JP2542759B2 - 車両における情報視認装置 - Google Patents

車両における情報視認装置

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Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は関連車両情報のヘッドア
ップ表示像を提供するために車両に使用するヘッドアッ
プディスプレイ即ち視認装置に関する。

【0002】

【従来の技術】ヘッドアップディスプレイはパイロット
の操縦を補助するものとして長年にわたって飛行機に使
用されている。ヘッドアップディスプレイはパイロット
が必要な情報をハーフミラー又は風防ガラス即ちウイン
ドシールドから反射して、その情報を飛行機の前方一定
距離の地点に投影し、パイロットがその情報を見るため
にコックピットを覗き込まないで済むようにする。

【0003】つい最近は、ヘッドアップディスプレイを
自動車に使用し、像を自動車のフロントガラスに投影し
てフロントガラスから反射し、運転手の前方一定の距離
に像を出現させるようにしている。このような場合、フ
ロントガラスは組合せ手段として使用され、ヘッドアッ
プディスプレイの像を景色と一緒にフロントガラスを通
して出現させるようにする。車両にヘッドアップディス
プレイを用いると、通常車両の計器パネル上で表示され
る車速の如き情報を読取るために、運転手は自分の視線
を路面から逸す必要がなくなる。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】ヘッドアップディスプ
レイにおける1つも問題点は、表示源及び光学系のため
に必要な設置スペースである。従来、ヘッドアップディ
スプレイの表示源及び光学系は計器パネル内又は計器パ
ネル上に設置していた。普通の計器パネルにはこのよう
な表示源及び光学系のために利用できるスペースが殆ど
ないので、表示源及び光学系の設置が困難である。

【0005】フロントガラスからの反射を利用するヘッ
ドアップディスプレイにおける別の問題点は、フロント
ガラスが、その形状上、不完全な組合せ手段となること
である。このため、反射されて出現する像は頻繁に歪ん
でしまう。更に、フロントガラスは光の大半を反射しな
いので、フロントガラスから反射される像の輝度が低下
してしまう。

【0006】従来のヘッドアップディスプレイの更に別
の問題点は、このディスプレイを使用する特定なモデル
の車両に合わせて設計せねばならず、他のモデルの車両
への設置を困難かつ高価にしてしまうことである。

【0007】本発明の目的は、計器パネルの価値あるス
ペースを阻害せず、車両の運転手が自分の視線の焦点を
調整することなく車両情報の鮮明な像を見ることができ
るようなヘッドアップディスプレイを提供することであ
る。本発明の別の目的は、種々のモデルの車両に容易に
適用できるヘッドアップディスプレイを提供することで
ある。

【0008】

【課題を解決するための手段並びに作用効果】本発明の
一形態によれば、車両内に装着でき開口を有するハウジ
ング;ハウジング内に装着され、表示源と、表示源の主
虚像を開口を通して視認できるように投影するための投
影手段とを有する表示装置;及び部分的に反射性の組合
せ素子であって、投影した主虚像とこの組合せ素子で反
射した反射像とを組合せるための組合せ素子;を備えた
ことを特徴とする視認装置即ちヘッドアップディスプレ
イが提供される。

【0009】好ましい実施例においては、ヘッドアップ
ディスプレイの表示及び光学素子は自立型式の内側バッ
クミラーユニット内に収納されていて、これらの素子が
計器パネルのスペースを他の素子と分かち合わなくても
すむようになっている。又、この実施例においては、投
影された像が明るく、その歪みが少なくなるようにする
組合せ手段即ちミラーをも具備する。従って、この実施
例は異なるモデルの車両に容易に採用できるバックミラ
ー式のヘッドアップディスプレイを提供する。別の実施
例においては、像形成手段は車速の如き情報を表示する
ための真空蛍光ディスプレイを有する。投影手段も設け
てあり、この投影手段は第1及び第2レンズを備え、第
1レンズは真空蛍光ディスプレイの縮小した第1虚像を
生じさせるためのネガティブレンズであり、第2レンズ
は第1虚像の第2虚像を拡大し投影するポジティブレン
ズである。空間を節約するために第1レンズと第2レン
ズとの間に折返しミラーを配置するのが好ましい。車両
(自動車)のリヤウインドを通して景色の像を反射でき
る部分的に銀メッキした部分(ハーフミラー部分)を有
する組合せ手段をバックミラーに設けて、反射した像と
ポジティブレンズにより投影された像とを組合せる。

【0010】

【実施例】図1を参照すると、バックミラー16はハウ
ジング14に取り付けてあり、このハウジングは、ヘッ
ドアップディスプレイの諸素子、即ちデイスプレイドラ
イバ回路18や像源20やネガティブレンズ24や折返
しミラー26やポジティブレンズ32を収納している。
ハウジングは普通の方法で車両のフロントガラスに取り
付けることのできる普通の装着部10に取り付ける。ヘ
ッドアップディスプレイの諸素子の重量に耐えるよう
に、バックミラーのための普通のボールジョイントより
堅固なボールジョイント12を用いる。

【0011】ハウジング14はプラスチック材料からモ
ールド成形でつくり、その形状に丸みを持たせると、フ
ロントガラスを通しての運転手の視界に重大な支障をき
たさないことが判った。

【0012】ケーブル11はディスプレイドライバ回路
18のための電子データ信号を提供する。ケーブル11
はフロントガラス(図示せず)の周辺に沿って装着さ
れ、車両の内装リムで覆い隠され、装着部10の近傍で
ハウジング14の内部へ侵入する。ケーブル11を通し
て送られたデータは普通のデジタル計器パネルの表示機
器(ディスプレイ)を作動させるのに使用する普通の形
式のものでよい。これらのデータの例としては、例え
ば、車速を表すデジタル形データがある。

【0013】図2を参照すると、像源20(図1)はデ
ジタル速度計62と、計器警報即ちチェックゲージ
(「CHECK GAUGE」)表示部50と、2つの
ウインカー表示部52、54と、燃料不足表示部56
と、遠方ビーム表示部58と、速度単位表示部60とを
有する。

【0014】図1を再度参照すると、ケーブル11は、
点火電圧を表す信号、接地信号、駐車灯を暗くする信
号、ヘッドアップディスプレイを暗くする信号、燃料不
足信号、チェックゲージ用信号、右ウインカー信号、左
ウインカー信号、遠方ビーム信号、国定単位法(imperia
l)/メートル法信号、及び、一連車速信号をそれぞれ通
すための11個の個々の導体を有するとよい。一連車速
信号は、例えば、1マイル(約1.6Km)につき40
00パルスの如き一連のパルスの形をしているとよい。

【0015】ディスプレイドライバ回路18はこれらの
信号を使用して像源20(図1)を駆動するもので、当
業者により容易に選択採用できる。満足できるディスプ
レイの輝度を得るためには、像源20を真空蛍光ディス
プレイで構成するのが好ましい。

【0016】ブラケット26によりハウジング14に取
り付けたレンズ24はディスプレイ即ち像源20の虚像
を投影する。レンズ24は−50mmの焦点距離を有す
る平凹レンズとするのが好ましい。レンズ24は真空蛍
光ディスプレイ20の前方約50mmの距離に配置し、
デイスプレイの前方25mmに位置にディスプレイの1
/2縮小虚像を投影する。必ずしも平凹レンズ24であ
る必要はないが、像源20と拡大レンズ32との間に必
要な空間量を減少できるので、平凹レンズが好ましい。
レンズ24により生起された像は折返しミラー28で反
射され、次いで、レンズ32により投影される。折返し
ミラーは像を裏返しにするので、運転手が普通の状態で
投影データを読取れるようにするためには、像源20は
裏返し像(図2)を発生させる必要がある。折返しミラ
ー28は光学経路30を折り返し、装置の必要スペース
を減少させる機能を果たす。

【0017】レンズ32は150mmの焦点距離を有す
る平凸レンズとするのが好ましい。平凸レンズ32は、
レンズ24により形成された1/2縮小虚像を拡大した
虚像である主像を投影する。主像はレンズ32の後方約
2メートルの距離でしかも運転手の目から約2.5メー
トルの距離出現するように、従って、車両の前部バンパ
ーの上方に浮かんだ状態で出現するように投影される。
図4は運転手の目94の前方の一定距離に出現した投影
主像92と、バックミラー用ハウジング14とを示す。

【0018】バックミラー16は普通のミラーと同様の
ものであるが、レンズ32の前面の領域34のみを部分
的に銀メッキしてハーフミラーとなるように修正してあ
る。ミラー16の残りの部分は完全な鏡である。従来の
ミラーと同様、ミラー16は普通の調整機構22により
昼間視認用と夜間視認用とに調整できる。好ましい実施
例においては、ミラー16は昼間視認用と夜間視認用と
の2つの位置へ調整可能であるが、ハウジング14及び
その内部のヘッドアップディスプレイ素子は、ミラー1
6を調整しても動かないことを諒解されたい。これによ
り、ミラー16を調整したときにヘッドアップディスプ
レイの像が運転手の視界外へ移動するのを防止する。

【0019】調整機構の詳細は図示しないが、この機構
は普通の型式のものであり、当業者なら容易に選択採用
できる。例えば、ミラー16は頂部においてハウジング
14に装着し、調整レバーでミラーの底部の位置を制御
して昼間視認用位置と夜間視認用位置との間での調整を
行うとよい。

【0020】バックミラー式のヘッドアップディスプレ
イを眺めれば、投影された像を、バックミラーで反射さ
れた車両の後方の景色と組合せて見ることができる。バ
ックミラー16のハーフミラー部分34は後方の景色を
反射すると共に、反射した後方の景色内に浮かんだ状態
で投影像を出現させることができる。

【0021】運転手の一方の目の視界内に(レンズを通
して像源20に至る光学経路の外側境界として定義でき
る)アイボックス即ち視認窓が入っている限り、運転手
は投影像を見ることができる。例えば、直径105mm
の丸レンズから垂直高さが51mmとなるように方形化
して作ったレンズ32に対しては、運転手の目がバック
ミラーから500mm離れている場合は、視認窓の幅は
ほぼ77.5mmとなる。

【0022】ヘッドアップディスプレイの像の光学経路
がバックミラーで反射された所望の後方景色の光学経路
内に入り込むのを保証するように注意を払わねばならな
い。上述のパラメータを有する装置内のミラー16を通
る際の光学経路30の1つの満足すべきアライメントは
ミラー16に対する垂線に関して7°である。しかし、
別の実施例では、最適な光学経路のアライメントは上記
のものとは異なってもよい。

【0023】上述の実施例におけるヘッドアップディス
プレイの重量を最小に保つためには、レンズ32、34
やミラー28等の光学素子をプラスチック材料で作ると
よい。特に、アクリルレンズがよい。これにより、ボー
ルジョイント12に作用する応力の量を減少させること
ができる。

【0024】ヘッドアップディスプレイの第2実施例を
図3に示す。

【0025】図3の実施例において、ヘッドアップディ
スプレイのハウジング70は矩形形状を呈している。像
源20は単一のレンズ32により投影される像を提供す
る。この実施例においては、バックミラー自体は組合せ
手段として使用されず、代わりに、別個の組合せ手段8
2をブラケット80によりハウジング70に装着する。
組合せ手段82は投影された像を、(バックミラーによ
り反射された景色ではなく)車両のフロントガラスを通
して見える景色と組合せる。ハウジング70の底部に設
けた高さがそれぞれ3mm、6mmのバッフル74、7
6は、ハウジングの内表面で反射される二重像の出現を
防止する。単一のレンズを用いて、像源20とレンズ3
2との間の所要距離を増大させ、図1の実施例の場合と
同じ像寸法及びアイボックスを得ることができる。

【0026】当業者にとって明らかなように、バックミ
ラー式のヘッドアップディスプレイのレンズ系は平凹レ
ンズ、平凸レンズ以外のレンズを備えてもよいし、装置
の所望のパラメータに応じて3つ又はそれ以上のレンズ
を具備してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図1】内側のバックミラーユニットに組み込んだヘッ
ドアップディスプレイの一実施例を示す断面図である。

【図2】図1のヘッドアップディスプレイのための表示
部の一例を示す図である。

【図3】バックミラー式ヘッドアップディスプレイの第
2実施例を示す断面図である。

【図4】図1又は図3のヘッドアップディスプレイの投
影像とバックミラーユニットと運転手の目との関係を示
す概略図である。

【符号の説明】

14 ハウジング 16 バックミラー 20 像源 24 第1レンズ 28 折返しミラー 30 光学経路 32 第2レンズ 34 ハーフミラー部分 82 組合せ手段 92 主像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 591007354 デルコ・エレクトロニクス・コーポレー ション DELCO ELECTRONICS CORPORATION アメリカ合衆国インディアナ州46902, ココモ,イースト・ファーミン・ストリ ート 700 (72)発明者 ドイル・ジョセフ・グルーブス アメリカ合衆国インディアナ州46902, ココモ,サウス・ワシントン 1233 (72)発明者 ラリー・デビッド・ミラー アメリカ合衆国ミシガン州48307,ロチ ェスター・ヒルズ,ツリーサイド・ドラ イブ 1628 (56)参考文献 特開 平2−181780(JP,A)

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両に使用する視認装置において、 車両内に装着でき開口を有するハウジング(14); 前記ハウジング内に装着され、表示源(20)と、同表
    示源(20)の主虚像(92)を前記開口を通して視認
    できるように投影するための投影手段(32)とを有す
    る表示装置;及び 部分的に反射性の組合せ素子(16、82)であって、
    投影した主虚像とこの組合せ素子で反射した若しくは該
    素子を透過した像とを組合せるための組合せ素子; を備えたことを特徴とする視認装置。
  2. 【請求項2】 前記表示源(20)が真空蛍光ディスプ
    レイを有することを特徴とする請求項1の視認装置。
  3. 【請求項3】 前記投影手段が第1レンズ(24)と第
    2レンズ(32)とを有し、この第1レンズ(24)が
    前記表示源からの像の縮小虚像を生じさせるためのネガ
    ティブレンズであり、前記第2レンズ(32)が前記主
    虚像(92)を生じさせるためのポジティブレンズであ
    ることを特徴とする請求項1又は2の視認装置。
  4. 【請求項4】 前記第1レンズ(24)を平凹レンズと
    し、前記第2レンズ(32)を平凸レンズとしたことを
    特徴とする請求項3の視認装置。
  5. 【請求項5】 前記表示源と前記部分的に反射性の組合
    せ素子との間の光学経路(30)内に位置した折返しミ
    ラー(28)を備えたことを特徴とする請求項1ないし
    4のいずれかに記載の視認装置。
  6. 【請求項6】 前記部分的に反射性の組合せ素子(1
    6、82)が内側のバックミラー(16)として使用す
    る部分と、投影した主虚像の通過を許容するハーフミラ
    ー部分(34)とを有することを特徴とする請求項1な
    いし5のいずれかに記載の視認装置。
  7. 【請求項7】 前記内側のバックミラー(16)が昼間
    及び夜間用の視認のために調整可能となっており、投影
    した前記主虚像が前記バックミラーの調整による影響を
    受けないようになっていることを特徴とする請求項6の
    視認装置。
  8. 【請求項8】 前記ハウジングが前記開口の後部に向か
    って実質上丸みを帯びていることを特徴とする請求項1
    ないし7のいずれかに記載の視認装置。
  9. 【請求項9】 前記組合せ素子(16、82)が、投影
    した前記主虚像と車両の後方又は前方の景色とを組合せ
    せるようになっていることを特徴とする請求項1ないし
    8のいずれかに記載の視認装置。
  10. 【請求項10】 運転手の視線の焦点を通常の運転期間
    中に必要な運転手の視線の焦点から大幅に調整すること
    なく運転手が投影した前記主虚像を見ることができるよ
    うに、当該投影した主虚像を表示することを特徴とする
    請求項1ないし9のいずれかに記載の視認装置。
  11. 【請求項11】 請求項1ないし10のいずれかに記載
    の視認装置を有することを特徴とするバックミラー。
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