JP2005003918A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

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Kinya Tamura
欣也 田村
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Marelli Corp
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Calsonic Kansei Corp
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Abstract

【課題】表示歪みの抑制と虚像の高拡大を低コストでできるヘッドアップディスプレイ1を提供すること。
【解決手段】液晶ディスプレイ14が表示する画像21を凹面鏡11で拡大反射して、液晶ディスプレイ14の表示可能領域23の縦横比よりも横長な縦横比の画像24を移動体のフロントウィンドシールドに虚像で表示するヘッドアップディスプレイ1において、凹面鏡11が、縦方向の拡大率を横方向の拡大率より小さくしたものであり、液晶ディスプレイ14が縦方向に引き伸ばした画像21を表示するようにした。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転情報を運転者に表示するシステムに関し、特に車両、船舶、航空機などフロントウィンドシールドに運転に関わる情報を表示するヘッドアップディスプレイの技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、表示情報を拡大率の大きい虚像にて車のフロントウィンドシールドに表示するようにした自動車等のヘッドアップディスプレイにおいて、一般に、フロントウィンドシールドは自動車の構造上、上下方向に非対称な湾曲面形状を有する。また、フロントウィンドシールドは左右方向では対称的な湾曲形状を有するが、左右両端部では中央部に比べて大きな湾曲形状を有する。また、凹面鏡は、その湾曲状反射面にて、インストルメントパネルの上下に位置するフロントウィンドシールドの視界領域部及び表示装置の表示面の双方を臨むように位置しているため、凹面鏡の光軸はフロントウィンドシールドの上方への傾斜方向に傾斜している。
これに対し、従来のヘッドアップディスプレイは、凹面鏡に、回転放物凹面鏡の主軸を外した放物反射鏡部を設け、この放物反射鏡部の湾曲面のうち、フロントウィンドシールドの曲率半径の小さい部分に対応する湾曲面部は、大きな曲率半径を有し、フロントウィンドシールドの曲率半径の大きな部分に対応する湾曲面部は、小さな曲率半径を有するようにして、フロントウィンドシールドの各部の曲率半径の違いによる虚像の歪みを補正するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、このような凹面鏡を用いるようにしても、拡大率が大きいと曲率半径がかなり急に小さくなるため、フロントウィンドシールドの非対称な湾曲形状と相まって、表示光のうち凹面鏡の周辺部で反射された表示光部分に起因する虚像の歪みが顕著となる不具合を生じていた。
これに対し、従来のヘッドアップディスプレイは、凹面鏡を、上下方向では上部の曲率半径がその他の部分の曲率半径よりもかなり小さく、左右方向では右側部の曲率半径がその他の部分の曲率半径よりも小さいようにして、拡大率を大きくして歪みを抑制している(例えば、特許文献2参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−270716号公報(第3−4頁、第9図)
【0004】
【特許文献2】
特開平2001−208999号公報(第4−5頁、第2図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像の歪みと高拡大率とを凹面鏡でのみ対応する従来のヘッドアップディスプレイにあっては、凹面鏡の湾曲形状が複雑になってしまうため、非常にコストが高くなってしまっていた。よって、コストを重視する車両への搭載が困難になっていた。
【0006】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、表示歪みの抑制と虚像の高拡大を低コストでできるヘッドアップディスプレイを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、表示部が表示する画像を凹面鏡で拡大反射して、表示部の表示可能領域の縦横比よりも横長な縦横比の画像を移動体のフロントウィンドシールドに虚像で表示するヘッドアップディスプレイにおいて、凹面鏡が、縦方向の拡大率を横方向の拡大率より小さくしたものであり、表示部が縦方向に引き伸ばした画像を表示するようにしたことを特徴とする手段とした。
【0008】
請求項2記載の発明では、表示部で表示する画像が、横方向長さを表示部の表示可能領域の限界長さとし、縦方向長さを等倍率であれば使用しない未使用領域まで広げるようにしたことを特徴とする手段とした。
【0009】
【発明の作用と効果】
請求項1記載の発明では、表示部に縦に引き伸ばした画像を表示し、それを縦方向の拡大率を横方向の拡大率より小さくした凹面鏡で拡大反射してフロントウィンドシールドに虚像で表示する。像の縦方向は、凹面鏡での拡大率を小さくした分、表示部で縦に引き伸ばして表示させているため、等倍に拡大したのと同じ表示像にできるとともに、表示像の歪みに大きく寄与する縦方向の拡大率を抑えて、表示の歪みを抑制する。
さらに、表示部は、表示部の表示可能領域の縦横比よりも横長な縦横比の画像を用いているため、表示可能領域の範囲で画像を縦に引き伸ばして表示するため、低コストで表示の歪みを抑制できる。
【0010】
請求項2記載の発明では、表示部で表示する画像が、横方向長さを表示部の表示可能領域の限界長さとし、縦方向長さを等倍率であれば使用しない未使用領域まで広げるようにして、拡大率を抑制してさらに表示像の歪みを抑制する。また、表示部の画像の縦方向の引き伸ばしは、未使用領域を使用するので、コストをかけずに表示の歪みを抑制できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のヘッドアップディスプレイを実現する実施の形態を、請求項1,2に係る発明に対応する実施例に基づいて説明する。
【0012】
(実施例)
【0013】
まず、構成を説明する。
図1は実施例のヘッドアップディスプレイの表示像と従来を比較した説明図である。図2は実施例のヘッドアップディスプレイの構成を示す分解図である。図3は実施例のヘッドアップディスプレイの表示部の表示とフロントウィンドシールドの表示像と従来を比較した説明図である。図1〜3における主要符号を説明すると、1はヘッドアップディスプレイ、11は凹面鏡、12aはロアケース、12bはアッパーケース、12cは後部ケース、13は投影口部、14は液晶ディスプレイ(表示部)、15は光拡散体、16は高輝度LED、17は基板、18は取付板、19aは放熱体、19bは放熱ファン、21は液晶ディスプレイの表示部分、22は液晶ディスプレイの未使用部分(未使用領域)、23は液晶ディスプレイの表示可能領域、24はフロントウィンドシールドでの表示像、31は従来における液晶ディスプレイの表示部分、32は従来における液晶ディスプレイの未使用部分、33は従来における液晶ディスプレイの表示可能領域、34は従来におけるフロントウィンドシールドでの表示像である。
【0014】
実施例のヘッドアップディスプレイ1は図2に示すように、上面部分及び後部の一部に開口する部分を有するロアケース12aを設け、ロアケース12aの内部に後部からの光を斜め上方に拡大反射する凹面鏡11を設ける。
本実施例では、凹面鏡11の拡大率を縦倍率1.8倍、横倍率2.2倍にしている。
ロアケース12aの後部の一部の開口には前後面を開口する後部ケース12cを取り付けるようにする。この後部ケース12cの前面には表示を行う透過型の液晶ディスプレイ14を設ける。
この液晶ディスプレイ14は、縦横比が縦9:横16の広く普及している縦横比率の表示を行うものであり、図3に示すように、本実施例の表示像を縦横同じ比率で表示させると未使用領域ができるものである。本実施例では、図3に示すように、液晶ディスプレイ14には、縦に引き伸ばした画像21を表示させる。
【0015】
液晶ディスプレイ14の背面には、後方から発光されるLEDの光を伝導して面的に発光させる光拡散体15を後部ケース12c内部に配置するように設ける。後部ケース12cの後面には基板17を設け、基板17の前面には、高輝度LED16を縦横に所定の行列となるように整列させて配置するように設ける。さらにこの基板17の外周側には取付けのための取付板18を設けるようにする。また、基板17の背面には後部をフィン形状にした放熱体19aを取り付ける。放熱体19aの背面には電動でファンが回転する放熱ファン19bを設ける。
【0016】
次にロアケース12aの開口する上面部分には凹面鏡11で反射した像をフロントウィンドシールドに向かって投影できるように傾斜した開口部分を有するアッパーケース12bを設け、このアッパーケース12bの開口部分には投影像を通し、内部を保護する透明な部材の投影口部13を設ける。
このヘッドアップディスプレイ1の基板17には、高輝度LED16と液晶ディスプレイ14の制御を行う回路部分を設けるようにする。
【0017】
次に、作用を説明する。
【0018】
[表示歪みの抑制と高拡大の両立]
本実施例では、図3(a)に示すように、表示像24を縦横が同じ縮小率で縮小した画像を横幅が表示可能領域限界まで使用するようにし、さらに、縦横が同じ縮小率で表示させると下方に生じる表示は可能だが使用していない領域22を使用するように画像を縦に引き伸ばした状態で液晶ディスプレイ14に表示させる。
この液晶ディスプレイ14の表示像21は、背面側の高輝度LED16による投光により、凹面鏡11に投影される。凹面鏡11では、縦に1.8倍、横に2.2倍の拡大率で像を拡大反射してフロントウィンドシールドに虚像で表示させる。
【0019】
表示像24は、液晶ディスプレイ14の画像を縦に引き伸ばし、凹面鏡11の縦の拡大率を横より小さくすることにより横と結果的に同倍率の画像を表示する。
このように凹面鏡11での拡大率を抑えた表示像24は図1(a)に示すように、図3(b)に示す液晶ディスプレイ14に縦横同倍率の表示を行ったもの31を凹面鏡11で縦横同倍率に拡大してフロントウィンドシールドに表示させた図1(b)と比較して歪みの少ない画像となる。よって、結果的に2.2倍に高拡大しながらも、画像の歪みを抑制する。
【0020】
[コスト低減作用]
本実施例では、図3(b)に示すように本実施例の表示像を同じ縮小率で表示すると下方に表示が可能だが使用しない領域22を生じる液晶ディスプレイ14を用いている。この液晶ディスプレイ14は、縦横比が縦9:横16の広く普及しているものを使用しているので、液晶ディスプレイ14のコストを抑制できる。この液晶ディスプレイ14の表示が可能な未使用領域22を使用して、画像を縦に引き伸ばすのでコストをかけずに表示の歪みを抑制することとなる。
さらに、液晶ディスプレイ14に表示させる際には、表示可能領域21の横幅を限界まで使うことで、拡大率を抑制して表示の歪みをできるだけ小さくしている。
【0021】
次に、効果を説明する。
【0022】
実施例のヘッドアップディスプレイ1にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【0023】
(1)液晶ディスプレイ14が表示する画像を凹面鏡11で拡大反射して、液晶ディスプレイ14の表示可能領域23の縦横比よりも横長な縦横比の画像を移動体のフロントウィンドシールドに虚像で表示するヘッドアップディスプレイ1において、凹面鏡11が、縦方向の拡大率を横方向の拡大率より小さくしたものであり、液晶ディスプレイ14が縦方向に引き伸ばした画像21を表示するようにしたため、低コストで表示の歪みを抑制できる。
【0024】
(2)液晶ディスプレイ14で表示する画像が、横方向長さを液晶ディスプレイ14の表示可能領域の限界長さとし、縦方向長さを等倍率であれば使用しない未使用領域22まで広げるようにしたため、コストをかけずに表示の歪みをさらに抑制できる。
【0025】
以上、本発明のヘッドアップディスプレイ1を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【0026】
例えば、実施例では、凹面鏡11の縦倍率を1.8倍、横倍率を2.2倍にしているが、別の倍率にしてもよく、フロントウィンドシールドと装置の距離、フロントウィンドシールドの湾曲率等で決めればよい。
また、実施例では、液晶ディスプレイ14の縦横比を縦9:横16にしていたが、縦4:横3でもよく、コストが低く、表示の大きいものが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のヘッドアップディスプレイの表示像と従来を比較した説明図である。
【図2】実施例のヘッドアップディスプレイの構成を示す分解図である。
【図3】実施例のヘッドアップディスプレイの表示部の表示とフロントウィンドシールドの表示像と従来を比較した説明図である。
【符号の説明】
1 ヘッドアップディスプレイ
11 凹面鏡
12a ロアケース
12b アッパーケース
12c 後部ケース
13 投影口部
14 液晶ディスプレイ
15 光拡散体
16 高輝度LED
17 基板
18 取付板
19a 放熱体
19b 放熱ファン
21 液晶ディスプレイの表示部分
22 液晶ディスプレイの未使用部分
23 液晶ディスプレイの表示可能領域
24 フロントウィンドシールドでの表示像
31 従来における液晶ディスプレイの表示部分
32 従来における液晶ディスプレイの未使用部分
33 従来における液晶ディスプレイの表示可能領域
34 従来におけるフロントウィンドシールドでの表示像

Claims (2)

  1. 表示部が表示する画像を凹面鏡で拡大反射して、表示部の表示可能領域の縦横比よりも横長な縦横比の画像を移動体のフロントウィンドシールドに虚像で表示するヘッドアップディスプレイにおいて、
    凹面鏡が、縦方向の拡大率を横方向の拡大率より小さくしたものであり、表示部が縦方向に引き伸ばした画像を表示するようにしたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
  2. 請求項1に記載されたヘッドアップディスプレイにおいて、表示部で表示する画像が、横方向長さを表示部の表示可能領域の限界長さとし、縦方向長さを等倍率であれば使用しない未使用領域まで広げるようにしたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
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