JP2016133700A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】光学系への外光の入射を遮断して虚像の視認性低下を好適に抑制することが可能なヘッドアップディスプレイを提供する。
【解決手段】ヘッドアップディスプレイは、車両のウィンドシールド２５に表示光を反射させて、観察者に虚像を視認させる。ヘッドアップディスプレイは、光源部１及びスクリーン２と、カバー部５と、光吸収部６とを有する。光源部１及びスクリーン２は、凹面鏡３を介し、表示光をウィンドシールド２５に向けて投射する。カバー部５は、ダッシュボード２９の開口を覆い、特定の波長の光のみを透過し他の波長の光を反射または吸収する。光吸収部６は、カバー部５により反射された外光を吸収する。ここで、カバー部５は、少なくとも表示光を透過する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイの構成に関する。

従来から、ウィンドシールドに光を投射することで虚像を観察者に視認させるヘッドアップディスプレイが知られている。例えば、特許文献１には、車両のダッシュボード内に収容された投射器からの表示光を、ダッシュボードの開口部を塞ぐ透明カバーを通してウィンドシールドに投射するヘッドアップディスプレイが開示されている。特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイでは、車外から入射する外光が透明カバー及びウィンドシールドで反射して観察者の視点領域を通る光路を遮断するための遮光部が、ウィンドシールドの下側周縁部に設けられている。

特開２０１０−２０８５８０号公報

特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイでは、透明カバー及びウィンドシールドで反射した外光は、遮光部により遮蔽されるため観察者の目には届かない。一方、透明カバーを透過した外光については、ダッシュボード内部の光学系で散乱し、虚像のコントラストを著しく低下させてしまうという課題がある。

本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、光学系への外光の入射を遮断して虚像の視認性低下を好適に抑制することが可能なヘッドアップディスプレイを提供することを主な目的とする。

請求項に記載の発明は、移動体のウィンドシールドに画像を構成する光を反射させて、観察者に虚像を視認させるヘッドアップディスプレイであって、前記画像を構成する光を前記ウィンドシールドに向けて投射する投射部と、前記投射部を収容し、前記画像を構成する光の光路上に開口を有する収容部の前記開口を覆い、特定の波長の光のみを透過し他の波長の光を反射または吸収するカバー部と、を備え、カバー部は、少なくとも前記画像を構成する光を透過することを特徴とする。

実施例に係るヘッドアップディスプレイの構成例である。 波長選択性透過膜の透過特性の第１の例を示す。 波長選択性透過膜の透過特性の第２の例を示す。 変形例に係るヘッドアップディスプレイの構成例である。

本発明の１つの好適な実施形態では、移動体のウィンドシールドに画像を構成する光を反射させて、観察者に虚像を視認させるヘッドアップディスプレイであって、前記画像を構成する光を前記ウィンドシールドに向けて投射する投射部と、前記投射部を収容し、前記画像を構成する光の光路上に開口を有する収容部の前記開口を覆い、特定の波長の光のみを透過し他の波長の光を反射または吸収するカバー部と、を備え、前記カバー部は、少なくとも前記画像を構成する光を透過する。

上記ヘッドアップディスプレイは、移動体のウィンドシールドに画像を構成する光を反射させて、観察者に虚像を視認させる。ヘッドアップディスプレイは、投射部と、カバー部とを有する。投射部は、画像を構成する光をウィンドシールドに向けて投射する。カバー部は、収容部の開口を覆い、特定の波長の光のみを透過し他の波長の光を反射または吸収する。ここで、収容部は、投射部を収容し、画像を構成する光の光路上に開口を有する。ここで、カバー部は、少なくとも画像を構成する光を透過する。この態様では、カバー部は、収容部へ差し込む外光を反射または吸収しつつ、画像を構成する光を透過させてウィンドシールドに到達させる。従って、ヘッドアップディスプレイは、外光が収容部内の光学系に入射するのを防ぎ、虚像を鮮明に観察者に視認させることができる。

上記ヘッドアップディスプレイの一態様では、前記投射部は、レーザ素子を光源とする前記画像を構成する光を投射する。この場合、カバー部は、レーザ素子が出射するレーザ光の波長のみを選択的に透過することで、虚像を観察者に好適に視認させることができる。

上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記投射部は、それぞれ波長の異なる光を発する複数のレーザ素子を光源とし、前記カバー部は、前記複数のレーザ素子が発する複数の波長の光を選択的に透過する。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、複数のレーザ素子が発するそれぞれ固有の波長の光のみをカバー部で透過させ、複数色で構成された虚像を観察者に好適に視認させることができる。

上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、カバー部は、紫外線を反射または吸収する。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、紫外線に起因した収容部内部の光学系の劣化を好適に抑制することができる。
上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記カバー部により反射された外光を吸収する光吸収部を備え、前記カバー部は、前記特定の波長の光のみを透過し他の波長の光を反射する。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、カバー部で反射された外光が二次的に反射するのを防ぐことで、虚像を観察者に好適に視認させることができる。

上記ヘッドアップディスプレイの他の一態様では、前記光吸収部は、前記画像を構成する光の光路に沿って、当該画像を構成する光の進行方向と反対方向から前記カバー部に入射し、当該カバー部により反射された外光を吸収する。この態様により、ヘッドアップディスプレイは、特に虚像のコントラスト低下の原因となる外光を遮断し、虚像のコントラスト低下を好適に抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［概略構成］
図１は、実施例に係るヘッドアップディスプレイの概略構成図である。ヘッドアップディスプレイは、ウィンドシールド２５及び本発明における「収容部」として機能するダッシュボード２９を備える車両の搭乗者に虚像を視認させるシステムであって、主に、光源部１と、スクリーン２と、凹面鏡３と、カバー部５と、光吸収部６とを備える。

光源部１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色のレーザ素子を有し、画像信号に基いて変調されたレーザの合成光を、ＭＥＭＳミラーでスクリーン２上に走査する。

スクリーン２は、光源部１から光が照射された光の発散角を広げることで射出瞳を拡大する。例えば、スクリーン２は、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイである。スクリーン２から出射された光は、凹面鏡３に入射する。光源部１及びスクリーン２は、本発明における「投射部」の一例である。

凹面鏡３は、スクリーン２から出射された光（「表示光」とも呼ぶ。）を反射し、ウィンドシールド２５へ到達させる。この場合、凹面鏡３は、表示光を反射することで、当該光が示す画像を拡大させる。凹面鏡３で反射された表示光は、さらにウィンドシールド２５で反射され、観察者の目へ到達する。これにより、観察者は、虚像を視認する。

カバー部５は、スクリーン２や凹面鏡３などのダッシュボード２９内の光学部品に対するごみの付着に起因した画質の悪化を抑制するための防塵カバーである。カバー部５は、ダッシュボード２９に設けられた開口に嵌め込まれており、凹面鏡３で反射された表示光が入射する位置に設けられている。カバー部５は、透明部材であり、凹面鏡３により反射された表示光を透過する。

カバー部５のウィンドシールド２５側の表面には、波長選択性透過膜１５が形成されている。波長選択性透過膜１５は、ＲＧＢ各色により構成される表示光を透過しつつ、他の波長の光を反射することで、ウィンドシールド２５から入射する外光を反射する。波長選択性透過膜１５は、例えば、屈折率の異なる多層の誘電体である。そして、カバー部５は、凹面形状を有し、かつ、ウィンドシールド２５側の面が水平よりも車両前方側に傾斜して取り付けられている。そして、カバー部５は、表示光の光路に沿って逆方向から入射する外光（破線により図示）を光吸収部６に向けて集光するように反射する。これにより、カバー部５は、外光がダッシュボード２９内に入射してスクリーン２に照射されることに起因した虚像のコントラストの低下を好適に防ぐ。

光吸収部６は、可視光の反射率が低くなるように構成された黒色の部材であり、カバー部５により集光された光を吸収する。図１の例では、光吸収部６は、ウィンドシールド２５とダッシュボード２９により挟まれる位置に設けられ、カバー部５の車両前方側の端部に隣接している。

［波長選択性透過膜の透過特性］
波長選択性透過膜１５は、光源部１が出射するレーザ光と同一の波長を有する光を透過させる透過特性を有する。これについて詳しく説明する。

図２は、波長選択性透過膜１５の透過率特性の第１の例を示し、図３は、波長選択性透過膜１５の透過率特性の第２の例を示す。なお、図２及び図３は、波長選択性透過膜１５への入射光の波長に応じた波長選択性透過膜１５の透過率を示している。

図２に示す第１の例では、波長選択性透過膜１５は、光源部１のレーザ素子が発するＲ、Ｇ、Ｂに対応する波長の光を９０％以上の高い透過率で透過し、それ以外の波長の光を９０％以上の高い反射率で反射する。この例では、波長選択性透過膜１５は、紫外線（ＵＶ）の波長を反射する特性を有するため、ダッシュボード２９内への紫外線の侵入を防ぎ、カバー部５及びダッシュボード２９内部の光学系の劣化を好適に防ぐことができる。

図３に示す第２の例では、波長選択性透過膜１５は、光源部１のレーザ素子が発するＲ、Ｇ、Ｂに対応する波長に加え、人間の目の比視感度が低い波長である青より短い波長、及び赤より長い波長を９０％以上の高い透過率で透過する。そして、波長選択性透過膜１５は、上記以外の波長の光を９０％以上の高い反射率で反射する。

波長選択性透過膜１５は、図２又は図３に示されるような透過率特性を備えることで、光源部１から出射されるレーザ光についてはカバー部５を効率よく透過させ、かつ、表示光の光路に沿って逆方向からダッシュボード２９内に入射する外光の光量を制限する。これにより、外光がスクリーン２に照射されることに起因した虚像のコントラストの低下を好適に防ぐことができる。

また、図１の構成によれば、波長選択性透過膜１５で反射した光は光吸収部６に集光して吸収される。このため、ウィンドシールド２５上で外光が乱反射することに起因して運転者が眩しく感じるのを抑制し、虚像の視認性の低下を好適に抑制することができる。

また、波長選択性透過膜１５は、光源部１のレーザ素子が発するＲ、Ｇ、Ｂに対応する波長の光を高い透過率で透過し、それ以外の波長の光を高い反射率で反射するものとして説明したが、それ以外の波長の光を高い吸収率で吸収するものであってもよい。このような特性の波長選択性透過膜１５をカバー部５の表面に形成することによっても、カバー部５は、外光がダッシュボード２９内に入射してスクリーン２に照射されることに起因した虚像のコントラストの低下を好適に防ぐことができる。

以上説明したように、本実施例に係るヘッドアップディスプレイは、車両のウィンドシールド２５に表示光を反射させて、観察者に虚像を視認させる。ヘッドアップディスプレイは、光源部１及びスクリーン２と、カバー部５と、光吸収部６とを有する。光源部１及びスクリーン２は、凹面鏡３を介し、表示光をウィンドシールド２５に向けて投射する。カバー部５は、ダッシュボード２９の開口を覆い、特定の波長の光のみを透過し他の波長の光を反射または吸収する波長選択性透過膜１５を有する。光吸収部６は、カバー部４により反射された外光を吸収する。ここで、波長選択性透過膜１５は、少なくとも表示光を透過する。これにより、ヘッドアップディスプレイは、外光がダッシュボード２９内の光学系に入射するのを防ぎ、虚像を鮮明に観察者に視認させることができる。

［変形例］
図１のヘッドアップディスプレイの構成は、一例であり、本発明が適用可能な構成は、図１に示す構成に限定されない。例えば、ヘッドアップディスプレイは、光源部１及びスクリーン２に代えて、液晶ディスプレイを有してもよい。

図４は、変形例に係るヘッドアップディスプレイの概略構成を示す。図４の例では、ヘッドアップディスプレイは、図１のスクリーン２の位置に液晶ディスプレイ２Ａが設けられている。液晶ディスプレイ２Ａの表示面は、凹面鏡３に向けられた状態で固定されている。

図４の構成例においても、カバー部５には、実施例と同様、液晶ディスプレイ２Ａから発光されるＲ、Ｇ、Ｂの表示光の波長を透過する波長選択性透過膜１５、即ち図２及び図３に示すような透過率特性を有する波長選択性透過膜１５がウィンドシールド２５側の面に設けられる。これにより、実施例と同様、ヘッドアップディスプレイは、虚像を適切な輝度により観察者に視認させつつ、ダッシュボード２９の内部の光学系に影響する外光の光量を制限することができる。なお、液晶ディスプレイ２Ａは、本発明における「投射部」の一例である。

１ 光源部
２ スクリーン
２Ａ 液晶ディスプレイ
３ 凹面鏡
５ カバー部
６ 光吸収部
１５ 波長選択性透過膜
２５ ウィンドシールド
２９ ダッシュボード

Claims (6)

1. 移動体のウィンドシールドに画像を構成する光を反射させて、観察者に虚像を視認させるヘッドアップディスプレイであって、
   前記画像を構成する光を前記ウィンドシールドに向けて投射する投射部と、
   前記投射部を収容し、前記画像を構成する光の光路上に開口を有する収容部の前記開口を覆い、特定の波長の光のみを透過し他の波長の光を反射または吸収するカバー部と、
   を備え、
   前記カバー部は、少なくとも前記画像を構成する光を透過することを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
2. 前記投射部は、レーザ素子を光源とする前記画像を構成する光を投射することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
3. 前記投射部は、それぞれ波長の異なる光を発する複数のレーザ素子を光源とし、
   前記カバー部は、前記複数のレーザ素子が発する複数の波長の光を透過することを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
4. 前記カバー部は、紫外線を反射または吸収することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
5. 前記カバー部により反射された外光を吸収する光吸収部を備え、
   前記カバー部は、前記特定の波長の光のみを透過し他の波長の光を反射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
6. 前記光吸収部は、前記画像を構成する光の光路に沿って、当該画像を構成する光の進行方向と反対方向から前記カバー部に入射し、当該カバー部により反射された外光を吸収することを特徴とする請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ。