JP2991214B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
ヘッドアップディスプレイ装置Info
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Description
射させ、車輛の運転者に向けて表示させる自動車用投射
型ヘッドアップディスプレイに関し、 ヘッドアップディスプレイモジュールの出射口部をで
きるだけ小さくして外乱光による影響を少なくするとと
もにウインドシールドでの反射による像回転を補正する
ことを目的とし、 スピードメータ等の情報映像をウインドシールドで反
射させ、車輛の運転者に向けて表示させる装置におい
て、ウインドシールドに投射する映像の下側の線が車輛
の進行方向と略垂直となるよう構成する。
ールドで反射させ、車輛の運転者に向けて表示させる自
動車用投射型ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
操作の簡素化に関心が集まっている。特に、運転者が未
習熟である初心者に対しても快適で安全且つ簡単な運転
操作方向に関して多くの研究開発が行われている。この
中の1つに、表示像をウインドシールドで反射し運転者
に映像を重ねて見せる投射型ヘッドアップディスプレイ
装置(以下投射型HUD装置という)がある。
である。投射型HUD装置は、表示器1上の映像をレンズ
やミラー、ホログラムを用いて拡大し、所望の角度で光
束20として出射し、ウインドシールド3に入射させる。
光束20は、ウインドシールド3で反射され光束21になり
運転者の目4に到る。光束20を生成するHUDモジュール
5において、表示器1上の映像は第1虚像60として光束
20に対して垂直に映しだされる。運転者はこの第1虚像
60をウインドシールド3前方に第2虚像61として見るこ
とになる。
像が視野を遮蔽することやスピード表示においては、表
示セグメントがたえずON,OFFを繰返すことでわずらわし
さを生ずるという理由から自動車の進行方向に対し少し
角度を付けて表示させる、すなわち、運転者からは車の
進行方向に対して斜め方向に表示が見えるようにするこ
とが望ましい。ここでは、右ハンドルの自動車の場合運
転者の左側、左ハンドルの場合運転者の右側に映像を表
示することを扱う。
て、ウインドシールド3の面の向きは通常運転者からみ
て傾いている。すなわち、右ハンドルの場合反射点7に
おけるウインドシールド3の法線方向は運転者から見て
左下方向となり、左ハンドルの場合右下方向となる。し
たがって、HUDモジュールを水平に置くと、第2虚像61
はウインドシールド3での反射により回転することとな
る。
る図で、(a)は自動車の上面から見た図、(b)は自
動車の側面から見た図、(c)は運転者により観察され
る像を示した図である。表示器1上の映像を横方向に長
い長方形とすると、ウインドシールド3の反射点7にお
ける法線の方向により映像は運転者から見て反時計回り
に回転する。
からみて像が回転しないように像の回転を補正する必要
がある。
するための図で、(a)は自動車の上面から見た図、
(b)は自動車の側面から見た図、(c)は運転者によ
り観察される像を示した図である。従来では、HUDモジ
ュール5を像の回転角と同じだけ逆向きに回転させて自
動車に設置していた。
転させるため外形寸法が大きくなるとともに第12図
(a)に示すように出射口50が車の進行方向に対して斜
めとなり、自動車の美観を損ねるという問題があった。
また、第2虚像61は回転することになるので、出射口50
を長方形とするには第12図(b)に示すように、視認範
囲を確保するために出射口50′を大きくする必要があ
り、外乱光対策が難しくなるという問題があった。
の出射口部をできるだけ小さくして外乱光による影響を
少なくするとともにウインドシールドでの反射による像
回転を補正する機能を有する投射型HUD装置を提供する
ことを目的とする。
車の上面から見た図、(b)は自動車の側面から見た図
である。同図において、第1虚像60の下方の端点のうち
自動車の中央よりを点60A、側面よりを点60Bとする。こ
の時、第1虚像60からウインドシールド3へ向かう光束
20は、通常ウインドシールド3へ斜めに入射するので、
60A,60Bから運転者の目4に到達する光の方向は、上下
方向で異なるものとなる。これが像を回転させる原因と
なっている。第1虚像60上の点60Aを固定して考える。
もう一方の点60Bからの光が点60Aと同じ高さ方向から目
に到達するようにすると、像は回転しない。そこで、点
60Bを矢印方向へずらすと、目に到達する光の方向は上
下方向について点60Bからのものと同じとなる。右ハン
ドルの場合運転者の左側、左ハンドルの場合運転者の右
側に映像を投射する時、点60Aと点60Bの位置は側面方向
から見て重ねることができる。すなわち、HUDモジュー
ルにより生成される第1虚像60を表示する矩形状の表示
面の下側の線を車の進行方向と略垂直に表示するように
構成することとなる。
することにより像回転を補正することができる。また、
第1虚像60を斜めに見込むこととなるが、第1虚像60を
表示する矩形状の表示面の下側の線が自動車の進行方向
と略垂直であるため光束20を出射口部できったときの像
の水平方向の向きも自動車の進行方向と垂直となるた
め、HUDモジュール5の出射口50を小さくすることがで
きる。
示す図であり、各図において、(a)は上面図、(b)
は側面断面図である。
示器1、レンズ52a、ミラー51を具備して構成されてい
る。レンズ52aは表示器1上の像を拡大し、ミラー51に
より第1虚像60を作成するが、該第1虚像60が自動車の
バンパーと平行(進行方向と垂直)となるようにオフア
クシスに配置されている。第1虚像60からウインドシー
ルドへ向う光束20は出射口50から出射されるが、該出射
口50は矩形であり、その2辺は自動車の進行方向(−Y
方向)と垂直である。
52aの代りに凹面鏡52bを用いたもので他は第1の実施例
と同様である。なお該凹面鏡52bはオフアクシスで用い
られていることは第1の実施例と同様である。
52bの代りにホログラム52cを、ミラー51の代りにホログ
ラム51cを用いたもので、その他は第2の実施例と同様
である。なお該ホログラム52cはオフアクシスで用いら
れていることは前実施例と同様である。なお第2図乃至
第4図においては、レンズ52a、凹面鏡52b、ホログラム
52c等の光学素子はX方向に偏移してオフアクシスとな
るようにしているが、これは右ハンドルの場合であり、
左ハンドルの場合は各光学素子は−X方向に偏移させる
ことが必要である。また各実施例において、各光学素子
は使用に際して枚数の制限を受けないことは周知であ
る。
同様な作用をなすので、次にその作用を説明する。
表示方向を示す図で、(a)は自動車の上面から見た
図、(b)は自動車の側面から見た図である。
ら見て左向きにX軸、鉛直方向上向きにZ軸をとってい
る。右ハンドルの自動車において、運転者からみて左側
5度、下側5度に映像が見え、反射点7におけるウイン
ドシールドの法線の方向を図に示したように仮定する。
このとき、HUDモジュールから出射する光束の角度は第
6図に示すようになる。ここで、第6図の座標系は、第
5図の座標系をモジュールの出射口を原点とするように
平行移動したものである。第7図の座標系は、第6図の
座標系を平行移動したものである。点60A,60Bは、第1
虚像60を表示する矩形状の表示面の下端の点を表してい
る。第1虚像60を表示する矩形状の表示面の下側の線L
を自動車の進行方向と垂直となるようにするとともに所
望の角度で光束を出射するようにHUDモジュールを構成
する。
を計算機シュミレーションにより求めた結果を示す図
で、(a)は従来のHUDモジュールをそのまま実装した
場合で像回転補正効果のない像のシュミレーション結果
の図、(b)は第7図のモジュールを使用した場合の虚
像のシュミレーション結果の図である。本実施例によれ
ば像の回転を補正することができる。
生成した第1虚像を表示する矩形状の表示面の下側の線
を自動車の進行方向と垂直とすることにより、ウインド
シールドによる像の回転を補正するたけでなく出射口を
小さくでき、外乱光による影響を少なく且つ美観を損な
わないようにすることができるとともにHUDモジュール
をダッシュボードにコンパクトに収納することができ
る。
から見た図、(b)は自動車の側面から見た図、 第2図は本発明の第1の実施例を示す図、 第3図は本発明の第2の実施例を示す図、 第4図は本発明の第3の実施例を示す図、 第5図は本発明の実施例で使用するウインドシールドの
形状と表示方向を説明する図で、(a)は自動車の上面
から見た図、(b)は自動車の側面から見た図、 第6図はHUDモジュールから出射する光束を説明する
図、 第7図はHUDモジュールから出射する光束と虚像の関係
を示す図、 第8図は運転者が見る虚像の計算機シュミレーション結
果を示す図で、(a)は像回転補正のない場合のシュミ
レーション結果を示す図、(b)は回転補正した場合の
シュミレーション結果を示す図、 第9図は従来の投射型HUD装置の概要を説明するための
図、 第10図はウインドシールドによる像の回転を説明するた
めの図で、(a)は自動車の上面から見た図、(b)は
自動車の側面から見た図、(c)は運転者により観察さ
れる像を説明する図、 第11図は像回転補正の従来法を説明するための図、 第12図は本発明が解決しようとする課題を説明するため
の図で、(a)は出射口が斜めの形状となることを説明
するための図、(b)は出射口の大口径化を説明するた
めの図である。 図において、 1は表示器、 20,21は光束、 3はウインドシールド、 4は運転者の目、 5はHUDモジュール、 50は出射口、 51はミラー、 52は光学素子、 60はHUDモジュールが投影する第1虚像、 61はHUDモジュールとウインドシールドにより得られる
第2虚像、 60A,60Bは、虚像60上の端点、 7は反射点、 Lは虚像60上の下側の水平方向の線、 を示す。
Claims (7)
- 【請求項1】表示器と、レンズ、ミラー等よりなる投射
光学系とを具備したヘッドアップディスプレイモジュー
ル(5)により生成した第1虚像(60)をウインドシー
ルド(3)に反射させ、運転者の斜め前方に第2虚像と
して投影する投射型ヘッドアップディスプレイ装置にお
いて、 右ハンドルの自動車の場合は運転者の左側前方に、左ハ
ンドルの自動車の場合は運転者の右側前方に前記第2虚
像(61)を投影し、運転者から見た該第2虚像(61)を
表示した矩形状の表示面の下側の線が略水平となるよう
にし、且つヘッドアップディスプレイモジュール(5)
の単体での第1虚像(60)を表示した表示面がヘッドア
ップディスプレイモジュール(5)から出射される光束
(20)と直交しないことを特徴とするヘッドアップディ
スプレイ装置。 - 【請求項2】請求項1記載のヘッドアップディスプレイ
装置において、 ウインドシールド(3)へ映像を投影するヘッドアップ
ディスプレイモジュール(5)を自動車に実装した時、
前記ウインドシールド(3)に向う表示光が形成する第
1虚像(60)を表示する矩形状の表示面の下側の線
(L)が車両の進行方向と略垂直で且つ車両における水
平面に対して略水平となることを特徴とするヘッドアッ
プディスプレイ装置。 - 【請求項3】請求項2記載のヘッドアップディスプレイ
装置において、 ヘッドアップディスプレイモジュール(5)中に素子の
中心が前段の素子の中心とその法線ベクトルからずれて
配置されてオフアクシスで使用される光学素子(52)を
少なくとも1つ以上有することを特徴とするヘッドアッ
プディスプレイ装置。 - 【請求項4】請求項3記載のヘッドアップディスプレイ
装置において、 ヘッドアップディスプレイモジュール(5)の出射口
(50)が長方形であることを特徴とするヘッドアップデ
ィスプレイ装置。 - 【請求項5】請求項4記載のヘッドアップディスプレイ
装置において、 ヘッドアップディスプレイモジュール(5)の出射口
(50)の縁をなす少なくとも1辺が自動車の進行方向に
対して略垂直であることを特徴とするヘッドアップディ
スプレイ装置。 - 【請求項6】請求項3記載のヘッドアップディスプレイ
装置において、 ウインドシールド(3)へ映像を投影するヘッドアップ
ディスプレイモジュール(5)の出射口(50)の、少な
くとも1組の相対する2辺が略平行であることを特徴と
するヘッドアップディスプレイ装置。 - 【請求項7】請求項6記載のヘッドアップディスプレイ
装置において、 ヘッドアップディスプレイモジュール(5)の出射口
(50)の縁をなす少なくとも1辺が自動車の進行方向に
対して略垂直であることを特徴とするヘッドアップディ
スプレイ装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2248922A JP2991214B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | ヘッドアップディスプレイ装置 |
EP91115953A EP0479059B1 (en) | 1990-09-20 | 1991-09-19 | A headup display apparatus |
DE69119017T DE69119017T2 (de) | 1990-09-20 | 1991-09-19 | Bildanzeigegerät |
US08/353,304 US5497170A (en) | 1990-09-20 | 1994-12-05 | Headup display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2248922A JP2991214B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | ヘッドアップディスプレイ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04128817A JPH04128817A (ja) | 1992-04-30 |
JP2991214B2 true JP2991214B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=17185417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2248922A Expired - Lifetime JP2991214B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | ヘッドアップディスプレイ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2991214B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6638198B2 (ja) * | 2014-05-12 | 2020-01-29 | 株式会社リコー | 画像表示装置及び移動体 |
-
1990
- 1990-09-20 JP JP2248922A patent/JP2991214B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04128817A (ja) | 1992-04-30 |
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