu der optischen Achse OA teilweise überlappen, kann ein toter Raum zwischen der Kondensorlinse 220 und der Projektionslinse 230 reduziert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Wie in 14 und 15 dargestellt ist, ist eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Modifikation der ersten Ausführungsform. Es erfolgt eine Beschreibung der dritten Ausführungsform mit Konzentration auf die Punkte, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Ähnlich zu der ersten Ausführungsform ist eine Projektionslinse 330 gemäß der dritten Ausführungsform mit einer geneigten Platzierung ausgerichtet. Nachstehend wird die Form der Projektionslinse 330 im Detail beschrieben.
Auf einer Einfallsseitenoberfläche 32 der Projektionslinse 330, die einer Kondensorlinse 20 zugewandt ist, sind mehrere Linsenteilflächen als Komponenten der Ablenkelemente 30b in einem Zustand ausgebildet, in dem sie in Streifen unterteilt sind, um mit den Grenzen zwischen den benachbarten Ablenkelementen 30b übereinzustimmen. Wie in der ersten Ausführungsform erstreckt sich eine Teilungsrichtung der Linsenteilflächen 33 auf der Einfallsseitenoberfläche 32 entlang einer Kurze-Seite-Richtung SD, die beispielsweise um etwa 10 bis 25 Grad zu einer Y-Richtung geneigt ist. Jede Linsenteilfläche 33 ist so angeordnet, dass sich die Komponente einer Normalen der Linsenteilfläche 33 in einem Y-X-Querschnitt entlang einer optischen Achse OA erstreckt. Die Einfallsseitenoberfläche 32 ist hauptsächlich so konfiguriert, dass sie die Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichts in dem Y-Z-Querschnitt ablenkt.
Andererseits sind auf einer Emissionsseitenoberfläche 34 der Projektionslinse 330, die einer Bildanzeigetafel 40 zugewandt ist, mehrere Linsenteilflächen 35 als Komponenten der Ablenkelemente 30b in einem Zustand ausgebildet, in dem sie in Streifen unterteilt sind, um mit den Grenzen zwischen den Ablenkelementen 30b übereinzustimmen. Wie in der ersten Ausführungsform ist die Teilungsrichtung der Linsenteilflächen 35 in der Emissionsseitenoberfläche 34 mit der Lange-Seite-Richtung LD (das heißt, der X-Richtung) ausgerichtet. Jede Linsenteilfläche 35 ist so angeordnet, dass sich die Komponente der Normale der Linsenteilfläche 33 in dem X-Z-Querschnitt entlang der optischen Achse OA erstreckt. Die Emissionsseitenoberfläche 34 ist hauptsächlich so konfiguriert, dass sie die Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichts in dem X-Z-Querschnitt ablenkt.
In der Projektionslinse 330 gemäß der dritten Ausführungsform sind unter den Linsenteilflächen 33 und 35 die Näherungsebenen 33a und 35a gemäß der ersten Ausführungsform durch konvexe, gekrümmte Oberflächen 333d und 335d ersetzt, die in der konvexen Form gekrümmt sind.
Die konvexen, gekrümmten Oberflächen 333d und 335d sind basierend auf den virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberflächen Sva und Svb gebildet, die als die virtuellen Linsenoberflächen in der Projektionslinse 330 definiert sind. In diesem Beispiel sind die virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberflächen Sva und Svb die gleichen wie in der ersten Ausführungsform. Die konvexen, gekrümmten Oberflächen 333d und 335d nähern sich nicht den virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberflächen Sva und Svb an, sondern Teile von virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberflächen Sva und Svb werden so wie sie sind extrahiert und erscheinen auf der Einfallsseitenoberfläche 32 und der Emissionsseitenoberfläche 34.
Da die zwei Näherungsebenen 33a oder 35a in der ersten Ausführungsform durch eine konvexe, gekrümmte Oberfläche 333d oder 335d an den Positionen entsprechend den Oberflächenscheitelpunkten der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberflächen Sva und Svb ersetzt sind, ist die Teilungsbreite Wa das Doppelte der anderen Teilbereiche.
Der Krümmungsradius Rv der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Svb auf der Emissionsseitenoberfläche 34 ist so festgelegt, dass er unter den Teilblöcken 30a im Wesentlichen gleich ist. Daher hat die Emissionsseitenoberfläche 34 im Wesentlichen die gleiche Form für jeden der Teilblöcke 30a, die gemäß der Anzahl ausgerichteter Lichtemissionsvorrichtungen 12 entsprechend der X-Richtung in fünf Teile unterteilt sind.
Andererseits ist die Einfallsseitenoberfläche 32 mit einer unterschiedlichen Form für jeden der Teilblöcke 30a konfiguriert, die in drei Teile gemäß der Anzahl ausgerichteter Lichtemissionsvorrichtungen 12 entsprechend der X-Richtung unterteilt sind. Im Detail ist der Krümmungsradius Rv der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva auf der Einfallsseitenoberfläche 32 unter den Teilblöcken 30a unterschiedlich. Insbesondere ändert sich in der vorliegenden Ausführungsform der Krümmungsradius Rv der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva jedes Teilblocks 30a Schritt für Schritt, um kleiner zu werden, zwischen einer Kurzer-Abstand-Seite der geneigten Projektionslinse 330, bei der ein Abstand von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 kurz ist, und einer Langer-Abstand-Seite der geneigten Projektionslinse 330, bei der Abstand von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 ein großer Abstand ist. Mit anderen Worten variiert der Krümmungsradius jeder konvex gekrümmten Oberfläche 333d, um von der Kurzer-Abstand-Seite zu der Langer-Abstand-Seite schrittweise abzunehmen. Daher ist der Gradient der konvexen, gekrümmten Oberfläche 333d für jeden der Teilblöcke 30a unterschiedlich und der Gradient der konvexen, gekrümmten Oberfläche 333d in dem Teilblock 30a auf der Langer-Abstand-Seite ist relativ groß im Vergleich zu dem Gradienten auf der Kurzer-Abstand-Seite.
Wie in der ersten Ausführungsform ist der Gradient der anisotropen Ablenkebene 33b so festgelegt, dass er in jedem Teilblock 30a im Wesentlichen gleich ist.
Da in der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform die Projektionslinse 330 so geneigt ist, dass die radiale Richtung DD mit der tangentialen Richtung TD der Anzeigeoberfläche 44 ausgerichtet ist, können auf ähnliche Weise der Betrieb und die Wirkungen gemäß der ersten Ausführungsform erhalten werden.
Ferner beinhaltet gemäß der dritten Ausführungsform die Projektionslinse 30 die konvexen, gekrümmten Oberflächen 333d und 335d, die in der konvexen Form als Komponenten des Ablenkelements 30b gekrümmt sind. Da das Beleuchtungslicht, das auf die konvexen, gekrümmten Oberflächen 333d und 335d auftrifft, der Kondensorwirkung unterzogen wird, kann die Beschränkung einer Zunahme der Größe der HUD-Vorrichtung 100 und eine geeignete Beleuchtung für die geneigte Bildanzeigetafel 40 realisiert werden.
Gemäß der dritten Ausführungsform ändern sich die Krümmungsradien Rv1 bis Rv3 der konvexen, gekrümmten Oberflächen 333d fortlaufend von der Kurzer-Abstand-Seite zu der Langer-Abstand-Seite der Projektionslinse 330. Auf diese Weise wird jedes Beleuchtungslicht, das jede der konvexen, gekrümmten Oberflächen 333d passiert hat, der Kondensorwirkung unterzogen, die einen unterschiedlichen Grad abhängig von dem Abstand von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 hat. Selbst wenn die Abstände von der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 an den jeweiligen Positionen der Projektionslinse 330 unterschiedlich sind, kann daher die bevorzugte Beleuchtung für die geneigte Bildanzeigetafel 40 realisiert werden.
(Andere Ausführungsformen)
Vorstehend wurden mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die vorliegende Offenbarung soll jedoch nicht auf die Ausführungsformen beschränkt sein und verschiedene Ausführungsformen und Kombinationen davon können in einem Umfang angewendet werden, der nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweicht.
Insbesondere kann als eine Modifikation 1, wie in 16 gezeigt ist, die Lichtemissionsvorrichtung 12 in Bezug auf den Anordungsabstand (array pitch) der konvexen Linsenelemente 22 zu einer zentralen Seite der Beleuchtungslichtquelleneinheit 10 exzentrisch sein. In diesem Fall kann der Betrag der Exzentrizität jeder Lichtemissionsvorrichtung 12 asymmetrisch über die zentrale Lichtemissionsvorrichtung 12 festgelegt werden.
Als Modifikation 2 sind, anstatt den Durchschnittswert des Ablenkungsbetrags des Ablenkelements 30b, das sich auf der Kurzer-Abstand-Seite der Projektionslinse 30 befindet, von dem Durchschnittswert des Ablenkungsbetrags des Ablenkelements 30b, das sich auf der Langer-Abstand-Seite befindet, verschieden zu machen, oder in Kombination mit den verschiedenen Durchschnittswerten, wie in 17 gezeigt ist, die Lichtemissionsvorrichtungen 12 nicht in einer geraden Linie ausgerichtet, sondern können mit der Position des zusammengesetzten Brennpunkts der konvexen Linsenelemente 22 und der Teilblöcke 30a ausgerichtet sein. In einem Beispiel von 17 ist die Lichtquellenleiterplatte 11 durch ein flexibles Substrat mit einer Montageoberfläche 11a mit einer wellig verzogenen, gekrümmten Oberfläche konfiguriert, und die mehreren Lichtemissionsvorrichtungen 12 sind in einer wellig verzogenen Form angeordnet. Daher können die Lichtemissionsvorrichtungen 12 in Bezug auf das Zentrum asymmetrisch angeordnet sein.
Als eine Modifikation 3, wie sie in 18 dargestellt ist, kann eine Kondensorlinse 20 nicht vorgesehen sein.
Als eine Modifikation 4 der ersten und dritten Ausführungsform, wie in 18 gezeigt ist, nimmt der Krümmungsradius Rv der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva jedes Teilblocks 30a von der Kurzer-Abstand-Seite zu der Langer-Abstand-Seite fortlaufend zu. Wenn in einem Beispiel von 18 angenommen wird, dass der Krümmungsradius von dem Teilblock 30a auf der Kurzer-Abstand-Seite in der Reihenfolge Rv1, Rv2 und Rv3 festgelegt ist, ist Rv1> Rv2> Rv3 erfüllt. Eine Größenbeziehung der Krümmungsradien Rv auf der der Kurzer-Abstand-Seite und der Langer-Abstand-Seite kann in Abhängigkeit von Konstruktionsbedingungen, wie zum Beispiel Vorhandensein oder Fehlen der Kondensorlinse 20, und einer Brennweite und Platzierung der Kondensorlinse 20 geändert werden.
Als eine Modifikation 5 kann die Teilungsbreite so festgelegt werden, dass der Durchhangbetrag der jeweiligen Linsenteilflächen 33 und 35 im Wesentlichen konstant bleibt. Ferner kann die Anzahl der Linsenteilflächen 33 und 35 auf jeder der Oberflächen 32 und 34 oder die Anzahl der angeordneten Ablenkelemente 30b beliebig festgelegt werden.
Als eine Modifikation 6 kann, anstatt den Durchschnittswert des Ablenkungsbetrags des Ablenkungselements 30b, das auf der Kurzer-Abstand-Seite der Projektionslinse 30 angeordnet ist, von dem Durchschnittswert des Ablenkungsbetrags des Ablenkungselements 30b, der auf der Langer-Abstand-Seite angeordnet ist, verschieden zu machen, oder in Kombination mit den verschiedenen Durchschnittswerten, eine Richtung von dem Oberflächenscheitelpunkt der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva zu dem Krümmungsmittelpunkt zwischen der Kurzer-Abstand-Seite und der Langer-Abstand-Seite unterschiedlich sein.
Solange die Näherungsebene 33a in einer planaren Form durch teilweise Annäherung an die virtuelle, konvexe, gekrümmte Oberfläche Sva gebildet ist, kann in der Modifikation 7 der ersten Ausführungsform die Näherungsebene 33 beispielsweise durch Extrahieren einer tangentialen Ebene der virtuellen, konvexen, gekrümmten Oberfläche Sva in einem Mittelpunkt des Teilbereichs gebildet werden.
Als eine Modifikation 8 kann die Lichtkondensoroberfläche 23 in einer Kugelform ausgebildet sein.
Als eine Modifikation 9 kann die Projektionslinse 30 eine Form aufweisen, in der die Formen der Einfallseitenfläche 32 und der Emissionsseitenoberfläche 34 miteinander vertauscht sind.
Als eine Modifikation 10 kann die Projektionslinse 30 eine leichte Winkeldifferenz zur Bildanzeigetafel 40 haben, solange die Projektionslinse 30 so geneigt ist, dass die radiale Richtung DD mit der tangentialen Richtung TD der Anzeigeoberfläche 44 ausgerichtet ist.
In einer Modifikation 11 muss die Projektionslinse 30 die mehreren Ablenkelemente 30b, die entlang der radialen Richtung DD ausgerichtet sind, nicht beinhalten. Selbst wenn die konvexe Linse eine einzelne Linsenoberfläche an jeder der Einfallsseitenoberfläche 32 und der Emissionsseitenoberfläche 34 aufweist, kann insbesondere, wenn der Krümmungsradius der Linsenoberfläche groß festgelegt ist, die vorliegende Offenbarung auf eine derartige Konfiguration angewandt werden.
In der Modifikation 12 kann die vorliegende Offenbarung auf verschiedene bewegliche Objekte (Transportausrüstung) wie zum Beispiel Schiffe oder Flugzeuge außer dem Fahrzeug 2 angewendet werden.
Die vorstehend beschriebene Blickfeldanzeigevorrichtung ist an dem beweglichen Objekt 1 montiert und projiziert Licht eines Bildes auf das Projektionselement 3, um das Bild virtuell so anzuzeigen, dass es für den Insassen sichtbar ist. Die Blickfeldanzeigevorrichtung beinhaltet die Beleuchtungslichtquelleneinheiten 10 und 210, die Bildanzeigetafel 40 und die Projektionslinsen 30, 230 und 330. Die Beleuchtungslichtquelleneinheiten 10 und 210 emittieren das Beleuchtungslicht. Die Bildanzeigetafel 40 bewirkt, dass das Beleuchtungslicht von der Seite der Beleuchtungslichtquelleneinheit durch die Bildanzeigetafel 40 passiert und als ein Anzeigelicht von der Anzeigeoberfläche 44 als das Anzeigelicht emittiert wird, um das Bild anzuzeigen. Die Projektionslinsen 30, 230 und 330 sind zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit und der Bildanzeigetafel angeordnet, und projizieren das Beleuchtungslicht von der Seite der Beleuchtungslichtquelleneinheit auf die Bildanzeigetafel. Die Bildanzeigetafel ist so geneigt, dass die Normale ND der Anzeigeoberfläche die optische Achse OA der Beleuchtungslichtquelleneinheit schneidet. Die Projektionslinse ist so geneigt, dass die radiale Richtung DD der Projektionslinse mit der tangentialen Richtung TD der Anzeigeoberfläche ausgerichtet ist.
Gemäß der vorstehenden Offenbarung wird in der Bildanzeigetafel die Normale der Anzeigeoberfläche von der optischen Achse abgelenkt. Zusätzlich ist die Projektionslinse geneigt, um die radiale Richtung mit der geneigten Bildanzeigetafel auszurichten. Gemäß der Neigung sowohl der Projektionslinse als auch der Bildanzeigetafel ist eine Interferenz zwischen der Projektionslinse und der Bildanzeigetafel eingeschränkt, da keine Winkeldifferenz der Platzierung vorhanden ist, und es kann verhindert werden, dass dazwischen ein toter Raum zwischen der Projektionslinse und der Bildanzeigetafel auftritt. Daher kann die HUD-Vorrichtung, die eine gute Montierbarkeit an das beweglichen Objekt aufweist, und in der Lage ist, eine Vergrößerung der Größe der HUD-Vorrichtung zu beschränken, bereitgestellt werden.
Die vorstehend beschriebene Blickfeldanzeigevorrichtung 100 ist an dem beweglichen Objekt 1 angebracht und projiziert Anzeigelicht eines Bildes auf das Projektionselement 3, um das Bild virtuell so anzuzeigen, dass es für den Insassen sichtbar ist. In der Blickfeldanzeigevorrichtung 100 projiziert die Bildprojektionseinheit 19 das Anzeigelicht auf die Lichtführungseinheit 50, die das Anzeigelicht zu dem Projektionselement führt. Die Bildprojektionseinheit 19 beinhaltet die Beleuchtungslichtquelleneinheiten 10 und 210, die Bildanzeigetafel 40 und die Projektionslinsen 30, 230 und 330. Die Beleuchtungslichtquelleneinheiten 10 und 210 emittieren das Beleuchtungslicht. Die Bildanzeigetafel 40 bewirkt, dass das Beleuchtungslicht von der Seite der Beleuchtungslichtquelleneinheit durch die Bildanzeigetafel 40 passiert und als ein Anzeigelicht von der Anzeigeoberfläche 44 als das Anzeigelicht emittiert wird, um das Bild anzuzeigen. Die Projektionslinsen 30, 230, 330 sind zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit und der Bildanzeigetafel angeordnet, und projizieren das Beleuchtungslicht von der -Seite der Beleuchtungslichtquelleneinheit auf die Bildanzeigetafel. Die Bildanzeigetafel ist so geneigt, dass die Normale ND zur Anzeigeoberfläche die optische Achse OA der Beleuchtungslichtquelleneinheit schneidet. Die Projektionslinse ist so geneigt, dass die radiale Richtung DD der Projektionslinse mit der tangentialen Richtung TD zur Anzeigeoberfläche ausgerichtet ist.
Ferner projiziert gemäß der vorstehenden Ausführungsform die Bildprojektionseinheit mit der Bildanzeigetafel, in der die Normale zu der Anzeigeoberfläche die optische Achse schneidet, das Anzeigelicht auf die Lichtführungseinheit. Gemäß der Bildprojektionseinheit, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, wird, selbst wenn ein externes Licht wie Sonnenlicht auf die Bildanzeigetafel in einer Richtung trifft, die entgegengesetzt zu der des Anzeigelichts durch die Lichtleitereinheit ist, eingeschränkt, dass das externe Licht auf der Anzeigeoberfläche reflektiert wird visuell zusammen mit dem Anzeigelicht erkannt wird. Daher ist die Bildprojektionseinheit besonders zur Verwendung in der HUD-Vorrichtung geeignet.
Zusätzlich ist die Projektionslinse geneigt, um die radiale Richtung mit der geneigten Bildanzeigetafel auszurichten. Gemäß der Neigung sowohl der Projektionslinse als auch der Bildanzeigetafel ist eine Interferenz zwischen der Projektionslinse und der Bildanzeigetafel eingeschränkt, da keine Winkeldifferenz der Platzierung vorhanden ist, und es kann eingeschränkt werden, dass zwischen der Projektionslinse und der Bildanzeigetafel ein toter Raum auftritt. Da eine Zunahme der Größe der Bildprojektionseinheit kann beschränkt werden, kann daher die Montierbarkeit der HUD-Vorrichtung auf das bewegliche Objekt verbessert werden.
Die vorliegende Offenbarung wurde basierend auf den Ausführungsformen beschrieben, wobei es jedoch offensichtlich ist, dass diese Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen oder die Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung beinhaltet verschiedene Modifikationsbeispiele und Modifikationen innerhalb des äquivalenten Bereichs. Zusätzlich sollen verschiedene Kombinationen oder Aspekte oder andere Kombinationen oder Aspekte, in denen nur ein Element, eins oder mehrere Elemente oder eins oder weniger Elemente zu den verschiedenen Kombinationen oder Aspekten hinzugefügt sind, ebenfalls in den Umfang oder unter die technische Idee der vorliegenden Offenbarung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201699852 [0001]
JP 2015133304 A [0007]

Claims

Blickfeldanzeigevorrichtung, die konfiguriert ist, um an einem beweglichen Objekt (1) befestigt zu werden und ein Anzeigelicht eines Bildes auf ein Projektionselement (3) zu projizieren, um ein virtuelles Bild des Bilds visuell anzuzeigen, um von einem Insassen erkennbar zu sein, wobei die Blickfeldanzeigevorrichtung aufweist: eine Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210), die konfiguriert ist, um ein Beleuchtungslicht zu emittieren; eine Bildanzeigetafel (40), die konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) diese passiert, um als das Anzeigelicht von einer Anzeigeoberfläche (44) emittiert zu werden, um das Bild anzuzeigen; und eine Projektionslinse (30, 230, 330), die zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) und der Bildanzeigetafel (40) angeordnet ist und konfiguriert ist, um das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) auf die Bildanzeigetafel (40) zu projizieren, wobei die Bildanzeigetafel (40) geneigt ist, um zu bewirken, dass eine Normale (ND) der Anzeigeoberfläche eine optische Achse (OA) der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) schneidet, und die Projektionslinse (30, 230, 330) geneigt ist, um zu bewirken, dass eine radiale Richtung (DD) der Projektionslinse (30, 230, 330) mit einer tangentialen Richtung (TD) der Anzeigeoberfläche übereinstimmt.
Blickfeldanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bildanzeigetafel (40) und das Projektionsobjektiv (30, 230, 330) parallel zueinander angeordnet sind.
Blickfeldanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: eine Kondensorlinse (20, 220), die zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) und der Projektionslinse (30, 230, 330) angeordnet ist, wobei die Kondensorlinse (20, 220) konfiguriert ist, um das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) zu kondensieren und das kondensierte Beleuchtungslicht zur Projektionslinse (30, 230, 330) zu emittieren, wobei die Kondensorlinse (20, 220) eine gekrümmte Lichtkondensoroberfläche (23, 223) in einer konvexen Form, die zu der Projektionslinse (30, 230, 330) hin vorsteht, beinhaltet.
Blickfeldanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, wobei sich die Kondensorlinse (20, 220) und die Projektionslinse (30, 230, 330) in einer vertikalen Richtung senkrecht zu der optischen Achse (OA) teilweise überlappen.
Blickfeldanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Projektionslinse (30, 230, 330) mehrere Ablenkelemente (30b) beinhaltet, die in der radialen Richtung miteinander ausgerichtet sind und zum Ablenken einer Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichts konfiguriert sind.
Blickfeldanzeigevorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Durchschnittswert von Ablenkungsbeträgen der Ablenkelemente (30b) auf einer Kurzer-Abstand-Seite, bei der ein Abstand der Projektionslinse (30, 230, 330) von der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) kurz ist, unterschiedlich zu einem Durchschnittswert der Ablenkungsbeträge der Ablenkelemente (30b) auf einer Langer-Abstand-Seite ist, bei der der Abstand der Projektionslinse (30, 230, 330) von der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) lang ist.
Blickfeldanzeigevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) mehrere Lichtemissionsvorrichtungen (12) beinhaltet, die miteinander ausgerichtet sind, die Teilblöcke (30a) durch virtuelles Unterteilen der Projektionslinse (30, 230, 330) in einer Richtung der und entsprechend der Anzahl der ausgerichteten Lichtemissionsvorrichtungen (12) definiert sind, und der Durchschnittswert der Ablenkungsbeträge der Ablenkelemente (30b), die jeweils einen der Teilblöcke (30a) bilden, sich fortlaufend von einer Kurzer-Abstand-Seite, bei der ein Abstand der Projektionslinse (30, 230, 330) von der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) kurz ist, zu einer Langer-Abstand-Seite ändert, bei der Abstand der Projektionslinse (30, 230, 330) von der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) lang ist.
Blickfeldanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eine virtuelle, konvexe, gekrümmte Oberfläche (Sva, Svb), die in einer konvexen Form gekrümmt ist, als eine virtuelle Linsenoberfläche der Projektionslinse (30, 230, 330) definiert ist, und die Projektionslinse (30, 230, 330) mehrere Näherungsebenen (33a, 35a) beinhaltet, die in einer planaren Form durch teilweise Annäherung an die virtuelle, konvexe, gekrümmte Oberfläche (Sva, Svb) als Komponenten der Ablenkelemente (30b) ausgebildet sind.
Blickfeldanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Projektionslinse (30, 230, 330) eine konvexe, gekrümmte Oberfläche (333d, 335d) beinhaltet, die als eine Komponente des Ablenkelements (30b) in einer konvexen Form gekrümmt ist.
Blickfeldanzeigevorrichtung nach Anspruch 9, wobei die konvexe, gekrümmte Oberfläche (333d, 335d) mehrere konvexe, gekrümmte Oberflächen beinhaltet, und ein Krümmungsradius einer jeweiligen der konvexen, gekrümmten Oberflächen (333d, 335d) sich fortlaufend von einer Kurzer-Abstand-Seite, bei der ein Abstand der Projektionslinse (30, 230, 330) von der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) kurz ist, zu einer Langer-Abstand-Seite ändert, bei der der Abstand der Projektionslinse (30, 230, 330) von der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) lang ist.
Bildprojektionseinheit (19) für eine Blickfeldanzeigevorrichtung (100), wobei die Blickfeldanzeigevorrichtung (100) konfiguriert ist, um an einem beweglichen Objekt (1) montiert zu werden und ein Anzeigelicht eines Bildes auf ein Projektionselement (3) zu projizieren, um ein virtuelles Bild des Bilds anzuzeigen, um von einem Insassen visuell erkennbar zu sein, wobei die Bildprojektionseinheit (19) konfiguriert ist, um das Anzeigelicht auf eine Lichtführungseinheit (50) zu projizieren, die konfiguriert ist, um das Anzeigelicht zu dem Projektionselement zu führen, wobei die Bildprojektionseinheit aufweist: eine Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210), die konfiguriert ist, um ein Beleuchtungslicht zu emittieren; eine Bildanzeigetafel (40), die konfiguriert ist, um zu bewirken, dass das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) diese passiert, um als das Anzeigelicht von einer Anzeigeoberfläche (44) emittiert zu werden, um das Bild anzuzeigen; und eine Projektionslinse (30, 230, 330), die zwischen der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) und der Bildanzeigetafel (40) angeordnet ist und konfiguriert ist, um das Beleuchtungslicht von der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) auf die Bildanzeigetafel (40) zu projizieren, wobei die Bildanzeigetafel (40) geneigt ist, um zu bewirken, dass eine Normale (ND) der Anzeigeoberfläche eine optische Achse (OA) der Beleuchtungslichtquelleneinheit (10, 210) schneidet, und die Projektionslinse (30, 230, 330) geneigt ist, um zu bewirken, dass eine radiale Richtung (DD) der Projektionslinse (30, 230, 330) mit einer tangentialen Richtung (TD) der Anzeigeoberfläche übereinstimmt.