JP2019045538A

JP2019045538A - ヘッドアップディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2019045538A
Application number: JP2017164972A
Authority: JP
Inventors: 俊輔佐治; Shunsuke Saji
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2037-08-30
Also published as: JP6926832B2

Abstract

【課題】斜めに配置されたスクリーンについて、拡散光の輝度の差異を抑制するヘッドアップディスプレイ装置を提供すること。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置（１０）は、光（２１）を投射する投射器（２２）と、光（２１）が結像すると共に透過するスクリーン（２３）と、を有する。スクリーン（２３）は、光（２１）の光軸に直交する直交面（２８）に対して傾いている。光（２１）の光路に、輝度調節フィルタ（３０）が介在することで、輝度調節フィルタ（３０）及びスクリーン（２３）を透過した光（２４）の輝度を均一化されるように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、光が斜めに入射するスクリーンを備えたヘッドアップディスプレイ装置に関する。

車両等のフロントガラスに各種情報を表示し、表示された情報を周囲の背景と共に視認可能とする、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置がある。例えば、ヘッドアップディスプレイ装置に関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置は、筐体に、第１の投射光を投射する第１の投射器と、第１の投射光が結像する第１のスクリーンと、第１のスクリーンから出射する第１の拡散光を反射させる平面鏡と、第２の投射光を投射する第２の投射器と、第２の投射光が結像する第２のスクリーンと、平面鏡に反射した第１の拡散光及び第２のスクリーンから出射する第２の拡散光を透過させるハーフミラーと、ハーフミラーから射出される表示光を反射する凹面鏡と、が収納されて構成される。

ヘッドアップディスプレイ装置から出射した第１の拡散光及び第２の拡散光がフロントガラスに入射することにより、乗員は第１の虚像及び第２の虚像を視認できる。特に、第１のスクリーンは、投射光の光軸に直交する直交面に対して傾いている。これにより、第１の虚像は、乗員から離れる方向に傾いた状態で視認される。

特開２０１６−２１２３３８号公報

第１のスクリーンは傾いているため、第１の投射器から第１のスクリーンまでの結像距離が遠くなると、第１のスクリーンから出射される第１の拡散光の輝度も下がる。結果、乗員の視認する第１の虚像の輝度も不均一となる。

輝度を均一にするため、第１のスクリーンに入射する投射光の輝度を投射器側で予め調整することが考えられるが、投射光の制御が複雑となる。斜めに配置されるスクリーンであっても、乗員の視認する虚像の輝度が均一とすることが望ましい。

本発明は、斜めに配置されたスクリーンについて、拡散光の輝度の差異を抑制する技術の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、光を投射する投射器と、前記光が結像すると共に透過するスクリーンと、を有し、前記スクリーンは、前記光の光軸に直交する直交面に対して傾いているヘッドアップディスプレイ装置において、
前記光の光路には、輝度調節フィルタが介在することで、前記輝度調節フィルタ及び前記スクリーンを透過した前記光の輝度は均一化されるように設定されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記スクリーンは、一端を基点として、他端が前記投射器から離れる方向に傾いており、
前記輝度調節フィルタの遮光率は、前記他端側から前記一端側に向かうに連れて高くなる。

請求項１に係る発明では、スクリーンは、光の光軸に直交する直交面に対して傾いている。さらに、光の光路に、輝度調節フィルタが介在することで、輝度調節フィルタ及びスクリーンを透過した光の輝度が均一化されるように構成されている。

即ち、輝度調節フィルタを、スクリーンの入射側、又は、出射側に、配置する。スクリーンに入射する光の輝度を予め下げるか、又は、出射した光の輝度を事後的に下げる。そのため、光が、輝度調節フィルタ及びスクリーンの双方を透過すると、光の輝度は均一となり、乗員の視認する虚像の輝度も均一となる。

請求項２に係る発明では、スクリーンは、一端を基点として、他端が投射器から離れる方向に傾いており、輝度調節フィルタの遮光率は、投射器から離れた他端側から一端側に向かうに連れて高くなる。即ち、輝度調節フィルタの遮光率は、投射器からスクリーンまでの距離に対応させて調節される。結果、光が、輝度調節フィルタ及びスクリーンの双方を透過すると、光の輝度は均一となり、乗員の視認する虚像の輝度も均一となる。

本発明の実施例によるヘッドアップディスプレイ装置の模式図である。本発明の作用について説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
＜実施例＞

図１には、本発明の実施例によるヘッドアップディスプレイ装置１０が示されている。このヘッドアップディスプレイ装置１０は、例えば、車両に搭載される。

ヘッドアップディスプレイ装置１０は、ハウジング１１と、このハウジング１１の内部を上下に仕切る仕切り板１２と、この仕切り板１２の上面に設けられ第１の投射光２１（光２１）を出射する第１の投射器２２（投射器２２）と、この仕切り板１２の上面に設けられ第１の投射光２１が入射する遮光フィルタ３０（輝度調節フィルタ３０）と、この遮光フィルタ３０を透過した第１の投射光２１が結像すると共に透過する第１のスクリーン２３（スクリーン２３）と、この第１のスクリーン２３を透過した第１の拡散光２４（光２４）を下方に反射する第１のミラー２５と、仕切り板１２の下面に取り付けられ第２の投射光４１を出射する第２の投射器４２と、第２の投射光４１が結像すると共に透過する第２のスクリーン４３と、この第２のスクリーン４３を透過した第２の拡散光４４が透過すると共に第１のスクリーン２３を透過した第１の拡散光２４を反射させるハーフミラー４５と、このハーフミラー４５からの光を上方に向かって反射させる第２のミラー４６と、からなる。

ハウジング１１は、下部ハウジング１３と、この下部ハウジング１３の上部開口に被せられる上部ハウジング１４と、からなる。下部ハウジング１３には、ステー５１を介して仕切り板１２が取り付けられている。上部ハウジング１４には、開口部１５が形成されている。

第１の投射器２２及び第２の投射器４２、第１のスクリーン２３及び第２のスクリーン４３、遮光フィルタ３０、第１のミラー２５、並びにハーフミラー４５は、それぞれステー５２〜５８を介して仕切り板１２に取り付けられている。

遮光フィルタ３０は、第１の投射光２１の光路上において、第１の投射器２２と第１のスクリーン２３との間に介在している。これにより、遮光フィルタ３０及び第１のスクリーン２３を透過した第１の拡散光２４の輝度は均一化されるように構成されている。遮光フィルタ３０の詳細については、後述する。

第１のスクリーン２３は、第１の投射光２１の光軸に直交する直交面２８に対して傾いており、例えば、透明な樹脂が採用される。第１のスクリーン２３には、ナビゲーション情報が表示される。

同様に、第２のスクリーン４３も、傾けられており、例えば、透明な樹脂が採用される。第２のスクリーン４３には、車両の走行速度が表示される。

第１のミラー２５は、表面に金属反射膜あるいは誘電体多層膜を有する、平面状の鏡である。第２のミラー４６は、下部ハウジング１３の前端に貼り付けられた凹面鏡である。

一点鎖線によって示されるように、第１の投射器２２から出射された第１の投射光２１は第１のスクリーン２３にて結像し、ナビゲーション情報が表示される。第１のスクリーン２３を透過した第１の拡散光２４は、第１のミラー２５、ハーフミラー４５、及び、第２のミラー４６に反射されて、フロントガラス１６に投射され、乗員は、虚像Ｖ１を視認できる。

同様に、一点鎖線によって示されるように、第２の投射器４２から出射された第２の投射光４１は第２のスクリーン４３にて結像し、車速が表示される。第２のスクリーン４３を透過した第２の拡散光４４は、ハーフミラー４５を透過し、第２のミラー４６に反射されて、フロントガラス１６に投射され、乗員は、虚像Ｖ２を視認できる。

次に、遮光フィルタ３０、及び、第１のスクリーン２３について説明する。

図２（ａ）を参照する。第１の投射光２１の光路上に、遮光フィルタ３０を介在させない場合における、第１のスクリーン２３から出射される拡散光１００について説明する。拡散光１００を、第１のスクリーン２３の上端部２７側から順に、拡散光１００ａ〜１００ｆとする。

第１のスクリーン２３は、下端部２６を基点として、上端部２７が第１の投射器２２から離れる方向に傾いている（傾き角θ）。第１のスクリーン２３の上端部２７側に向かうほど第１の投射器２２から距離が離れるため、第１の投射光２１が結像する位置は遠くなる。拡散光１００ａの輝度が最も低く、拡散光１００ｆの輝度は最も高い。

図２（ｂ）を参照する。遮光フィルタ３０は、透明のポリカボネート製の基部３１と、この基部３１に印刷された複数の、例えば６つの、第１の遮光部３２〜第６の遮光部３７と、からなる。第１の遮光部３２〜第６の遮光部３７は、帯状を呈し、第１のスクリーン２３の傾き中心線ＣＬに沿って延びている。

第１のスクリーン２３の上端部２７側から下端部２６側に向かうに連れて、各遮光部３２〜３７の色は濃くなる。即ち、遮光率は、第１の遮光部３２から第６の遮光部３７に向かうに連れて高くなる。

第１の遮光部３２を透過して輝度が調整された第１の投射光２１を調整光２１ａとする。同様に、第２の遮光部３３〜第６の遮光部３７を透過して輝度が調整された第１の投射光を、それぞれ、調整光２１ｂ〜調整光２１ｆとする。

第１の遮光部３２から第６の遮光部３７に向かうに連れて、遮光率は高くなるため、調整光２１ａの輝度が最も高く、調整光２１ｆの輝度が最も低い。

第１の遮光部３２〜第６の遮光部３７の遮光率は、拡散光１００ａ〜１００ｆの輝度に応じて決める。即ち、輝度の低い拡散光を出射する部位には、輝度の高い調整光を入射させ、輝度の高い拡散光を出射する部位には、輝度の低い調整光を入射させる構成とする。

図２（ｃ）を併せて参照する。調整光２１ａが第１のスクリーン２３を透過した光を第１の拡散光２４ａとする。同様に、調整光２１ｂ〜調整光２１ｆが第１のスクリーン２３を透過した光を第１の拡散光２４ｂ〜第１の拡散光２４ｆとする。

第１のスクリーン２３に入射する第１の投射光２１の輝度が遮光フィルタ３０により予め調整されているため、第１の投射光２１が、遮光フィルタ３０及び第１のスクリーン２３の双方を透過すると、第１の拡散光２４ａ〜第１の拡散光２４ｆの輝度は、均一となる。結果、乗員が視認する虚像Ｖ１の輝度も均一となる。

なお、遮光フィルタ３０は、第１のスクリーン２３の出射側に配置してもよく、例えば、第１のスクリーン２３と第１のミラー２５との間に配置しても良い。本実施例では、第１の投射器２２は、開口部１５から最も離れた位置に配置され、遮光フィルタ３０は、この第１の投射器２２に隣接する。そのため、遮光フィルタ３０を第１のスクリーン２３の出射側に配置する場合と比較すると、開口部１５から入射する外光の影響を受けにくい。

さらには、遮光フィルタ３０は、例えば、第１のミラー２５に貼り付ける構成としても良い。

本発明によるヘッドアップディスプレイ装置１０は、車両を例に説明したが、その他の乗り物にも適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。また、スクリーンは、フロントガラスに限られず、ケースに支持されたコンバイナであってもよい。即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、車両に搭載するのに好適である。

１０ヘッドアップディスプレイ装置
２１第１の投射光（調整光２１ａ〜調整光２１ｆ）
２２第１の投射器
２３第１のスクリーン
２４第１の拡散光
２５第１のミラー
３０遮光フィルタ（輝度調節フィルタ）
３１基部
３２〜３７第１の遮光部〜第６の遮光部

Claims

光を投射する投射器と、前記光が結像すると共に透過するスクリーンと、を有し、前記スクリーンは、前記光の光軸に直交する直交面に対して傾いているヘッドアップディスプレイ装置において、
前記光の光路に、輝度調節フィルタが介在することで、前記輝度調節フィルタ及び前記スクリーンを透過した前記光の輝度を均一化するように構成されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
前記スクリーンは、一端を基点として、他端が前記投射器から離れる方向に傾いており、
前記輝度調節フィルタの遮光率は、前記他端側から前記一端側に向かうに連れて高くな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装置。