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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Headup-Anzeigevorrichtung für die Verwendung
in einem Fahrzeug.
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Eine
Headup-Anzeigevorrichtung (HUD) in einem Fahrzeug ist als eine Einrichtung
zum Darstellen von Informationen, wie beispielsweise einer Geschwindigkeit
des Fahrzeugs, einer Route zu einem Bestimmungsort oder Ähnlichem
bekannt. Die Headup-Anzeigeeinrichtung enthält eine Anzeigevorrichtung
mit einer Lichtquelle und einer transparenten Flüssigkristallanzeige (eine transparente
LCD), einen ebenen Spiegel zum Reflektieren eines Lichtstrahls, der
durch die Anzeigevorrichtung hindurch verläuft, und einen verstärkenden
Spiegel zum verstärkten Reflektieren
des Lichtstrahls von dem ebenen Spiegel und einen Anzeigebereich
an einer Frontwindschutzscheibe zum Reflektieren des Lichtstrahls
von dem verstärkenden
Spiegel zu einem Auge eines Fahrers eines Fahrzeugs. Die Anzeigevorrichtung, der
ebene Spiegel und der verstärkende
Spiegel sind in einer Instrumentenkonsole des Fahrzeugs angeordnet.
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Die
Headup-Anzeigeeinrichtung projiziert einen Lichtstrahl von der Lichtquelle
durch die LCD zur Darstellung eines Bildes. Der Lichtstrahl wird
ferner an dem ebenen Spiegel reflektiert und auch an dem verstärkenden
Spiegel, um auf eine Innenseite der Frontwindschutzscheibe des Fahrzeugs
durch eine Öffnung
einer oberen Fläche
der Instrumentenkonsole projiziert zu werden. Genauer ausgedrückt, reflektiert
der verstärkende
Spiegel ein virtuelles Bild, welches von der LCD-Konsole projiziert
wird, zu einer Innenseitenfläche
der Frontwindschutzscheibe. Auf diese Weise sieht der Fahrer des
Fahrzeugs das Bild in dem Anzeigebereich der Frontwindschutzscheibe.
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Jedoch
reflektiert die herkömmliche
Headup-Anzeigeeinrichtung, wie sie oben beschrieben ist, einen externen
Lichtstrahl, wie z. B Sonnenlicht, zu dem Anzeigebereich an der
Frontwindschutzscheibe, wenn das externe Licht von der Öffnung der Instrumentenkonsole
herein gelangt und auf eine Fläche
der LCD-Tafel in der Anzeigevorrichtung reflektiert wird. Als ein
Ergebnis wird der externe Lichtstrahl an der Anzeigefläche auf
der Innenseitenfläche der
Frontwindschutzscheibe zusammen mit einem Ursprungsbild dargestellt,
welches auf der LCD-Tafel dargestellt wird. Der externe Lichtstrahl
wird als ein Lichtpunkt in dem originalen Bild durch den Fahrer des
Fahrzeugs erkannt und macht es für
den Fahrer schwierig, das ursprüngliche
Bild zu verstehen.
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Es
gibt bei der herkömmlichen
Headup-Anzeigeeinrichtung eine Gegenmaßnahme hinsichtlich des störenden externen
Lichtstrahles, der von der Öffnung
der Instrumentenkonsole kommt. Genauer gesagt, wird die LCD-Tafel
in der Anzeigevorrichtung zum Boden hin geneigt, so dass der externe
Lichtstrahl in einer anderen Richtung reflektiert wird, das heißt von dem
ebenen Spiegel weg. Auf diese Weise wird der externe Lichtstrahl
nicht auf den ebenen Spiegel gelenkt und nicht auf den verstärkenden Spiegel.
Daher wird dann das Bild auf der LCD nicht durch den externen Lichtstrahl
beeinflusst, der aus der Öffnung
der Instrumentenkonsole kommt.
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Es
wurde jedoch beobachtet, dass das Neigen der LCD-Tafel nicht verhindert,
dass der externe Lichtstrahl diffus in der LCD-Tafel reflektiert
wird, was anhand eines Experiments des Erfinders der vorliegenden
Erfindung festgestellt wurde. Das heißt, das Neigen der LCD-Tafel
ist lediglich dazu effektiv, um zu verhindern, dass der externe
Lichtstrahl an einer Oberfläche
der LCD-Tafel reflektiert wird, wobei jedoch keine diffuse Reflexion
des externen Lichtstrahls in der LCD-Tafel verhindert wird. Die
geneigte LCD-Tafel in der oben beschriebenen Weise erlaubt es dennoch,
dass eine diffuse Reflexion des externen Lichtstrahls an der LCD-Tafel
an dem Anzeigebereich der Frontwindschutzscheibe dargestellt wird.
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Im
Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme ist es Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Headup-Anzeigevorrichtung zu schaffen,
die verhindert, dass eine diffuse Reflexion eines externen Lichtstrahls
in einer LCD-Tafel in einem Anzeigebereich an einer Windschutzscheibe
dargestellt wird.
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Die
Headup-Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung lenkt einen
hereinkommenden externen Lichtstrahl von einer Öffnung an einer Instrumentenkonsole
zu einem unteren Abschnitt eines ebenen Spiegels hin ab, dem dieser
auf einen verstärkenden
Spiegel, den ebenen Spiegel und eine Oberfläche der LCD-Tafel reflektiert
wird. Jedoch verläuft
ein Teil des externen Lichtstrahls innerhalb der LCD-Tafelstruktur
und wird diffus an der Struktur reflektiert. Die diffuse Reflexion
des externen Lichtstrahles gelangt aus der LCD-Tafel heraus und
erreicht den Anzeigebereich auf der Windschutzscheibe. Eine zuvor
erläuterte
Situation wird unter Hinweis auf die 4A, 4B und 5 im
Folgenden erläutert.
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Die 4A und 4B zeigen
schematische Ansichten der LCD-Tafel in einem vergrößerten Maßstab. 4A zeigt
eine Oberfläche
der LCD-Tafel, die dem ebenen Spiegel gegenüber liegt, und 4B zeigt
eine Oberfläche
der LCD-Tafel, die einer Lichtquelle der Headup-Anzeigevorrichtung
gegenüber
liegt. Ein quadratisches Pixel 53 ist gemäß der Darstellung
in 4A durch horizontale Schaltungsmuster 51 und
vertikale Schaltungsmuster 52 definiert. Jedes Pixel 53 umfasst
einen Dünnfilmtransistor
(TFT) 54, der daran angebracht ist. Die der Lichtquelle
gegenüber
liegende Fläche
der LCD-Tafel besitzt gemäß der Darstellung
in 4B eine Maske 55, welche die Schaltungsmuster 51, 52 und die
TFTs 54 gegenüber
dem Licht von der Lichtquelle abdeckt.
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Der
externe Lichtstrahl wird diffus an den Schaltungsmustern 51, 52 und
den Rändern 61 bis 66 der
Maske 55 in der LCD-Tafel reflektiert. Die diffuse Reflexion
des externen Lichtstrahls gelangt aus der LCD-Tafel heraus und wird
reflexionsmäßig zu dem
Anzeigebereich an der Frontwindschutzscheibe gelenkt, und zwar durch
den ebenen Spiegel und durch den verstärkenden Spiegel. Die diffuse
Reflexion des externen Lichtstrahls erscheint an dem Anzeigebereich
in einer Kreuzgestalt von Lichtbändern
mit einem intensiv hellen, zentralen Abschnitt 70.
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Die
Kreuzgestalt der Lichtbänder
ist in 5 gezeigt. Das heißt, der horizontale Abschnitt 71 des Lichtbandes
ist eine diffuse Reflexion an den vertikalen Schaltungs mustern 52 und
den vertikalen Rändern 62, 64, 66 der
Maske 55, die in 4A und 4B gezeigt
ist. Die Weite oder Breite des horizontalen Abschnitts 71 erscheint
in der gleichen Weite oder Breite wie der Durchmesser des Zentrumsabschnittes 70.
Der vertikale Abschnitt 72 des Lichtbandes bildet eine
diffuse Reflexion an den horizontalen Schaltungsmustern 51 und
den horizontalen Rändern 61, 63, 65 der
Maske 55, die in 4A und 4B gezeigt
sind. Die Weite oder Breite des vertikalen Abschnitts 72 erscheint
in der gleichen Breite wie der Durchmesser des zentralen Abschnitts 70.
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Die
horizontalen und vertikalen Lichtbänder 71, 72 ändern ihre
Gestalten entsprechend einem Winkel der LCD-Tafel. 6 zeigt
eine Darstellung der Reflexion des externen Lichtstrahles, der an
dem ebenen Spiegel reflektiert wurde, der der Seite der LCD-Tafel
gegenüber
liegt. Die longitudinal angeordneten Darstellungen der Reflexion
zeigen eine Änderung
in der Helligkeit der Reflexion, wenn die LCD-Tafel an der horizontalen
Achse um einen vorbestimmten Winkel geneigt wird. Die lateral angeordneten
Darstellungen der Reflexion zeigen eine Änderung der Position der Reflexion,
wenn die LCD-Tafel an einer vertikalen Achse um einen vorbestimmten Winkel
geneigt wird.
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Die
Lichtbänder
(weiße
Linie) in den Darstellungen von 6 verschwinden,
wenn die LCD-Tafel geneigt wird. Das heißt, das horizontale Lichtband 71 mit
dem Zentrumsabschnitt 70 gleitet nach unten zu einem unteren
Abschnitt des ebenen Spiegels hin und somit gleitet das Lichtband 71 nach
unten in dem Anzeigebereich, wenn die LCD-Tafel vertikal geneigt wird.
Jedoch verbleibt der vertikale Abschnitt des Lichtbandes 72 in
dem ebenen Spiegel und somit steht dieser weiter in dem Anzeigebereich.
Es ist daher ein Neigen der LCD-Tafel lediglich vertikal an einer
horizontalen Achse nicht ausreichend, um zu verhindern, dass die
Lichtbänder
in dem Anzeigebereich dargestellt werden. Ferner ist das Neigen
der LCD-Tafel lediglich an einer vertikalen Achse in einer horizontalen
Richtung nicht ausreichend, und zwar aus dem gleichen Grund, da
das horizontale Lichtband 71 in dem Anzeigebereich weiterhin
steht.
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Das
Neigen der LCD-Tafel horizontal oder vertikal kann eines der zwei
Lichtbänder 71, 72 der diffusen
Reflexion des externen Lichtes von dem Anzeigebereich weg lenken.
Jedoch verbleibt eines der zwei Lichtbänder 71, 72 in
dem Anzeigebereich stehen, wenn die LCD-Tafel lediglich an einer
Achse geneigt wird.
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Die
LCD-Tafel erzeugt keine Lichtbänder, das
heißt,
die diffuse Reflexion des externen Lichtes, wenn sie um einen großen Gradbetrag,
das heißt
um 30 Grad oder mehr, um eine der zwei Achsen (horizontal oder vertikal)
geneigt wird. Es wird jedoch die Helligkeit des Bildes, welches
in dem Anzeigebereich der Frontwindschutzscheibe dargestellt wird,
verringert, wenn die diffuse Reflexion verschwindet, und zwar auf
Grund der Tatsache, dass die Transparenz der LCD-Tafel abnimmt,
wenn die LCD-Tafel geneigt wird.
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Die
Headup-Anzeigeeinrichtung der vorliegenden Erfindung enthält eine
Anzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristallanzeigetafel
(LCD) hinter einer Instrumentenkonsole und mit einem verstärkenden
Spiegel, welcher der LCD-Tafel gegenüber liegt. Die Anzeigevorrichtung
enthält
ferner eine Lichtquelle zum Projizieren eines Lichtstrahls durch
die LCD-Tafel zu dem verstärkenden
Spiegel hin. Der verstärkende
Spiegel lenkt reflexionsmäßig den Lichtstrahl
zu dem Anzeigebereich an der Windschutzscheibe hin ab, und zwar
durch eine Öffnung
in der Instrumentenkonsole. Die LCD-Tafel liegt dem verstärkenden
Spiegel diagonal gegenüber,
das heißt
eine senkrechte Linie, auf die dem Spiegel gegenüber liegende Seitenfläche der
LCD-Tafel zeigt diagonal zu dem verstärkenden Spiegel hin.
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Auf
diese Weise wird externes Licht von der Öffnung der Instrumentenkonsole
zu der LCD-Tafel hin gelenkt, und zwar nach Reflexion an den verstärkenden
Spiegel, es wird jedoch nicht zurück zu dem verstärkenden
Spiegel reflektiert. Das heißt,
die geneigte LCD-Tafel lenkt das reflektierte externe Licht von
dem verstärkenden
Spiegel weg und somit gelangen die Lichtbänder in der Kreuzgestalt aus
dem Anzeigebereich der Windschutzscheibe heraus. Spezifischer ausgedrückt, lenkt
die LCD-Tafel, die um eine horizontale Achse geneigt wird, einen
horizontalen Abschnitt des reflektierten externen Lichtes von dem
verstärkenden
Spiegel weg, das heißt
entweder über
oder unter den Spiegel. Die LCD-Tafel, die um eine vertikale Achse
geneigt ist, lenkt in der glei chen Weise einen vertikalen Abschnitt
des reflektierten externen Lichtes von dem verstärkenden Spiegel in einen Raum
ab, entweder zur rechten Seite oder zur linken Seite hin.
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Die
LCD-Tafel, die zusätzlich
zur vertikalen Neigung auch lateral geneigt ist, und zwar in der oben
beschriebenen Weise, lenkt eine diffuse Reflexion des externen Lichtes
in der LCD-Tafel von dem verstärkenden
Spiegel weg. Es wird somit verhindert, dass die diffuse Reflexion
des externen Lichtes an dem Anzeigebereich der Headup-Anzeigevorrichtung
dargestellt wird.
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Die
vorliegende Erfindung kann dadurch abgewandelt werden, indem ein
ebener Spiegel zwischen der Anzeigevorrichtung und dem verstärkenden
Spiegel angeordnet wird. Das heißt, die Headup-Anzeigevorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung enthält eine Anzeigevorrichtung
mit einer Flüssigkristallanzeige-(LCD)-Tafel
hinter einer Instrumentenkonsole, einen ebenen Spiegel, welcher
der LCD-Tafel gegenüber
liegt, und den verstärkenden Spiegel,
welcher dem ebenen Spiegel gegenüber liegt.
Die Anzeigevorrichtung enthält
ferner die Lichtquelle zum Projizieren eines Lichtstrahls durch
die LCD-Tafel senkrecht zu einer Fahrtrichtung eines Fahrzeugs zu
dem ebenen Spiegel hin. Der ebene Spiegel lenkt reflexionsmäßig den
Lichtstrahl zu dem verstärkenden
Spiegel hin ab, der in einen Frontabschnitt des Fahrzeugs relativ
zum ebenen Spiegel angeordnet ist. Der verstärkende Spiegel lenkt reflexionsmäßig den
Lichtstrahl zu dem Anzeigebereich auf der Windschutzscheibe durch
die Öffnung
in der Instrumentenkonsole ab. Die LCD-Tafel liegt dem ebenen Spiegel
diagonal gegenüber,
das heißt
eine senkrechte Linie auf die zum Spiegel hinweisende Seite bzw.
Fläche
der LCD-Tafel zeigt diagonal zu dem ebenen Spiegel hin.
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Auf
diese Weise wird das externe Licht von der Öffnung der Instrumentenkonsole
zu der LCD-Tafel hin gelenkt, und zwar nach Reflexion an dem verstärkenden
Spiegel und dem ebenen Spiegel, wird jedoch nicht zu dem ebenen
Spiegel zurück
reflektiert. Das heißt,
die geneigte LCD-Tafel lenkt das reflektierte externe Licht von
dem ebenen Spiegel weg und somit auch die Lichtbänder in der Kreuzgestalt, die dann
aus dem An zeigebereich der Windschutzscheibe heraus gelangen. Daher
lenkt die LCD-Tafel, die zusätzlich
zur vertikalen Neigung auch noch lateral geneigt ist, wie dies oben
beschrieben wurde, die diffuse Reflexion des externen Lichtes in
der LCD-Tafel von dem ebenen Spiegel weg und auch weg von dem Anzeigebereich
auf der Windschutzscheibe.
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Ferner
kann die LCD-Tafel eine senkrechte Linie auf der dem Spiegel gegenüber liegenden
Seitenfläche
der LCD-Tafel aufweisen, die zu einem Frontteil des Fahrzeugs hin
geneigt ist. Auf diese Weise verläuft die diffuse Reflexion des
externen Lichtes in der LCD-Tafel zu einem Raum hin, der zwischen
dem ebenen Spiegel und dem verstärkenden Spiegel
liegt.
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Ferner
kann die LCD-Tafel in einem Winkel in einem Bereich zwischen 15
und 17 Grad auf einer vertikalen Achse zu einem Frontraum des Fahrzeugs hin
angeordnet sein. Die untere Grenze des Bereiches besteht aus einem
Winkel, das heißt
aus 15 Grad, und bildet einen Schwellenwert, bei dem die diffuse
Reflexion von dem ebenen Spiegel weggelenkt wird, wobei die obere
Grenze des Winkelbereiches, das heißt die 17 Grad, einen Schwellenwert
bilden, der eine ausreichende Helligkeit des Lichtes sicherstellt,
welches durch die LCD-Tafel hindurch verläuft. Der Winkel innerhalb des
Bereiches arbeitet sowohl zum Ablenken der Reflexion zwischen dem
ebenen Spiegel und dem verstärkenden
Spiegel und auch zur Sicherstellung einer ausreichenden Transparenz
der LCD-Tafel in Bezug auf ein Bild.
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Die
LCD-Tafel kann eine senkrechte Linie auf der dem Spiegel gegenüber liegenden
Seitenfläche der
LCD-Tafel aufweisen, die zur Masse oder Erde hin geneigt ist. Auf
diese Weise verläuft
das diffuse Reflexionslicht des externen Lichtes in der LCD-Tafel von
dem ebenen Spiegel weg zur Erde hin.
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Ferner
kann die LCD-Tafel in einem Winkelbereich zwischen 8 und 12 Grad
an einer horizontalen Achse zur Erde hin angeordnet sein. Die untere Grenze
des Winkelbereiches, das heißt
die 8 Grad, bilden einen Schwellenwert, welcher das diffus reflektierte
Licht von dem ebenen Spiegel weg lenkt, und wobei die obere Grenze
des Win kelbereiches, das heißt
die 12 Grad, einen Schwellenwert bilden, der eine ausreichende Helligkeit
des Lichtes sicherstellt, welches durch die LCD-Tafel hindurch verläuft. Ein
Winkel innerhalb des Bereiches arbeitet sowohl zum Ablenken des
Reflexionslichtes weg von dem ebenen Spiegel als auch zur Sicherstellung
der Transparenz der LCD-Tafel in Bezug auf ein Bild.
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Die
Headup-Anzeigevorrichtung enthält
eine Anzeigeeinrichtung mit einer Flüssigkristallanzeigetafel (LCD)
und eine Lichtquelle zum Projizieren eines Lichtstrahls durch die
LCD-Tafel zu dem Anzeigebereich hin. Der LCD-Tafel besitzt eine
Iteration eines Elementmusters darin, welches durch erste Ränder definiert
ist, die parallel in einer ersten Richtung ausgerichtet sind, und
mit zweiten Rändern
oder Kanten, die parallel in einer zweiten Richtung ausgerichtet
sind. Eine erste senkrechte Linie senkrecht zum ersten Rand der
LCD-Fläche
und eine zweite senkrechte Linie senkrecht zu dem zweiten Rand der LCD-Oberfläche kreuzen
beide eine Lichtachse des externen Lichtes, welches auf die Oberfläche der LCD-Tafel
projiziert wird, und zwar in einem Winkel verschieden von einem
rechten Winkel.
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Die
LCD-Tafel ist in einer solchen Weise angeordnet, dass die erste
senkrechte Linie und die zweite senkrechte Linie, die zuvor beschrieben
wurden, beide die Lichtachse des externen Lichtes kreuzen, welches
auf die LCD-Tafel in einem Winkel verschieden von einem rechten
Winkel projiziert wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass das
externe Licht einen Einfallpfad zurück zu der Anzeigefläche auf
der Windschutzscheibe verfolgt.
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Andere
Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis
auf die beigefügten
Zeichnungen, in denen zeigen:
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1A eine
schematische perspektivische Ansicht einer Headup-Anzeigevorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung;
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1B eine schematische perspektivische Ansicht
der Headup-Anzeigevorrichtung relativ zu einer externen Lichtquelle
bei der ersten Ausführungsform;
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1C eine
schematische perspektivische Ansicht einer Flüssigkristallanzeigetafel bei
der ersten Ausführungsform;
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2 eine
auseinander gezogene Ansicht einer Anzeigevorrichtung;
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3A eine
Aufrissansicht, die schematisch die Headup-Anzeigevorrichtung wiedergibt,
und zwar gesehen von hinterhalb eines Fahrzeugs mit einem Pfad eines
externen Lichtes;
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3B eine
Draufsicht auf die Headup-Anzeigevorrichtung, und zwar gesehen von
oberhalb des Fahrzeugs mit einem Pfad eines externen Lichtes;
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4A eine
schematische Ansicht einer Lichtprojektionsseite der Flüssigkristallanzeigetafel;
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4B eine
schematische Ansicht einer Lichtquellenseite einer Flüssigkristallanzeigetafel;
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5 eine
schematische Ansicht eines diffus reflektierten Lichtes eines externen
Lichtes in einem Anzeigebereich auf einer Windschutzscheibe;
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6 Darstellungen
von Diffus-Reflexionsmustern, die in Einklang mit einem Neigungswinkel der
Flüssigkristallanzeigetafel
angeordnet sind;
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7A eine
schematische Ansicht der Headup-Anzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, dargestellt mit einem Pfad eines einfallenden
externen Lichtes; und
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7B eine
Ansicht der Flüssigkristallanzeigetafel
in der Anzeigevorrichtung.
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Eine
Headup-Anzeigevorrichtung für
die Verwendung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist schematisch in 1 gezeigt.
Die Headup-Anzeigevorrichtung für
ein Fahrzeug enthält
eine Anzeige 10, die einen Lichtstrahl projiziert, einen
ebenen Spiegel 20 zum Reflektieren des Lichtstrahls, einen
verstärkenden
Spiegel 30 zum verstärkenden
Reflektieren des Lichtstrahls von dem ebenen Spiegel 20 zu
einer Windschutzscheibe 41 hin, und einen Anzeigebereich 40 zur
Darstellung des Lichtstrahls, der ein Bild auf der Anzeige 10 wiedergibt.
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Die
Anzeige 10 erzeugt den Lichtstrahl, der das Bild auf die
Anzeige 10 zu dem Anzeigebereich 40 auf der Frontwindschutzscheibe 41 überträgt. Die Anzeige 10 der
Headup-Anzeigevorrichtung, die schematisch in der Zeichnung von 1 dargestellt ist,
ist spezieller in 2 veranschaulicht. Die Anzeige 10 enthält eine
Lichtquelle 11, ein Gehäuse 12,
einen Gummi-Abstandshalter 13, eine Flüssigkristallanzeigetafel (LCD) 14 und
einen Deckel 15 mit einer Öffnung 15a.
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Die
Lichtquelle 11 enthält
eine LED 11a, eine erste Linse 11b, einen Diffuser 11c,
einen Abstandshalter 11d und eine zweite Linse 11e.
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Die
LED 11a in der Lichtquelle 11 besteht aus einem
bekannten Typ und wird als Hintergrundlicht der LCD-Tafel 14 verwendet.
Es sind drei LEDs 11a auf einem Platinenteil 11f angeordnet,
und zwar als Punkt-Lichtquelle bei dieser Ausführungsform. Die erste Linse 11b projiziert
kollektiv den Lichtstrahl von der LED 11a. Der Diffuser 11c lässt den
Lichtstrahl von der ersten Linse 11b diffundieren und der Abstandshalter 11d nimmt
die erste Linse 11b und den Diffuser 11c auf.
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Die
zweite Linse 11e führt
ein Wiedersammeln des Lichtstrahls durch und projiziert den Lichtstrahl,
der durch den Diffuser 11c diffus gemacht wurde, auf das
Gehäuse 12.
Die zweite Linse 11e besitzt eine gekrümmte Oberfläche. Die zweite Linse 11e dient
als eine flächige
Lichtquelle.
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Die
Lichtquelle 11 enthält
solche Teile, wie sie oben beschrieben sind, in integrierter Form,
indem sie die erste Linse 11b und den Diffuser 11c in dem
Raum 11d aufnimmt und indem sie den Abstandshalter 11d mit
der zweiten Linse 11e und dem Platinenteil 11f mit
den LEDs 11a verbindet.
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Die
Lichtquelle 11 projiziert den Lichtstrahl in der folgenden
Weise. Das heißt,
die LED 11a erzeugt den Lichtstrahl und die erste Linse
sammelt den erzeugten Lichtstrahl. Ferner bringt der Diffuser 11c den
Lichtstrahl in eine diffuse Form, und zwar vor der zweiten Linse 11e,
die den Lichtstrahl für
die Projektion erneut sammelt.
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Das
Gehäuse 12 legt
eine externe Form der Anzeige 10 in einer Kastengestalt
fest und enthält
die Lichtquelle 11, den Gummi-Abstandshalter 13,
die LCD-Tafel 14 und den Deckel 15 mit der Öffnung 15a. Das
Gehäuse 12 besitzt
zwei sich gegenüber
liegende Öffnungen
an seiner Seite für
die Aufnahme der Lichtquelle 11, des Gummi-Abstandshalters 13 und der
LCD-Tafel 14.
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Der
Gummi-Abstandshalter 13 hält die LCD-Tafel 14.
Der Gummi-Abstandshalter 13 hält die LCD-Tafel 14 geneigt
in dem Gehäuse 12.
Der Gummi-Abstandshalter 13 bei dieser Ausführungsform
ist beispielsweise aus Silikongummi hergestellt. Der Gummi-Abstandshalter 13 dient
auch als ein Kissenteil, um die LCD-Tafel 14 bindend festzuhalten.
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Die
LCD-Tafel 14, die aus einem bekannten Typ besteht, wird
durch Binden von Flüssigkristallen zwischen
zwei Glasplatten hergestellt. Das Flüssigkristall bildet Elemente,
das heißt
Punkte von Pixeln, die durch Schaltungsmuster definiert sind. Jedes
Pixel wird durch einen Dünnfilmtransistor
(TFT) gesteuert, um ein Bild auf der Flüssig kristalltafel darzustellen.
Die LCD-Tafel 14 wird elektrisch mit einer externen ECU
oder Ähnlichem
verbunden, um ein Bild basierend auf einem Bildsignal von der ECU
oder Ähnlichem
darzustellen. Die Disposition der LCD-Tafel 14 in einem
Winkel in dem Gehäuse 12 wird
in Verbindung mit dieser Ausführungsform
an späterer
Stelle mehr in Details beschrieben.
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Der
Deckel 15 mit der Öffnung 15a wird
auch dazu verwendet, um die externe Form der Anzeige 10 zusammen
mit dem Gehäuse 12 festzulegen.
Der Deckel 15 mit der Öffnung 15a bindet
fest den Gummi-Abstandshalter 13 und die LCD-Tafel 14 an
der Öffnung
des Gehäuses 12.
Die Öffnung 15a des
Deckels 15 wird dazu verwendet, um den Lichtstrahl herauszulassen,
der das Bild überträgt, welches
auf der LCD-Tafel 14 dargestellt wird.
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Die
Anzeige 10 enthält
die Lichtquelle 11 an einer ersten Seite des Gehäuses 12 und
den Gummi-Abstandshalter 13 und die LCD-Tafel 14 an
einer zweiten Seite, das heißt
auf der gegenüber
liegenden Seite zur ersten Seite von dem Gehäuse 12. Der Deckel 12 mit
der Öffnung 15a bindet
den Gummi-Abstandshalter 13 und die LCD-Tafel 14 an das Gehäuse 12,
um damit die Anzeige 10 zu vervollständigen.
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Die
Anzeige 10, die in einer Instrumentenkonsole angeordnet
ist, projiziert den Lichtstrahl von der Öffnung 15a zur linken
Seite des Fahrzeugs hin, und zwar relativ zur Fahrtrichtung des
Fahrzeugs, wie in 1 gezeigt ist.
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Die
Lichtquelle 11 emittiert den Lichtstrahl von der LCD-Tafel 14 und
die LCD-Tafel 14 projiziert das
Bild basierend auf dem Bildsignal von der externen ECU oder einer ähnlichen
Einrichtung unter Verwendung des Lichtstrahls durch die Öffnung 15a des Deckels 15 hindurch.
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Der
ebene Spiegel 20 liegt dem Deckel 15 der Anzeige 10 gegenüber und
reflektiert den Lichtstrahl von der Anzeige 10 zu dem verstärkenden Spiegel 30 hin.
Der ebene Spiegel 20 hat einen festgelegten Winkel und
lenkt den Lichtstrahl immer von der Anzeige 10 zu dem verstärkenden
Spiegel 30 hin.
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Der
verstärkende
Spiegel reflektiert den Lichtstrahl von dem ebenen Spiegel 20 zur
Frontwindschutzscheibe 41 hin, und zwar durch eine Öffnung 42 an
einem oberen Teil der Instrumentenkonsole. Der verstärkende Spiegel
besitzt eine Reflexionsfläche,
die zu dem rückwärtigen Ende
des Fahrzeugs hin angeordnet ist.
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Der
verstärkende
Spiegel 30 wird unter Verwendung eines Getriebes und eines
Motors bewegt, der bzw. die auf dessen Seite angeordnet ist bzw. sind
(in der Figur nicht gezeigt), und zwar basierend auf einem Signal
von einer Betätigungskonsole
aus. Das in dem Anzeigebereich 40 auf der Frontwindschutzscheibe 41 dargestellte
Bild wird für
einen individuellen Fahrer durch Bewegen des verstärkenden Spiegels 30 eingestellt.
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Der
Anzeigebereich 40 besteht aus einer Fläche, wo der Lichtstrahl, der
durch den verstärkenden
Spiegel 30 reflektiert wurde, zu einem Bild wird, welches
von dem Fahrer betrachtet werden kann. Der Anzeigebereich 40 existiert
an einer Innenoberfläche
der Frontwindschutzscheibe 41.
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Die
Headup-Anzeigevorrichtung für
ein Fahrzeug, die oben beschrieben wurde, enthält die Anzeige 10,
den ebenen Spiegel 20 und den verstärkenden Spiegel 30 in
einem Gehäuse
(in der Figur nicht gezeigt) und das Gehäuse ist in der Instrumentenkonsole
angeordnet.
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Die
Lichtquelle 11 der Headup-Anzeigevorrichtung projiziert
den Lichtstrahl auf die LCD-Tafel 14 und es wird das Bild
auf der LCD-Tafel 14 durch den Lichtstrahl zu dem ebenen
Spiegel 20 hin projiziert. Das Bild wird ferner an dem
verstärkenden Spiegel
reflektiert und wird dann an dem Anzeigebereich auf der inneren
Oberfläche
der Frontwindschutzscheibe 41 dargestellt, und zwar durch
die Öffnung 42 an
dem oberen Teil der Instrumentenkonsole hindurch. Genauer ausgedrückt, empfängt der
verstär kende
Spiegel 30 das Bild auf der LCD-Tafel 14 als ein
virtuelles Bild und reflektiert das virtuelle Bild auf den Anzeigebereich 40 an
der Frontwindschutzscheibe 41. Der Fahrer des Fahrzeugs
sieht das Bild, welches in dem Anzeigebereich 40 der Windschutzscheibe 41 dargestellt
wird.
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Das
Bild in dem Anzeigebereich 40 auf der Frontwindschutzscheibe 41 enthält beispielsweise Informationen über ein
Fahrzeug, wie beispielsweise über
die Geschwindigkeit, Navigationsorientierung (einen Pfeil, eine
Gestalt einer Kreuzung, Abstand zu einer Kreuzung) oder Ähnliches,
und zwar neben einem Bild des Frontraumes, der von einer Infrarotkamera
aufgenommen wird.
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Als
Nächstes
wird der Winkel der LCD-Tafel 14 in dem Gehäuse 12 der
Anzeige 10 mehr in Einzelheiten erläutert. Ein externes Licht von
der Öffnung 42 an
der Instrumentenkonsole wird zu dem verstärkenden Spiegel 30 und
dem ebenen Spiegel 20 reflektiert und wird auf die LCD-Tafel 14 in
der Anzeige 10 projiziert. Dann verläuft das externe Licht an der
Innenseite oder innerhalb der LCD-Tafel 14 und wird dann
an den Rändern 61 bis 66 der
Schaltung 51 bzw. 52 und einer Maske 55 diffus
reflektiert, wie in 4 gezeigt ist.
Das diffus reflektierte Licht an diesen Rändern gelangt aus der LCD-Tafel 14 heraus und
wird zu der Öffnung 42 der
Instrumentenkonsole hin projiziert, nachdem es an dem ebenen Spiegel 20 und
dem verstärkenden
Spiegel 30 reflektiert wurde. Das heißt, der Anzeigebereich 40 an
der Frontwindschutzscheibe 41 stellt gemäß der Darstellung
in 5 ein vertikales Lichtband 72 dar, und
zwar als ein Ergebnis der Folgen der diffusen Reflexion an den horizontalen
Rändern,
und stellt ein horizontales Lichtband 71 als Ergebnis der
Folgen der diffusen Reflexion an den vertikalen Rändern dar,
die einen zentralen Lichtpunkt 70 kreuzen, so dass diese
als eine Kreuzgestalt gesehen werden.
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Die
Orientierung der LCD-Tafel 14 ist durch eine senkrechte
Linie auf der lichtprojektionsseitigen Oberfläche der LCD-Tafel 14 wiedergegeben.
Die senkrechte Linie der LCD-Tafel 14 wird vertikal zur Erde
hin geneigt. Die LCD-Tafel 14 wird als "nach oben/unten bzw. vertikal geneigt" beschrieben, und zwar
im Laufe der folgenden Be schreibung, wenn sie vertikal zur Erde
hin oder von der Erde weg geneigt ist. Spezieller ausgedrückt, ist
die LCD-Tafel 14 nach unten vertikal um einen Winkel zwischen
8 und 12 Grad geneigt. Die LCD-Tafel 14 wird in bevorzugter Weise
um 10 Grad vertikal geneigt.
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Die
untere Grenze des Neigungswinkels, das heißt die 8 Grad, wird als ein
Schwellenwert definiert, bei dem das Reflexionslicht des externen
Lichtes in der LCD-Tafel 14 von
dem ebenen Spiegel 20 weggelenkt wird. Die obere Grenze
des Neigungswinkels, das heißt
die 12 Grad, wird als ein Schwellenwert definiert, bei dem eine
ausreichende Transparenz der LCD-Tafel 14 sichergestellt
wird. Das heißt,
der Neigungswinkel größer als
12 Grad erlaubt es nicht, dass ein ausreichender Lichtstrahl von
der Anzeige 10 durch die LCD-Tafel 14 hindurch
verlaufen kann, und zwar, um ein Bild auf dem Anzeigebereich 40 auf
der Frontwindschutzscheibe 41 darzustellen.
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Der
Bereich des vertikalen Neigungswinkels bei der vorliegenden Ausführungsform,
das heißt
der Bereich von 8 bis 12 Grad, hängt
von dem Abstand zwischen der Anzeige 10 und dem ebenen
Spiegel 20 oder von der Größe der Anzeige 10 und
des ebenen Spiegels 20 ab. Daher kann sich der Bereich
des Neigungswinkels, das heißt
die obere Grenze und die untere Grenze, ändern, und zwar in Einklang
mit dem Abstand und/oder der Größe dieser
Teile. Das heißt, die
untere Grenze kann auch kleiner als 8 Grad sein und die obere Grenze
kann auch größer als
12 Grad sein, in Einklang mit dem Abstand und der Größe der Anzeige 10 und
des ebenen Spiegels 20.
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Die
LCD-Tafel 14 wird ferner zu einem Frontteil des Fahrzeugs
an einer vertikalen Achse neben einer Neigung vertikal zur Erde
hin geneigt. Die LCD-Tafel 14 wird hier als "nach rechts/links
horizontal geneigt" in
der folgenden Beschreibung beschrieben, wenn diese horizontal zu
dem Frontteil des Fahrzeugs hin geneigt oder von diesem weg geneigt ist.
Spezifischer ausgedrückt,
wird die LCD-Tafel 14 horizontal zu dem Frontteil um einen
Winkel zwischen 15 und 17 Grad geneigt. Die LCD-Tafel 14 wird in
bevorzugter Weise horizontal um 15 Grad geneigt.
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Die
folgende Grenze des Neigungswinkels der LCD-Tafel 14, das
heißt
die 15 Grad, wird als ein Schwellenwert definiert, bei dem das Reflexionslicht des
externen Lichtes in der LCD-Tafel 14 von dem ebenen Spiegel 20 weg
gelenkt wird. Die obere Grenze des Neigungswinkels, das heißt die 17
Grad, definiert aus dem gleichen Grund den vertikalen Neigungswinkel.
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Der
Bereich des horizontalen Neigungswinkels bei der vorliegenden Ausführungsform,
das heißt
die obere und die untere Grenze, sind nicht auf die oben beschriebenen
Zahlenangaben beschränkt, sondern
können
sich in Einklang mit dem Abstand und/oder der Größe der Anzeigevorrichtung 10 und des
ebenen Spiegels 20 ändern.
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Der
Gummi-Abstandshalter 13 wird dazu verwendet, um die LCD-Tafel 14 in
einem Winkel zu haltern. Das heißt, es wird die LCD-Tafel 14 durch eine
Rinne in dem Gummi-Abstandshalter 13 in dem Gehäuse 12 gehalten.
Die LCD-Tafel 14 ist in dem Gehäuse 12 fixiert, wobei
deren Umfang in der Rinne festgehalten wird.
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Der
Gummi-Abstandshalter 13 besitzt einen Umfang mit einer Änderung
in der Dicke. Das heißt, die
allmähliche Änderung
in der Dicke des Umfangsabschnittes des Gummi-Abstandshalters 13 schafft die
Möglichkeit,
die LCD-Tafel 14 in einem gewünschten Winkel in dem Gehäuse 12 zu
haltern.
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Die
LCD-Tafel 14 wird in der oben beschriebenen Weise geneigt,
um zu verhindern, dass die Lichtbänder 71 und 72 in
dem Anzeigebereich 40 auf der Frontwindschutzscheibe 41 dargestellt
werden. 3A und 3B zeigen
ein Schema der vorliegenden Erfindung. Das heißt, 3A zeigt
eine Aufrissansicht der Headup-Anzeigevorrichtung, und zwar gesehen
von einem rückwärtigen Teil
des Fahrzeugs aus, und 3B zeigt eine Draufsicht der Headup-Anzeigevorrichtung,
gesehen von oberhalb dem Fahrzeug aus. Es sind Pfade des externen
Lichtes, welches von der Öffnung 42 der
Instrumentenkonsole kommt, durch eine Reihe von Pfeilen in der Figur
angezeigt.
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Die
LCD-Tafel 14 wird vertikal geneigt, um das diffus reflektierte
Licht in der LCD-Tafel 14 zu einem unteren Raum des ebenen
Spiegels 20 hin zu projizieren, wie in 3 gezeigt
ist. Das heißt,
das horizontale Lichtband 71, welches in 5 gezeigt ist,
wird von dem ebenen Spiegel 20 weg abgelenkt.
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Die
LCD-Tafel 14 wird ferner auch horizontal geneigt, um das
diffus reflektierte Licht in der LCD-Tafel 14 zu einem
Raum zwischen dem ebenen Spiegel 20 und dem verstärkenden
Spiegel 30 hin zu projizieren. Das heißt, es wird das vertikale Lichtband 72,
welches in 5 gezeigt ist, zu einem Raum
zwischen dem ebenen Spiegel 20 und dem verstärkenden
Spiegel 30 hin abgelenkt.
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Es
wird somit die LCD-Tafel 14 auf diese Weise vertikal und
horizontal zur gleichen Zeit geneigt, um die Lichtbänder 71 und 72 nicht
zu projizieren, und zwar als ein Ergebnis der diffusen Reflexion in
der LCD-Tafel 14 zu dem ebenen Spiegel 20 hin.
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Die
Headup-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
enthält
die LCD-Tafel 14 sowohl in einer vertikalen als auch einer
horizontalen Richtung geneigt, wie in den 7A und 7B gezeigt
ist. Das heißt,
die LCD-Tafel 14 lenkt die Kreuzgestalt-Lichtbänder 71 und 72 auf
Grund der diffusen Lichtreflexion des externen Lichtes in derselben
von dem ebenen Spiegel 20 weg ab. Es ist daher die Orientierung
der lichtprojektionsseitigen Oberfläche der LCD-Tafel 14,
das heißt
die senkrechte Linie der LCD-Tafel 14, zur Erde hin geneigt,
um den horizontalen Abschnitt 71 der kreuzförmig gestalteten
Lichtbänder 71 und 72 von
dem ebenen Spiegel 20 zu dem Raum darunter hin abzulenken. Ferner
ist die senkrechte Linie der LCD-Tafel 14 zum Frontteil
des Fahrzeugs hin geneigt, um den vertikalen Teil 72 der
kreuzgestalteten Lichtbänder 71 und 72 von
dem ebenen Spiegel 20 weg in den Raum zwischen dem ebenen
Spiegel 20 und dem verstärkenden Spiegel 30 abzulenken.
Auf diese Weise wird verhindert, dass das diffus reflektierte Licht
in der LCD-Tafel 14 in dem Anzeigebereich 40 auf
der Frontwindschutzscheibe 41 dargestellt wird.
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Der
Neigungswinkel der LCD-Tafel 14 kann in bevorzugter Weise
auf 10 Grad in der vertikalen Richtung und auf 15 Grad in der horizontalen
Richtung eingestellt werden. Auf diese Weise kann die LCD-Tafel 14 sicher
das diffus reflektierte Licht, welches in dieser erzeugt wurde,
von dem ebenen Spiegel 20 weg ablenken und reserviert nebenbei
eine ausreichende Transparenz für
die LCD-Tafel 14. Ferner ist die LCD-Tafel 14 auch
in der Horizontalen geneigt, um auf sichere Weise das diffus reflektierte Licht
in der LCD-Tafel 14 von dem ebenen Spiegel 20 zu
dem Raum zwischen dem ebenen Spiegel 20 und dem verstärkenden
Spiegel 30 hin abzulenken.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vollständig
in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen derselben unter
Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass vielfältige Änderungen
und Abwandlungen für
Fachleute offensichtlich sind.
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Beispielsweise
kann die LCD-Tafel 14 in dem Gehäuse 12 in einem Winkel
angeordnet werden, und zwar unter Verwendung eines Gummi-Abstandshalters 13 mit
einem Umfang mit einer konstanten Dicke anstelle eines Umfangs mit
einer sich ändernden Dicke.
Das heißt,
der Gummi-Abstandshalter 13 kann selbst in einem Winkel
in dem Gehäuse 12 angeordnet
sein, wenn der Umfang eine konstante Dicke aufweist.
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Der
Gummi-Abstandshalter 13 kann auch weggelassen werden, wenn
die LCD-Tafel 14 in
einem Winkel angeordnet werden kann. Ferner kann das Gehäuse 12 selbst
in einem Winkel in der Instrumentenkonsole angeordnet werden.
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Die
LCD-Tafel 14 kann dadurch in Lage gebracht werden, indem
man ein Material mit einer gummiähnlichen
Elastizität
verwendet.
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Die
Lichtquelle 11 besitzt bei der ersten Ausführungsform
eine Vielzahl an Komponenten. Jedoch kann die Lichtquelle 11 auch
einen unterschiedlichen Komponententyp aufweisen.
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Es
wird der Lichtstrahl, der von der Anzeige 10 projiziert
wird, reflexionsmäßig durch
den ebenen Spiegel 20 abgelenkt, und zwar zu dem verstärkenden
Spiegel 30 hin entsprechend der ersten Ausführungsform.
Es kann jedoch auch der ebene Spiegel 20 weggelassen werden.
Das heißt
die Anzeige 10 kann den Lichtstrahl direkt zu dem verstärkenden Spiegel 30 hin
projizieren. In diesem Fall wird das diffus reflektierte Licht aus
dem externen Licht von der LCD-Tafel 14 zu einem Raum zwischen
dem ebenen Spiegel 20 und dem verstärkenden Spiegel 30 hin abgelenkt.
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Die
Anzeige 10 bei der ersten Ausführungsform projiziert den Lichtstrahl
von rechts nach links, und zwar relativ zu einer Fahrtrichtung des
Fahrzeugs. Jedoch kann die Anzeige 10 den Lichtstrahl auch
von links nach rechts hin projizieren. In diesem Fall kann die LCD-Tafel 14 an
einer vertikalen Achse zu einem Frontteil des Fahrzeugs hin geneigt
sein. Das externe Licht, welches von der LCD-Tafel 14 reflektiert
wird, wird zu einem Raum zwischen dem ebenen Spiegel 20 und
dem verstärkenden
Spiegel 30 hin abgelenkt.
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Die
LCD-Tafel 14 ist so angeordnet, dass ihre senkrechte Linie
zur Erde hin geneigt ist, und zwar entsprechend der ersten Ausführungsform.
Es kann jedoch die LCD-Tafel 14,
das heißt
die senkrechte Linie derselben, nach oben hin zu einer Decke des
Fahrzeugs hin geneigt sein. Das diffus reflektierte Licht von der
LCD-Tafel 14 wird zu einem Raum über dem ebenen Spiegel 20 auf
diese Weise hin abgelenkt.
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Die
Anzeige 10 und der ebene Spiegel 20 sind bei der
ersten Ausführungsform
in derselben Ebene mit der LCD-Tafel 14 gelegen und sind
gleichzeitig in einer vertikalen Richtung und in einer horizontalen
Richtung geneigt. Es kann jedoch das diffus reflektierte Licht aus
dem externen Licht in der LCD-Tafel 14 daran gehindert
werden, zu dem Anzeigebereich 40 auf der Frontwindschutzscheibe 41 zurückzukehren.
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Die
LCD-Tafel 14 wird in der folgenden Weise relativ zu einer
Lichtachse des externen Lichtes geneigt. Das heißt, die LCD-Tafel besitzt eine
Iteration von Elementmustern, wie beispielsweise die Schaltungen 51, 52 und
eine Maske 55. Es werden dann eine erste Linie senkrecht
zu den Rändern 61, 63 in
den Elementmustern und eine zweite Linie senkrecht zu den Rändern 62, 64 in
den Elementmustern auf der Oberfläche der LCD-Tafel 14 definiert.
Dann wird die LCD-Tafel 14 so geneigt, dass ein Kreuzungswinkel
zwischen der Achse des externen Lichtes und der ersten Linie, die
oben beschrieben ist, verschieden ist von einem rechten Winkel, wenn
das externe Licht von der Anzeigefläche 40 zu der LCD-Tafel 14 in
der Anzeige 10 herein gelangt. Ein Kreuzungswinkel zwischen
der Achse des externen Lichtes und der zweiten Linie auf der LCD-Tafel 14 wird
ebenfalls verschieden von einem rechten Winkel eingestellt. Auf
diese Weise wird verhindert, dass das externe Licht einen Einfallspfad
zurück
verfolgt, und zwar zurück
zu dem Anzeigebereich 40, ungeachtet einer Positionsbeziehung
zwischen der Anzeige 10 und dem ebenen Spiegel 20,
z. B der Ebene, in welcher die Anzeige 10 und der ebene Spiegel 20 gelegen
sind.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass derartige Änderungen und Abwandlungen
in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen, wie er durch die
anhängenden
Ansprüche
festgehalten ist.