JP2000352687A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

ヘッドアップディスプレイ

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JP2000352687A
JP2000352687A JP11163384A JP16338499A JP2000352687A JP 2000352687 A JP2000352687 A JP 2000352687A JP 11163384 A JP11163384 A JP 11163384A JP 16338499 A JP16338499 A JP 16338499A JP 2000352687 A JP2000352687 A JP 2000352687A
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JP
Japan
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lamp
light
display
luminance
liquid crystal
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JP11163384A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Hatanaka
浩之 畠中
Yasuyuki Kinoshita
泰行 木下
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、昼間使用時の高輝度と、夜間使用時
の低輝度・大きい表示サイズを実現できる装置を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】本発明は、低輝度が必要な夜間などでは、
ランプ3を点灯せず、蛍光管サイドライト式バックライ
ト2を使用する。後方拡散反射板23の一部に透過特性
を持たせているので、蛍光管21の光のうち後方拡散反
射板23へ向かう部分はランプ3の方へ達するが、ほと
んどはランプ3のリフレクタにより反射され、最終的に
は液晶パネル1の方向へ向かうため、光のロスはランプ
部で吸収される光のみの、ごく少量にとどまる。また、
高輝度が必要な昼間では、蛍光管サイドライト式バック
ライト2を点灯せず、ランプ3を点灯させる。ランプ3
の光は後方拡散反射板23を透過、拡散して、面内均一
性が向上した状態で液晶パネル1へと導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に車両中で使用
されるヘッドアップディスプレイに関する。より詳しく
は自動車などの運転中に各種情報を表示し、運転者が参
照するヘッドアップディスプレイに関する。
【0002】
【従来の技術】カーナビゲーション装置や車両の状態を
表示するクライメーター他のメーター類の表示器として
ヘッドアップディスプレイが用いられている。このよう
なヘッドアップディスプレイとしては、観察者の前方に
配置されるコンバイナと、画像表示光を出射する画像表
示器と、上向きに開く出射口を有するハウジングとを備
えるものが用いられており、そのハウジング内の出射口
を通って出射される画像表示光の光路を、そのコンバイ
ナにより変更することで、そのコンバイナの前方に観察
対象の虚像を形成する。また、そのコンバイナを透過す
る光により、そのコンバイナの前方の景色を視認可能と
する。このヘッドアップディスプレイを用いると小さい
視線及び視点の移動量で表示される情報をよみとること
ができ、安全に寄与することができる。
【0003】また、近年、前方や側方の様子の映像や、
赤外線カメラを用いた熱画像を運転者に提供することで
安全性を向上させる試みが行われており、そのような表
示を行うには前方を注視したまま表示された情報を読み
取ることのできるヘッドアップディスプレイが使用され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ヘッドアップ
ディスプレイは背景(外界の風景)と重畳させて表示を
行うため、背景の輝度に応じて表示輝度を切り替える必
要がある。特に昼間は2000cd/m2程度の高輝度
が要求されるが、夜間には30cd/m2程度の輝度が
要求される。昼間に低輝度の場合には表示を読みとるこ
とができず、逆に夜間に高輝度な場合には表示が明るす
ぎることによって外界の様子を見ることができなくな
る。
【0005】昼間の高輝度を実現するためにはハロゲン
ランプや放電ランプが使用されるが、ハロゲンランプは
調光によって低輝度化した場合には色温度が下がり、表
示が赤みがかってしまう。さらに非常に低い輝度で使用
した場合には、ハロゲンランプのハロゲンサイクルが働
かず、ランプの寿命が短くなる可能性がある。放電ラン
プは電気的に調光を行うことができない。ハロゲンラン
プや放電ランプの使用により、高輝度を得ることが可能
であるが、ランプの特性から輝度の面内分布=輝度ムラ
が大きくなる。そのため、使用上問題ない範囲内に輝度
ムラを抑えようとすると、使用できる面積=表示画角が
小さくなる。さらに、ランプの調光にNDフィルタ(無
色減光フィルタ)を使用することもできるが、その場合
は夜間においても表示サイズを大きくした状態で輝度ム
ラを小さくすることはできない。そこで、本発明は、昼
間使用時の高輝度と、夜間使用時の低輝度・大きい表示
サイズを実現できる装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、情報表示光を出射する透過型液晶パネル、
該液晶パネルから出射した情報表示光を所定の方向に投
光する光学部材と、観察者視野前方に配され、外界から
の光を透過させるとともに表示手段からの光を反射また
は回折させるコンバイナとを備えたへッドアップディス
プレイにおいて、前記液晶パネル後方に低輝度光源及び
高輝度光源を配設するとともに、低輝度光源及び高輝度
光源の切換手段を設けたことを特徴とするへッドアップ
ディスプレイである。
【0007】ここで、低輝度光源としては、例えば蛍光
管バックライトを用いることができるが、これには限定
されず、最大輝度200〜300cd/m2以下のもの
ならば、何でも良い。また、高輝度光源としては、例え
ば放電ランプまたはハロゲンランプを用いることができ
るが、これらに限定されず、最大輝度10,000〜2
0,000cd/m2のものならば何でもよい。さら
に、光源の数も限定されず、複数の低輝度光源を併せて
高輝度光源としてもよい。光源の種類及び配置の好まし
い態様は、低輝度光源が蛍光管サイドライト式バックラ
イトで、高輝度光源が放電ランプまたはハロゲンランプ
であって、放電ランプまたはハロゲンランプを蛍光管式
サイドライト式バックライトを透過して透過型液晶パネ
ルを照射する位置に配設したものである。切換手段は、
例えば低輝度光源と高輝度光源の点灯を順次切切り換え
るもの、光源の光路上にミラーを配置して、ミラーの切
り換えで、いずれかの光源の光のみ照射するものが考え
られるが、これらに限定されない。また、ミラーとして
ハーフミラーを用い、低輝度光源の光に重ねて高輝度光
源の光を照射してもよく、この場合も本願の請求項に包
含される。
【0008】透過型液晶パネルは、従来公知の液晶パネ
ルを用いることができ、光学部材は、凹凸レンズ、ミラ
ーなどの公知のものを用いることができる。また、コン
バイナは、外界からの光線を透過させるとともに表示器
から投光された映像表示光を観察者が視認できる方向に
反射させるものならば何でもよく、ホログラフィックコ
ンバイナなどを用いることができる。
【0009】なお、本発明のヘッドアップディスプレイ
は、主に自動車、航空機等の車両に適用可能であるが、
観光地の名所、旧跡、水族館、植物園、動物園の生物、
博物館、美術館、資料館、展示場、ショールーム等の展
示物、種々の製品の製造工場、組立工場等の作業内容な
どを表示する場合に応用してもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図1はヘッドアップディスプレイ本体の
概略図を示す。すなわち、中空のハウジング15と、こ
のハウジング15に取り付けられるコンバイナ12と、
そのハウジング15に内蔵される表示器(図示せず)お
よびミラー18を有する。そのコンバイナ12はドライ
バーなどの観察者の前方視野内に配置される。その表示
器は、図示しない制御部から表示器に画像信号が送られ
ることで画像表示光Lを出射するもので、表示器の詳細
は後述する。
【0011】その画像表示光Lは、図1において1点鎖
線で示すように、後方に向かった後に上記ミラー18に
より反射されることで前方斜め上方に向かい進行し、そ
のハウジング15の上部に形成された開口15aを介し
てコンバイナ12に至る。そのコンバイナ12は、その
画像表示光Lの光路を変更してドライバーの瞳Eに導
く。そのコンバイナ12の光路変更面とミラー18の反
射面を、それぞれ回転対称非球面における回転対称軸か
ら外れた範囲にある部分で構成することで、歪みのない
観察対象虚像を瞳Eから約2m以上遠方(前方位置P)
に形成することが可能になる。
【0012】次に表示器の詳細を図2に示す。図2
(a)が表示器の全体概略図、(b)が側面断面図を示
しており、図中1が液晶パネル、2が蛍光管サイドライ
ト式バックライト、3がランプで、ランプ3は内面が鏡
面の収納箱4に入っている。蛍光管サイドライト式バッ
クライト2の液晶表示面での最大輝度は200〜300
cd/m2であり、ヘッドアップディスプレイでの表示
状態では20〜30cd/m2となる。このサイドライ
ト式バックライト2は、図2(b)に示す通り、蛍光管
21、導光板22、後方拡散反射板23、側方拡散反射
板24からなる。したがって、蛍光管21から放射され
た光は導光板22で拡散され、拡散された光のうち、液
晶パネル1に向かわない方向の光はさらに後方拡散反射
板23や側方拡散反射板24で拡散反射され、最終的に
液晶パネル1の方向へ向かう。なお、後方拡散反射板2
3の一部は拡散透過特性のある拡散板とし、この拡散板
を通してランプ3の光を液晶パネル1へ導く。
【0013】ランプ3は、ハロゲンランプまたは放電ラ
ンプを使用することができ、このランプの液晶表示面で
の最大輝度は10,000〜20,000cd/m2
あり、ヘッドアップディスプレイでの表示状態では1,
000〜2,000cd/m 2となる。ランプを使用し
た場合には表示面の輝度ムラが大きく、限られた面積の
範囲しか表示に使用することができないが、本発明で
は、ランプ3の光は後方拡散反射板23で拡散されるの
で、面内均一性が向上した状態で液晶パネル1へと導か
れる。なお、ランプ3と蛍光管サイドライト式バックラ
イト2の点灯の切り換えは、前述した図示しない制御部
によって制御され、その制御は例えばヘッドアップディ
スプレイ本体などに外界輝度センサを設け、外界の輝度
に応じて自動的に制御しても良いし、観察者自身の見づ
らさをもとに手動で切り換えてもよい。
【0014】以上の構成において、低輝度が必要な夜間
などでは、ランプ3を点灯せず、蛍光管サイドライト式
バックライト2を使用する。後方拡散反射板23の一部
に透過特性を持たせているので、蛍光管21の光のうち
後方拡散反射板23へ向かう部分はランプ3の方へ達す
るが、ほとんどはランプ3のリフレクタにより反射さ
れ、最終的には液晶パネル1の方向へ向かうため、光の
ロスはランプ部で吸収される光のみの、ごく少量にとど
まる。また、高輝度が必要な昼間では、蛍光管サイドラ
イト式バックライト2を点灯せず、ランプ3を点灯させ
る。ランプ3の光は後方拡散反射板23を透過、拡散し
て、面内均一性が向上した状態で液晶パネル1へと導か
れる。
【0015】なお、本発明のヘッドアップディスプレイ
の表示器は、上記構成に限定されず、図3の構成のもの
でも良い。図3(a)が表示器の全体概略図、(b)が
側面断面図を示しており、図中31は液晶パネルで、液
晶パネル31から間隔を開けて蛍光管バックライト32
が配置される。蛍光管バックライト32はサイドライト
式、直下式のいずれでもよく、蛍光管と拡散板とから構
成される。また、33はランプであり、液晶パネル31
側方下部に配設してある。このランプ33はハロゲンラ
ンプまたは放電ランプを用いることができる。
【0016】液晶パネル31と蛍光管バックライト32
の間にランプ33からの光線の方向を切り換えることの
できるミラー34が位置する。このミラーは全反射ミラ
ーで、また回転軸37を中心に前後(図3(a)の矢印方
向)に回転する。回転軸37の駆動は図示しないモータ
により行い、モータの駆動は液晶パネルなどの制御を行
う制御部(図示せず)によって行う。なお、35は透明
板であり、蛍光管バックライト32の光を透過散乱させ
る。また、36はミラー34、蛍光管バックライト32
などを収容する筐体である。
【0017】図3の表示器において、低輝度状態で使用
するときは、ミラー34を図3(b)の破線状態の位置に
し、蛍光管バックライト32の光が液晶パネル31を照
射するようにする。また、高輝度状態で使用するとき
は、ミラー34を図3(b)の実線状態の位置にして、ラ
ンプ33の光を全反射させて液晶パネル31へ入射する
ようにする。なお、ランプ33を点灯しているときは、
蛍光管バックライトを消しても、そのまま点灯していて
もよい。また、ミラー34としてハーフミラーを用いる
場合は、ミラーの駆動機構は不要となり、蛍光管バック
ライト32とランプ34の点灯の切換えのみで高輝度状
態と低輝度状態が実現できる。
【0018】本発明は、以上の構成に限定されず、ラン
プの位置と蛍光管バックライトの位置は逆でも良い。ま
た、図3の例について、ミラーを、赤外線は透過し、可
視光線を反射するコールドミラーとすることによって、
ランプから放射される赤外線が液晶パネルに到達しない
ようにすることができる。これにより、液晶パネルに赤
外線が照射されることによって生じる液晶パネルの温度
上昇や、それに伴う機能不良や故障を防ぐことができ
る。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、昼間使用時の高輝度
と、夜間使用時の低輝度・大きい表示サイズを両立する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ヘッドアップディスプレイ本体の内部構造図
【図2】ヘッドアップディスプレイ本体の表示器の構造
【図3】ヘッドアップディスプレイ本体の表示器の他の
構造図
【符号の説明】
1、31…液晶パネル 2…蛍光管サイドライト式バックライト 3、33…ランプ 34…ミラー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】情報表示光を出射する透過型液晶パネル
    と、該液晶パネルから出射した情報表示光を所定の方向
    に投光する光学部材と、観察者視野前方に配され、外界
    からの光を透過させるとともに表示手段からの光を反射
    または回折させるコンバイナとを備えたへッドアップデ
    ィスプレイにおいて、前記液晶パネル後方に低輝度光源
    及び高輝度光源を配設するとともに、低輝度光源及び高
    輝度光源の切換手段を設けたことを特徴とするへッドア
    ップディスプレイ。
  2. 【請求項2】低輝度光源が蛍光管サイドライト式バック
    ライトで、高輝度光源が放電ランプまたはハロゲンラン
    プであって、放電ランプまたはハロゲンランプを蛍光管
    式サイドライト式バックライトを透過して透過型液晶パ
    ネルを照射する位置に配設してなる請求項1記載のへッ
    ドアップディスプレイ。
JP11163384A 1999-06-10 1999-06-10 ヘッドアップディスプレイ Pending JP2000352687A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004184767A (ja) * 2002-12-04 2004-07-02 Honda Motor Co Ltd 車両用表示装置およびその導光板
WO2010143537A1 (ja) * 2009-06-10 2010-12-16 株式会社島津製作所 頭部装着型表示装置
JP2013535019A (ja) * 2010-05-26 2013-09-09 ジョンソン・コントロールズ・ゲー・エム・ベー・ハー ディスプレイ、特に車両ヘッドアップディスプレイ

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