JP2009229782A - Head-up display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等、移動体用のヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。 The present invention relates to a head-up display device for a moving body such as an automobile.
ヘッドアップディスプレイ装置は、自動車等の運転者に対して走行速度などの情報を表示する装置であり、表示する画像の虚像をフロントガラスに映し出して、運転者が視界から目をそらすことなく運転に必要な情報を認識することができるようにしたものである。 A head-up display device is a device that displays information such as travel speed to a driver such as an automobile, and displays a virtual image of the displayed image on the windshield so that the driver can drive without looking away from the field of view. It is designed to recognize necessary information.
下記特許文献1には、開口部を閉塞するとともに画像を拡大してフロントガラスの表示部に出力する凸レンズを備えたヘッドアップディスプレイの画像投影機が記載されている。画像投影機は、光源と液晶表示パネルとを収容した表示器と、表示器から射出された画像光を拡大する拡大鏡と、拡大鏡から射出された画像光を更に拡大してフロントガラスに投写する凸レンズを備えている。凸レンズは画像投影機の内部を閉塞して塵埃が進入することを防止する機能を備えている。
前記特許文献1に記載された画像投影機は、表示器と拡大鏡と凸レンズとがハウジングの中に収容されているが、表示する画像は表示器の中に収められた液晶表示パネルに表示されるので、拡大鏡と凸レンズを含む光学系に対して画像位置を精度良く合わせることが難しいといった問題がある。 In the image projector described in Patent Document 1, a display, a magnifying glass, and a convex lens are housed in a housing, but an image to be displayed is displayed on a liquid crystal display panel housed in the display. Therefore, there is a problem that it is difficult to accurately align the image position with an optical system including a magnifying glass and a convex lens.
本発明は、前述の問題を解決するために、ミラー等の光学部品を難しい調節をすることなく簡単に組み付けるだけで高精度を確保できるようにしたヘッドアップブィスプレイ装置を提案する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention proposes a head-up display device that can ensure high accuracy by simply assembling an optical component such as a mirror without making difficult adjustments.
本発明によるヘッドアップディスプレイ装置は、透過型液晶表示パネルに表示された画像を複数のミラーによって拡大し、拡大された画像を移動体のフロントガラスで反射させて、前記移動体の乗員に前記画像の虚像を視認させる移動体用のヘッドアップディスプレイ装置であり、前記透過型液晶表示パネルと前記透過型液晶表示パネルに背面より光を照射する光源装置と前記複数のミラーとこれらを収容する筐体とを備え、前記筐体は、前記光源装置が固定される光源収容部と前記透過型液晶表示パネルが位置決めされ固定されるパネル固定部と前記複数のミラーがそれぞれ位置決めされて固定される複数のミラー固定部とが設けられる。 A head-up display device according to the present invention enlarges an image displayed on a transmissive liquid crystal display panel by a plurality of mirrors, reflects the enlarged image on a windshield of a moving body, and allows the occupant of the moving body to receive the image. A head-up display device for a moving body for visually recognizing a virtual image of the transmissive liquid crystal display panel, a light source device that irradiates light from the back to the transmissive liquid crystal display panel, the plurality of mirrors, and a housing that houses these mirrors The housing includes a light source housing portion to which the light source device is fixed, a panel fixing portion to which the transmissive liquid crystal display panel is positioned and fixed, and a plurality of mirrors to which the plurality of mirrors are positioned and fixed, respectively. And a mirror fixing portion.
前記筐体は、前記透過型液晶表示パネルから射出された画像光を前記画像の上下方向に反射させる反射面を有する平面ミラーが固定されるとともに前記筐体に回動自在に支持されて前記平面ミラーの反射面の傾きを調節可能としたミラーホルダを備え、前記ミラーホルダの回動中心線が前記反射面上に位置するように前記平面ミラーが前記ミラーホルダに位置決めされる。前記平面ミラーは、入射した画像光を凹面ミラーに向けて反射するとともに、前記凹面ミラーの反射した前記画像光を前記フロントガラスに向けて再反射させる。前記光源収容部は、前記光源装置が取り付けられる取付部と前記取付部に立設した複数の側壁によって筒状に形成された筒部とから構成され、前記筒部の端面に形成された前記パネル固定部に前記透過型液晶表示パネルが密着して固定されて、前記光源装置の射出する光が前記固定部と前記透過型液晶表示パネルの間から前記平面ミラー側に洩れないようになっている。 A flat mirror having a reflecting surface for reflecting the image light emitted from the transmissive liquid crystal display panel in the vertical direction of the image is fixed to the housing, and is rotatably supported by the housing. The mirror holder includes a mirror holder capable of adjusting the tilt of the reflecting surface of the mirror, and the flat mirror is positioned on the mirror holder so that the rotation center line of the mirror holder is located on the reflecting surface. The plane mirror reflects incident image light toward the concave mirror and re-reflects the image light reflected by the concave mirror toward the windshield. The light source housing portion includes an attachment portion to which the light source device is attached and a tube portion formed in a cylindrical shape by a plurality of side walls provided upright on the attachment portion, and the panel formed on an end surface of the tube portion The transmissive liquid crystal display panel is fixed in close contact with a fixed portion so that light emitted from the light source device does not leak to the flat mirror side from between the fixed portion and the transmissive liquid crystal display panel. .
本発明によれば、光学部品を高精度かつ簡単に組み付けられるとともに迷光による画像劣化のないヘッドアップディスプレイ装置を、簡単構造、省スペース、ローコストで提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a head-up display device in which optical components can be assembled with high accuracy and easily and image deterioration due to stray light is not required, with a simple structure, space saving, and low cost.
図1に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置10は、自動車(移動体)12のダッシュボード13に配置され、スピードメータの値など各種情報に関する画像を射出しフロントガラス15で反射させて、運転者(乗員)16の前方数メートルのところに前記画像を拡大した虚像18を表示する。運転者16は虚像18として拡大表示された前記画像を運転中であっても前方視界から大きく視点を移動させることなく視認することができる。
As shown in FIG. 1, the head-up
図2に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置10は、前記ダッシュボード13の下に配置された筐体20の内部に、画像を表示する透過型液晶表示パネル(以下、表示パネルという。)21と、表示パネル21の背面に光を照射するLED(光源装置)22と、表示パネル21の射出する画像光線(画像光)23を反射して前記筐体20に設けられた射出窓24から前記フロントガラス15に向けて射出し拡大表示する複数のミラーと、を備える。複数のミラーは、前記表示パネル21から射出された前記画像光線23を第2平面ミラー25に向けて反射する第1平面ミラー26と、第1平面ミラー26からの画像光線23を凹面ミラー27に向けて反射するとともに凹面ミラー27から反射されてきた画像光線23を前記射出窓24を通してフロントガラス15に向けて再度反射する第2平面ミラー25と、前記凹面ミラー27と、を備える。前記筐体20はベース部材28とカバー部材29とから構成される。
As shown in FIG. 2, the head-up
表示パネル21は、例えば0.8型等、小型の表示パネルであり、スピードメータの他、タコメータ、水温計、燃料計など各種計器類の値が表示される。表示パネル21が小型であるから表示される画像も小さく、そのため凹面ミラー27によって画像が拡大されるが、凹面ミラー27は画像の拡大だけでなくフロントガラス15による歪みを補正するので、フロントガラス15の湾曲面による反射を経て正常な画像として見えるようになる。このように、第2平面ミラー25で前記画像光線23を2度反射させるように構成して全体をコンパクトにしヘッドアップディスプレイ装置10の小型化を図っている。
The
図3に示すように、ベース部材28は、前記第1平面ミラー26が位置決めされて固定される一対の第1平面ミラー固定部31と、前記第2平面ミラー25が位置決めされて固定される一対の第2平面ミラー固定部32と、前記凹面ミラー27が位置決めされて固定される一対の凹面ミラー固定部33とを有する。第1平面ミラー固定部31は第1平面ミラー26の対向する2辺を挟持するように設けられた壁面31aと反射面側を受ける受面31bと他の1辺側角部を当接させて位置決めする壁面31cとを備える。第2平面ミラー固定部32は第2平面ミラー25の対向する2辺を挟持するように設けられたコの字状のリブ32aと裏面側を受ける受面32bとを備える。凹面ミラー固定部33は凹面ミラー27の対向する2辺を挟持するように設けられた壁面33aと反射面側を受ける受面33bとを備える。凹面ミラー27の他の2辺はベース部材28の壁面28aとカバー部材29の壁面29aによって挟持される(図2参照)。
As shown in FIG. 3, the
前記ベース部材28は、前記LED22を収容する光源収容部34が一体に形成されている。前記光源収容部34は、LED22を取り付ける取付部35(図2参照)と前記取付部35に立設した複数の側壁36〜39による筒部44とから構成される。前記側壁36〜39のうち前記第2平面ミラー25側に配置された側壁36とその両側に連設された側壁37,38の端面はコの字状に端面40aを形成し、更に端面40aの外側にL字状及び逆L字状の一対の段差部40b,40cが形成され、端面40a,段差部40b,40cによって前記表示パネル21を位置決めし固定するパネル固定部40が構成される。
The
次に、上記実施形態の作用について説明する。前記パネル固定部40と前記第1平面ミラー固定部31と前記第2平面ミラー固定部32と前記凹面ミラー固定部33は、ベース部材28に一体成形によって形成されたものであり、それぞれの相対位置は高精度が確保されている。前記それぞれの固定部に前記表示パネル21と前記第1平面ミラー26と前記第2平面ミラー25と前記凹面ミラー27とがそれぞれ位置決めされ固定されるので、これら4つの光学部材の相対位置は、ともに高精度が保証される。また、前記表示パネル21は前記端面40aに密着するように取り付られるので、前記LED22が射出する光が前記端面40aと前記表示パネル21の間から前記第2平面ミラー25側に洩れることはない。
Next, the operation of the above embodiment will be described. The
前記ベース部材28に、前記LED22と前記表示パネル21と前記第1平面ミラー26と前記第2平面ミラー25と前記凹面ミラー27とが組込まれ固定された後に、前記第2平面ミラー25から射出される2回目の反射光の位置を確認し、その後カバー部材29を装着する。
After the
次に別の実施形態について説明するが、本実施形態は前述の実施形態の第2平面ミラー25を調節可能にしたものであり、ベース部材28以外は同じであるため同じ番号を用いるとともに詳しい説明は省略する。図4及び図5に示すように、前記第2平面ミラー25は、反射面25aを上にしてミラーホルダ49に固定される。ミラーホルダ49には傾き調整時の回動中心となるネジ穴49aが左右の縁に設けられており、この2つの前記ネジ穴49aの中心を結ぶ回動中心線50が、前記反射面25a上に位置するように前記第2平面ミラー25が前記ミラーホルダ49に位置決めされて固定される。前記第2平面ミラー25が固定された前記ミラーホルダ49がベース部材48に挿入され、ネジ51,52が挿入された段付リング53,54がベース部材48に設けられた軸穴(図示せず)に嵌め込まれ、ネジ51,52が前記ネジ穴49aと螺合して、前記ミラーホルダ49を回動可能に仮止めする。前記ネジ51,52は、前記ベース部材48に、前記LED22と前記表示パネル21と前記第1平面ミラー26と前記凹面ミラー27とが組込まれ固定された後に前記第2平面ミラー25の傾き調整を行って、前記第2平面ミラー25から射出される2回目の反射光の位置を調整し、その後カバー部材29を装着して前記ヘッドアップディスプレイ装置10を完成させる。
Next, another embodiment will be described. In the present embodiment, the second
前記実施形態における表示パネルや複数のミラーの固定方法について特に説明をしなかったが、これら光学部材の固定方法は、例えば、図2に示すように、一対の壁面33aとベース部材28の壁面28aとで位置決めされた凹面ミラー27をカバー部材29の壁面29aによって押さえて4辺を固定する方法でも良いし、カバー部材29に設けたリブ29cで表示パネル21を固定する方法でも良い。あるいは、それぞれの部材を位置決めした時に、接着剤によって固着する方法でも良く、異なる方法を組み合わせて用いても良い。
Although the display panel and the method for fixing the plurality of mirrors in the embodiment have not been particularly described, these optical members can be fixed by, for example, a pair of
前記実施形態は、ミラー光学系を2枚の平面ミラーと1枚の凹面ミラーで構成した例で説明したが、ミラーの構成はこれに限るものではなく、例えば第1平面ミラー26を使用せずに表示パネル21から射出された光を直接第2平面ミラー25に照射するように構成しても良い。また、光源にLEDを用いたが、LEDに限るものではなく、他の周知のランプ等を用いても良い。
In the above embodiment, the mirror optical system is described as an example in which the mirror optical system is configured by two plane mirrors and one concave mirror. However, the configuration of the mirror is not limited to this, and for example, the
前記実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置10を搭載する移動体として自動車12を用いて説明したが、前記移動体は自動車12などの車両に限るものではなく、例えば、飛行機などの飛行体であっても良いし、船舶であっても良い。
In the above-described embodiment, the automobile 12 is used as the moving body on which the head-up
10 ヘッドアップディスプレイ装置
12 自動車(移動体)
13 ダッシュボード
15 フロントガラス
16 運転者(乗員)
18 虚像
20 筐体
21 表示パネル(透過型液晶表示パネル)
22 LED(光源装置)
23 画像光線
24 射出窓
25 第2平面ミラー
25a 反射面
26 第1平面ミラー
27 凹面ミラー
28,48 ベース部材
29 カバー部材
31 第1平面ミラー固定部
32 第2平面ミラー固定部
33 凹面ミラー固定部
34 光源収容部
35 取付部
36〜39 側壁
40 パネル固定部
44 筒部
49 ミラーホルダ
50 回動中心線
51,52 ネジ
53,54 段付リング
10 Head-up display device 12 Car (mobile)
13
18
22 LED (light source device)
23
Claims (4)
前記透過型液晶表示パネルと、前記透過型液晶表示パネルに背面より光を照射する光源装置と、前記複数のミラーと、これらを収容する筐体と、を備え、
前記筐体は、
前記光源装置が固定される光源収容部と、
前記透過型液晶表示パネルが位置決めされ固定されるパネル固定部と、
前記複数のミラーがそれぞれ位置決めされて固定される複数のミラー固定部と、
が一体に形成された
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 An image displayed on a transmissive liquid crystal display panel is magnified by a plurality of mirrors, and the magnified image is reflected by a windshield of the moving object, so that a passenger of the moving object can visually recognize a virtual image of the image. In the head-up display device,
Comprising: the transmissive liquid crystal display panel; a light source device that irradiates light to the transmissive liquid crystal display panel from the back; the plurality of mirrors; and a housing that houses them.
The housing is
A light source container to which the light source device is fixed;
A panel fixing portion on which the transmissive liquid crystal display panel is positioned and fixed;
A plurality of mirror fixing portions on which the plurality of mirrors are respectively positioned and fixed;
A head-up display device characterized in that is integrally formed.
前記ミラーホルダの回動中心線が前記反射面上に位置するように前記平面ミラーが前記ミラーホルダに位置決めされたことを特徴とする請求項1記載のヘッドアップディスプレイ装置。 A flat mirror having a reflecting surface for reflecting the image light emitted from the transmissive liquid crystal display panel in the vertical direction of the image is fixed to the housing, and is rotatably supported by the housing. Equipped with a mirror holder that can adjust the tilt of the reflecting surface of the mirror,
2. The head-up display device according to claim 1, wherein the plane mirror is positioned on the mirror holder so that a rotation center line of the mirror holder is located on the reflection surface.
前記筒部の端面に形成された前記パネル固定部に前記透過型液晶表示パネルが密着して固定されて、前記光源装置の射出する光が前記パネル固定部と前記透過型液晶表示パネルの間から前記平面ミラー側に洩れないようにしたことを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The light source accommodating portion is composed of an attachment portion to which the light source device is attached, and a tubular portion formed in a cylindrical shape by a plurality of side walls erected on the attachment portion,
The transmissive liquid crystal display panel is closely attached and fixed to the panel fixing portion formed on the end surface of the cylindrical portion, and the light emitted from the light source device is between the panel fixing portion and the transmissive liquid crystal display panel. 4. The head-up display device according to claim 1, wherein the head-up display device is configured not to leak to the flat mirror side.
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