JP2005205974A - ウインドシールドディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 助手席の搭乗者からは見ることができるが、運転者から見えないように表示を行なうウインドシールドディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】 本発明のウインドシールドディスプレイ装置１００は、運転席側コンバイナ部５と、助手席側コンバイナ部７とに個別に画像が表示されるようになっている。助手席側コンバイナ部７は、反射方向制御膜２１によって構成されているので、助手席側の表示器１５で作成された表示画像は、運転席側から視認できないようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウインドシールドディスプレイ装置に関する。

現在、運転者は運転中、安全運転のために、カーナビゲーション装置のディスプレイや車載ＴＶ等を操作したり見たりすることができないようになっている。しかし、助手席に座る人にとって、目の前にあるディスプレイを操作できないことは好ましくない。そのため、助手席に座っている人だけが操作できるスイッチを設け、該スイッチによって車両が走行中でも操作できるナビゲーション装置が提案されている（下記特許文献１）。

ところで、昨今、ウインドシールド（フロントガラス）に案内情報を表示することにより、運転者の視線移動を減じ、安全運転に支障をきたさないようにしたウインドシールドディスプレイ装置が採用され始めている（下記特許文献２、３）。
特開平５−１６４５６５号公報 特開２００１−１０８４７６号公報 特開平７−１０１２６７号公報

上記のようなウインドシールドディスプレイ装置は、通常、車速表示や各種警告表示を行なうことを想定しているので、運転席と助手席との両方から表示画像を観ることができるように構成される。しかしながら、こうしたウインドシールドディスプレイ装置の利用範囲を拡大する場合、前述したように、助手席の人だけが観ることが可能な構成が必要になってくることが想定される。

上記事情に鑑み、本発明は、助手席の搭乗者からは観ることができるが、運転者から見えないように表示を行なうウインドシールドディスプレイ装置を提供することを１つの課題とする。また、助手席の搭乗者にとって使い勝手のよいウインドシールドディスプレイ装置を提供することを他の１つの課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために本発明は、表示画像に関する入射光をウインドシールドに設けたコンバイナ部で反射・回折させることにより、表示画像を搭乗者が視認できるように表示を行なう車両用のウインドシールドディスプレイ装置において、コンバイナ部は運転席と助手席との間もしくは助手席側に位置し、入射光の反射方向を制御する反射方向制御膜を備えるものであり、その反射方向制御膜に入射した入射光に基づく表示画像が、実質的に運転席側から視認不可となるように構成されたことを主要な特徴とする。

上記本発明においては、ウインドシールド上または内部に設けられるコンバイナ部は、表示画像に関する入射光が運転席側に反射されることを制限するものである。したがって、運転者は、実質的に表示画像を観ることができない。一方、助手席の搭乗者は走行中であっても表示画像を自由に観ることができる。このように本発明によれば、安全運転に支障をきたすことなく、助手席の搭乗者にとって使い勝手の良いウインドシールドディスプレイ装置を実現できる。

１つの好適な態様において、車両における助手席側から運転席側に向かう方向もしくはその逆方向を幅方向として定義したとき、上記した反射方向制御膜は、車内側において、膜の面内方向に対して傾斜する形で幅方向に規則的に並んで形成された複数の傾斜面を備えるとともに、その傾斜面の各々に入射光を反射する反射層が形成されたものとすることができる。このように、傾斜面に選択的に反射層を設けることにより、該反射層による反射光が助手席の搭乗者の目には映るが、運転者の目には映らないようにすることができる。こうした反射層を備える反射方向制御膜は、ハーフミラーとして構成することができる。

さらに具体的にいえば、上記した反射方向制御膜は、車両を運転中の運転者が当該反射方向制御膜を観るときの視線方向における光の透過を許容するように、その配置位置および傾斜面の傾き調整がなされたものとすることができる。好適には、反射方向制御膜の反射層が薄く形成されるとともに、該反射層が形成される傾斜面と、車両を運転中の運転者が当該反射方向制御膜を観るときの視線方向とが、略平行となることである。このような構成によると、運転者の目には、一の傾斜面と他の傾斜面との間を透過してくる光が映り、反射層によって陰になる部分が小さくなるので、視野が妨げられることがない。反射層の側面の一部は映るかもしれないが、従来のコンバイナに比して、極めて高い透過率が得られる。運転者の視野を妨げない限り、助手席側に大画面ディスプレイを設けることも可能となる。

他の１つの好適な態様において、上記した反射方向制御膜は、表示画像に関する入射光を回折させることにより形成される再生光が助手席側で視認可能、運転席側で視認不可となるように再生光の角度選択性を付与したホログラムとされる。すなわち本発明では、あえて助手席および後部座席の搭乗者のみが視認できるようにホログラムを作製し、これをコンバイナ部に用いることができる。ホログラムの利用および再生照明光（画像表示光）の入射方向の調整により、ホログラムの回折光を正確に制御できる。

他の１つの局面において、上記課題を解決するために本発明は、表示画像に関する入射光をウインドシールド上または内部のコンバイナ部で反射・回折させることにより、表示画像を搭乗者が視認できるように表示を行なう車両用のウインドシールドディスプレイ装置であって、コンバイナ部は、別々の表示器で生成された入射光が個別に入射される運転席側コンバイナ部と助手席側コンバイナ部とを含んで構成され、助手席側コンバイナ部に入射した入射光に基づく表示画像が運転席側から視認不可とされる一方、助手席側コンバイナ部の入射光を生成する表示器は、助手席に搭乗者が搭乗したか否かを検知するセンサによって、助手席に搭乗者が搭乗したことが検知されることが起動条件として設定されていることを主要な特徴とする。

上記本発明においては、ウインドシールド上または内部のコンバイナ部を運転席側と助手席側とで個別的に設けている。そして、助手席側コンバイナ部に関し、表示画像に関する入射光が運転席側に反射されることを制限されるようにした。したがって、運転者は、助手席側コンバイナ部に投影された画像を観ることができない。一方、助手席の搭乗者は走行中であっても表示画像を自由に観ることができる。また、助手席に搭乗者がいないときには、助手席側の表示を行なわないようにするので、省電力化にもなる。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１に示すのは、本発明のウインドシールドディスプレイ装置１００の概念図である。ウインドシールドディスプレイ装置１００は、車両のウインドシールド３（フロントガラス）の内部に設けられたコンバイナ部５，７と、車速情報や警告情報等の表示画像に関する光を生成する表示器１３，１５と、凹面鏡９，１１を備えている。表示器１３，１５で生成された表示画像を表す光は、凹面鏡９，１１でそれぞれ反射されてコンバイナ部５，７に入射される。コンバイナ部５，７に投影された表示画像を、搭乗者２，４が視認できる仕組みである。コンバイナ部５，７は、ウインドシールド３の室内側の面上に設けることもできる。

また、凹面鏡９，１１および表示器１３，１５は、ウインドシールド３の下端につながるインスツルメントパネル内に配置される。表示器１３，１５は、たとえば蛍光表示管や透過型液晶パネルなどの表示デバイスとその制御部で構成される。凹面鏡９，１１にホログラムを利用した場合、運転者２および助手席の搭乗者４は、ウインドシールド３の外側（車外側）に拡大された虚像を観ることとなる。

上記コンバイナ部５，７は、運転席側コンバイナ部５と、助手席側コンバイナ部７とに分離されている。すなわち、運転席側と助手席側とにおける、ウインドシールド３の下半分の位置に運転者２の視野を妨げない形で設けられている。図１の例では、各コンバイナ部５，７には、表示器１３，１５の表示画像が個別に投影される構成である。このように、運転席側コンバイナ部５と助手席側コンバイナ部７とを互いに分離した形で設けるので、別々の表示を行なうことが可能となる。ただし、ビームスプリッタを用いて同一の表示器からの入射光を入射させることも可能である。

図１に示すごとく、本発明では運転席側コンバイナ部５に投影された表示画像は、運転者２と助手席の搭乗者４との双方が視認可能である。一方、助手席側コンバイナ部７に投影された表示画像は、助手席の搭乗者４が視認可能、運転者２は視認不可とされている。つまり、助手席側コンバイナ部７の構成を運転席側コンバイナ部５とは異ならせ、凹面鏡１１からの入射光が運転者２に映らないよう、反射角度に選択性を付与している。なお、後部座席の搭乗者からは、運転席側コンバイナ部５および助手席側コンバイナ部７の双方に投影される表示画像が視認できるようにするとよい。

図２に示すごとく、助手席側コンバイナ部７は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などの接着剤６を用いて、合わせガラス３ａ，３ｂの間に封入された反射方向制御膜２１（図３）で構成されたものである。図３に、反射方向制御膜２１を水平方向に切断したときに現れる断面模式図を示す。まず、車両における助手席側から運転席側に向かう方向もしくはその逆方向を幅方向ＷＬとして定義しておく。

図３に示すごとく、反射方向制御膜２１は、樹脂基材２５と反射膜２３によって構成されている。可視光に対してほぼ透明な樹脂基材２５は、車内側において、略平行な複数の溝が幅方向ＷＬに規則的に並んで形成され、各溝の長手方向と垂直な任意の断面が鋸状を呈する形となっている。そして、各鋸刃の一方の傾斜面２１ｋだけに反射層２３が選択的に形成されている。反射層２３の厚さは、反射層２３の厚さ方向における可視光反射率が、たとえば９５％以上となるように調整することができる。ただし、助手席側コンバイナ部７をハーフミラーとして構成することもでき、その場合はもう少し小さい反射率を持たせることができる。一方、図３に示すように、反射層２３と平行な方向については、樹脂基材２５があるだけなので、光がほとんど遮られず（たとえば可視光透過率９０％以上）、光透過性が良好となっている。

すなわち、反射方向制御膜２１は、図１に示したように、車両を運転中の運転者２が当該反射方向制御膜２１を観るときの視線方向における光の透過を妨げないように、その配置位置および傾斜面２１ｋの傾き調整がなされたものである。そのため、運転者２の視界が遮られることがない。

上記した反射方向制御膜２１は、次のようにして作製することができる。図４に示すごとく、反射方向制御膜２１の基材となる樹脂シート２１ａを、予め溝２６ｋを形成してある金属製の転写治具２６に密着させ、両者を加熱しながら加圧することにより、該転写治具２６の溝形状を樹脂シート２１ａに転写する。この方法は、一般にエンボス法と呼ばれる方法である。樹脂シート２１ａの材料としては、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ：商品名 ゼオノア、英文名 ＺＥＯＮＯＲ）、ポリエステル樹脂などを用いることが可能である。

具体的に、転写治具２６の溝２６ｋは、溝２６ｋと直交する向きの断面（つまり図４）が鋸状を呈するように調整されている。隣り合う溝同士の間隔は、表示器１５で生成される表示画像の解像度によって決定することができる。なお、エンボス法の代わりに、ドライエッチング法など樹脂シート２１ａを直接加工する方法や、押し出し法等を採用することができる。

次に、蒸着法やスパッタ法により、反射層２３となるべき材料２８を樹脂シート２１ａの面内に対して斜め方向から堆積させる。これにより、シート面内方向に対して傾斜した筋状の傾斜面２１ｋが一定間隔で形成された樹脂基材２５と、該傾斜面２１ｋに選択的に形成された反射膜２３とを備える反射方向制御膜２１を得ることができる。こうして作製された反射方向制御膜２１は、反射層２３を形成した側に保護膜を形成したうえで、図３に示すごとく、合わせガラス３ａ，３ｂの間に封入することができる。なお、反射層２３の構成材料２８としては、アルミやクロム等の金属を用いることができる。また、通常の鏡を作製するときのように、銀メッキで反射層２３を形成してもよい。

また、樹脂シート２１ａの片面全体に金属膜を形成した後、化学エッチング法やドライエッチング法により、不要部分を除去するといった方法を採用することもできる。たとえば、化学エッチング法では金属膜を形成した後、レジスト膜を塗布して露光を行なう。次に、エッチングしたい部位のレジストを溶剤で除去後、薬液にワークを一定時間浸漬させて金属膜の不要部分を除去し、反射層２３を得る。

一方、図３に示した反射方向制御膜２１の代わりに、ホログラフィー膜を備えた反射方向制御膜３１を採用することもできる。図５に示すごとく、反射方向制御膜３１は、支持体３３に支持されたホログラフィー膜３５により構成される。ここでホログラフィー膜３５は、入射光（再生照明光）が特定の出射角で回折・反射される光反射特性を持つように、凹面鏡が記録・露光されている。また、ホログラフィー膜３５は、たとえばリップマンホログラムとして構成されるものであり、その材料としてはフォトポリマ、重クロム酸ゼラチン、銀塩乳剤など種々の感光材料が用いられる。

なお、運転席側コンバイナ部５は、図２に示した助手席側コンバイナ部７と同様に、ウインドシールド３の中に封入された反射膜にて構成することができる。この反射膜はハーフミラーとして構成されるものであり、ウインドシールドを構成する合わせガラスに直接形成することができる。また、運転席側コンバイナ部７を、ホログラム（リップマンホログラム）で構成することも可能である。

また、図１に示した助手席側の表示器１５は、助手席に搭乗者が存在しない場合には起動しない、つまり助手席側コンバイナ部７に表示画像が投影されないようにすることができる。この場合、図６に示すごとく、本ウインドシールドディスプレイ装置１００には、助手席に搭乗者が存在するか否かを検知するための助手席センサ４３を設けるとよい。そして、助手席側コンバイナ部７の入射光（画像表示光）を生成する表示器１５は、センサ４３によって助手席に搭乗者４が搭乗したことが検知されることが起動条件として設定されることとなる。

図６の例において、助手席センサ４３の検知信号は、マイクロコンピュータによって構成される表示制御部４１に入力される。表示制御部４１は、助手席センサ４３からの検知信号を取得し、助手席に搭乗者が存在するか否かを判断し、搭乗者が存在する旨の判断をした場合に、液晶パネル４３に表示制御信号を送ることを許容する。他方、助手席に搭乗者が存在しない旨の判断をした場合、液晶パネル４３の画像表示を行なわない。なお、上記のようなセンサ４３としては、助手席に搭乗者が座ったことを検知する圧力センサやフォトセンサを例示できる。

ところで、運転者２から液晶モニタ等の表示部の表示内容が視認できないようにする構成として、図７に示すごとく、表示部４１に透過方向制御膜４５を貼着することができる。この透過方向制御膜４５は、図３に示した反射方向制御膜２１とは、反射層４３の配置位置が反対となっている。樹脂基材２５部分は同様の材料および形状とすることができる。この透過方向制御膜４５によると、表示部４１からの画像は、反射膜４３の裏面側（樹脂基材２５と接する側）で反射される。したがって、運転者２は表示部４１に映し出される画像を視認できない。他方、助手席の搭乗者４から観ると、反射層４３で陰になる部分が極めて小さいため、画像を十分観ることができる。なお、反射層４３は、前述した材料と同じ材質でもよいが、耐湿度、温度を考慮して、透明な保護膜で被覆するとともに可視光透過率が小さくなる（たとえば５％以下）ように構成するとよい。反射層４３にハーフミラーの機能を持たせると、運転者２側に画像表示光が透過してしまうからである。

本発明のウインドシールドディスプレイ装置の概念図。 ウインドシールドの部分断面模式図。 助手席側コンバイナ部を構成する反射方向制御膜の断面模式図。 図３の反射方向制御膜の作製手順を説明する図。 反射方向制御膜の別例の断面模式図。 助手席側の表示器の作動を制限する構成を示すブロック図。 液晶モニタ等に透過方向制御膜を貼着した実施例を示す模式図。

符号の説明

３ ウインドシールド
５ 運転席側コンバイナ部
７ 助手席側コンバイナ部
１３，１５ 表示器
２１，３１ 反射方向制御膜
２３ 反射層
４３ 助手席センサ
１００ ウインドシールドディスプレイ装置
ＷＬ 幅方向

Claims (5)

1. 表示画像に関する入射光をウインドシールドに設けたコンバイナ部で反射・回折させることにより、前記表示画像を搭乗者が視認できるように表示を行なう車両用のウインドシールドディスプレイ装置において、前記コンバイナ部は運転席と助手席との間もしくは助手席側に位置し、前記入射光の反射方向を制御する反射方向制御膜を備えるものであり、その反射方向制御膜に入射した前記入射光に基づく前記表示画像が、実質的に運転席側から視認不可となるように構成されたことを特徴とするウインドシールドディスプレイ装置。
2. 車両における助手席側から運転席側に向かう方向もしくはその逆方向を幅方向として定義したとき、
   前記反射方向制御膜は、車内側において、膜の面内方向に対して傾斜する形で前記幅方向に規則的に並んで形成された複数の傾斜面を備えるとともに、その傾斜面の各々に前記入射光を反射する反射層が選択的に形成されたものである請求項１記載のウインドシールドディスプレイ装置。
3. 前記反射方向制御膜は、車両を運転中の運転者が当該反射方向制御膜を観るときの視線方向における光の透過を許容するように、その配置位置および前記傾斜面の傾き調整がなされている請求項２記載のウインドシールドディスプレイ装置。
4. 前記反射方向制御膜は、前記表示画像に関する入射光を回折させることにより形成される再生光が助手席側で視認可能、運転席側で視認不可となるように再生光の角度選択性を付与したホログラムである請求項１記載のウインドシールドディスプレイ装置。
5. 表示画像に関する入射光をウインドシールド上または内部のコンバイナ部で反射・回折させることにより、前記表示画像を搭乗者が視認できるように表示を行なう車両用のウインドシールドディスプレイ装置であって、
   前記コンバイナ部は、別々の表示器で生成された前記入射光が個別に入射される運転席側コンバイナ部と助手席側コンバイナ部とを含んで構成され、
   前記助手席側コンバイナ部に入射した前記入射光に基づく前記表示画像が運転席側から視認不可とされる一方、
   前記助手席側コンバイナ部の入射光を生成する前記表示器は、助手席に搭乗者が搭乗したか否かを検知するセンサによって、前記助手席に前記搭乗者が搭乗したことが検知されることが起動条件として設定されていることを特徴とするウインドシールドディスプレイ装置。

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