JP3178473B2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
ヘッドアップディスプレイInfo
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- JP3178473B2 JP3178473B2 JP02278690A JP2278690A JP3178473B2 JP 3178473 B2 JP3178473 B2 JP 3178473B2 JP 02278690 A JP02278690 A JP 02278690A JP 2278690 A JP2278690 A JP 2278690A JP 3178473 B2 JP3178473 B2 JP 3178473B2
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- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 2
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は，航空機，鉄道車輛，自動車，船舶などの乗
り物において，操縦者の前方外界の情景と，速度などの
運行に必要な各種情報とを重ねて表示し，操縦者が運行
中に両者を同時に確認できるようにしたヘッドアップデ
ィスプレイに関する。
り物において，操縦者の前方外界の情景と，速度などの
運行に必要な各種情報とを重ねて表示し，操縦者が運行
中に両者を同時に確認できるようにしたヘッドアップデ
ィスプレイに関する。
（ロ） 従来の技術 ヘッドアップディスプレイは，通常CRT,蛍光表示管な
どによって構成される実像表示器とこれにより出射され
る表示光を反射させるとともに，前方情景からの光を透
過させ，両者を重ね合わせる機能を持つハーフミラー等
によるコンバイナガラスとによって構成されている。従
来品のヘッドアップディスプレイではコンバイナガラス
の透過率は一定で，実像表示器の輝度を変化させること
によって，前方情景の明るさと表示の明るさの割合を適
当なものとすることがなされていた。
どによって構成される実像表示器とこれにより出射され
る表示光を反射させるとともに，前方情景からの光を透
過させ，両者を重ね合わせる機能を持つハーフミラー等
によるコンバイナガラスとによって構成されている。従
来品のヘッドアップディスプレイではコンバイナガラス
の透過率は一定で，実像表示器の輝度を変化させること
によって，前方情景の明るさと表示の明るさの割合を適
当なものとすることがなされていた。
これは，たとえば前方情景が明るく（輝度が高く）な
るときは，これに合わせ表示光の光量も多くし（表示光
の輝度を高め）良好な視認性の表示を確保し，逆に前方
情景が暗く（輝度が低く）なるときは，これに合わせ表
示光の光量も少なくし（表示光の輝度を下げ）表示によ
り前方情景の視認性が阻害されることを防ぐというもの
である。すなわち第３図に示すようにコンバイナガラス
Ｃは表面コーティングが施されたガラスが用いられてい
る。そして外光センサAIによって輝度コントロール回路
AXを作動させ，実像表示器Ｄの輝度を変化させるように
なっている。
るときは，これに合わせ表示光の光量も多くし（表示光
の輝度を高め）良好な視認性の表示を確保し，逆に前方
情景が暗く（輝度が低く）なるときは，これに合わせ表
示光の光量も少なくし（表示光の輝度を下げ）表示によ
り前方情景の視認性が阻害されることを防ぐというもの
である。すなわち第３図に示すようにコンバイナガラス
Ｃは表面コーティングが施されたガラスが用いられてい
る。そして外光センサAIによって輝度コントロール回路
AXを作動させ，実像表示器Ｄの輝度を変化させるように
なっている。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 従来のヘッドアップディスプレイでは実像表示器の輝
度を前方情景輝度に合わせ変化させているため，夜間か
ら晴天の日中までの情景輝度の変化に対応するには，表
示輝度をたとえば数cd/m2から数千cd/m2（コンバイナガ
ラス反射後の輝度換算値）まで変化させる必要がある。
そこで，実像表示器には高輝度タイプのCRTや蛍光表示
管が用いられている。しかし，高輝度のCRTは輝度が50
％に低下する寿命時間が数百時間と短く，現在は航空
機，特に軍用機のようにコストをあまり重要視しないよ
うな運用の場合を除き，なかなか実用化されるに至って
いない。一方，蛍光表示管は輝度がたかだか数百cd/m2
のものしか実用的なものはなく，表示の反射を背景の暗
い部分で行うなどの工夫が必要であり，その使用方法に
は制約がある。さらに，バックライト使用の液晶表示器
を利用する方法もあるが，この場合にはバックライトと
して輝度変化を大きくとるため複雑な照明装置が必要と
なる。これに伴って，実像表示器は複雑で大型になり，
また発熱が問題となっている。以上のように実像表示器
によって表示光の最適輝度を実現することは，さまざま
な問題を有していた。
度を前方情景輝度に合わせ変化させているため，夜間か
ら晴天の日中までの情景輝度の変化に対応するには，表
示輝度をたとえば数cd/m2から数千cd/m2（コンバイナガ
ラス反射後の輝度換算値）まで変化させる必要がある。
そこで，実像表示器には高輝度タイプのCRTや蛍光表示
管が用いられている。しかし，高輝度のCRTは輝度が50
％に低下する寿命時間が数百時間と短く，現在は航空
機，特に軍用機のようにコストをあまり重要視しないよ
うな運用の場合を除き，なかなか実用化されるに至って
いない。一方，蛍光表示管は輝度がたかだか数百cd/m2
のものしか実用的なものはなく，表示の反射を背景の暗
い部分で行うなどの工夫が必要であり，その使用方法に
は制約がある。さらに，バックライト使用の液晶表示器
を利用する方法もあるが，この場合にはバックライトと
して輝度変化を大きくとるため複雑な照明装置が必要と
なる。これに伴って，実像表示器は複雑で大型になり，
また発熱が問題となっている。以上のように実像表示器
によって表示光の最適輝度を実現することは，さまざま
な問題を有していた。
一方，地上を走行する車輛などでは，トンネルから出
たときなど急激な輝度の増加が起こり目の調光機能が追
従できず，光量の増加したヘッドアップディスプレイの
表示を含め，走行の情報を読み取ることは困難になると
いう問題もある。
たときなど急激な輝度の増加が起こり目の調光機能が追
従できず，光量の増加したヘッドアップディスプレイの
表示を含め，走行の情報を読み取ることは困難になると
いう問題もある。
（ニ） 課題を解決するための手段 前記課題を解決するため，コンバイナガラスとして，
前方情景からの透過光をON−OFFできる素子（コンバイ
ナガラスを二重にしその間にSMD方式ネマティック液晶
を組み込んだもの）を用い，そのデューティ比を変化さ
せ，前方情景輝度が高いときにはデューティ比を小さく
（透過状態の時間の割合を少なく）し，前方情景輝度が
低いときにはデューティ比を大きく（透過状態の時間の
割合を多く）する。このようにするとコンバイナガラス
を通して目に入射してくる光の量は，前方情景の輝度変
化に比べ一定に近くすることができる。この結果，表示
輝度を全く変化させなくても（または大きく変化させな
くても）表示の視認性が低下することはなくなる。
前方情景からの透過光をON−OFFできる素子（コンバイ
ナガラスを二重にしその間にSMD方式ネマティック液晶
を組み込んだもの）を用い，そのデューティ比を変化さ
せ，前方情景輝度が高いときにはデューティ比を小さく
（透過状態の時間の割合を少なく）し，前方情景輝度が
低いときにはデューティ比を大きく（透過状態の時間の
割合を多く）する。このようにするとコンバイナガラス
を通して目に入射してくる光の量は，前方情景の輝度変
化に比べ一定に近くすることができる。この結果，表示
輝度を全く変化させなくても（または大きく変化させな
くても）表示の視認性が低下することはなくなる。
（ホ） 作用 以上のように本発明を用いると表示輝度をほとんど変
化させる必要がなくなり，従来の実像表示部のように大
きな輝度変化を要求されているがゆえに生じていた多く
の問題が解決できることになる。
化させる必要がなくなり，従来の実像表示部のように大
きな輝度変化を要求されているがゆえに生じていた多く
の問題が解決できることになる。
（ヘ） 実施例 以下，図面に示される実施例にしたがってこの発明を
説明する。
説明する。
第１図はこの発明によるヘッドアップディスプレイの
構成図を示している。実像表示器ＤはたとえばCRT,バッ
クライト付液晶パネル,LED,さらに単色の場合は蛍光表
示管，プラズマディスプレイなどによって構成されてい
る。実像表示器Ｄからの表示光LDはレンズL1〜L2によっ
てコリメートされた後，コンバイナガラスＣで反射のた
めのコーティング（高誘導電体など）が施されている内
側表面C1で反射し，目Ｅに到達する。一方，前方情景Ｓ
からの光LSはコンバイナガラスＣを透過し，表示光と合
成されて目Ｅに到達する。コンバイナガラスＣは，外側
ガラスC4,内側ガラスC2とその間に存在する液晶C3によ
って構成されている。この部分（図中Ａ部）の断面の一
例を第２図に示す。液晶C3はさまざまな方式を用いるこ
とができるが，本実施例ではSMD（Surface Mode liquid
crystal Device）を用いたものを示す。液晶C3は最表
面層Q3,表層Q4,バルク層Q5,裏側の表層Q6,裏側の最表面
層Q7によって成り立っている。これらの液晶はネマティ
ック液晶で，電極面Q1,Q9にかかる電位によって，表層Q
4,裏側の表層Q6のみの配列が変化し，他の層の液晶の配
列は変化しない。すなわち，偏光フィルムQ2を通りこれ
によって偏光した透過光は，各液晶を通過するが，この
とき液晶に作用する電位が高くなり，表層Q4,Q6の配列
が電位のかかる方向に平行になると，偏光フィルムQ8を
透過する光の偏光方向はフィルムの偏光の方向とは一致
しなくなり，この結果光はほとんど透過できない状態と
なる。このSMD方式の液晶は，数十μsecで透過光をON−
OFFできるため，数百Hzでかつデューティ比を０％〜100
％まで１％より細かいきざみでコントロールすることが
できる。この回路の例を示す。CdS,フォトダイオードな
どの外光センサーA1で発生した電圧（または光起電流）
を増幅器A2で増幅し,A/DコンバータA3でデジタルに変換
する。一方，クロックパルスB1をカウント回路B2でカウ
ントし，センサからの信号とコンパレータA4にて比較す
る。その結果，カウンタ回路の信号値がセンサ回路の信
号値を越えた時，フラグA5が立ち，これに基づき液晶OF
Fの電圧がアンプA6から液晶に送られる。なお,A/Dコン
バータA3,カウンタ回路B2,アンプA6は，クロックパルス
を分周させたリセットパルスB3によって数msecごとにリ
セットされる。これらの回路をまとめて，第１図ではコ
ンバイナガラスのON−OFF駆動回路AVとして表す。なお
図示例では第３図（従来例）のような輝度コントロール
回路AXが付加されているがこの回路は省略してもよい。
構成図を示している。実像表示器ＤはたとえばCRT,バッ
クライト付液晶パネル,LED,さらに単色の場合は蛍光表
示管，プラズマディスプレイなどによって構成されてい
る。実像表示器Ｄからの表示光LDはレンズL1〜L2によっ
てコリメートされた後，コンバイナガラスＣで反射のた
めのコーティング（高誘導電体など）が施されている内
側表面C1で反射し，目Ｅに到達する。一方，前方情景Ｓ
からの光LSはコンバイナガラスＣを透過し，表示光と合
成されて目Ｅに到達する。コンバイナガラスＣは，外側
ガラスC4,内側ガラスC2とその間に存在する液晶C3によ
って構成されている。この部分（図中Ａ部）の断面の一
例を第２図に示す。液晶C3はさまざまな方式を用いるこ
とができるが，本実施例ではSMD（Surface Mode liquid
crystal Device）を用いたものを示す。液晶C3は最表
面層Q3,表層Q4,バルク層Q5,裏側の表層Q6,裏側の最表面
層Q7によって成り立っている。これらの液晶はネマティ
ック液晶で，電極面Q1,Q9にかかる電位によって，表層Q
4,裏側の表層Q6のみの配列が変化し，他の層の液晶の配
列は変化しない。すなわち，偏光フィルムQ2を通りこれ
によって偏光した透過光は，各液晶を通過するが，この
とき液晶に作用する電位が高くなり，表層Q4,Q6の配列
が電位のかかる方向に平行になると，偏光フィルムQ8を
透過する光の偏光方向はフィルムの偏光の方向とは一致
しなくなり，この結果光はほとんど透過できない状態と
なる。このSMD方式の液晶は，数十μsecで透過光をON−
OFFできるため，数百Hzでかつデューティ比を０％〜100
％まで１％より細かいきざみでコントロールすることが
できる。この回路の例を示す。CdS,フォトダイオードな
どの外光センサーA1で発生した電圧（または光起電流）
を増幅器A2で増幅し,A/DコンバータA3でデジタルに変換
する。一方，クロックパルスB1をカウント回路B2でカウ
ントし，センサからの信号とコンパレータA4にて比較す
る。その結果，カウンタ回路の信号値がセンサ回路の信
号値を越えた時，フラグA5が立ち，これに基づき液晶OF
Fの電圧がアンプA6から液晶に送られる。なお,A/Dコン
バータA3,カウンタ回路B2,アンプA6は，クロックパルス
を分周させたリセットパルスB3によって数msecごとにリ
セットされる。これらの回路をまとめて，第１図ではコ
ンバイナガラスのON−OFF駆動回路AVとして表す。なお
図示例では第３図（従来例）のような輝度コントロール
回路AXが付加されているがこの回路は省略してもよい。
本発明によるヘッドアップディスプレイの実施例は，
以上に示す例の他，さまざまなものが考えられる。ま
た，液晶の駆動回路についても図示したものに限らず，
たとえばすべてをアナログ的に処理する回路など，さま
ざまなものを使うことができる。さらに，ヘッドアップ
ディスプレイ全体を含めた構成については，実像表示器
にも従来品よりは，はるかに簡便な輝度調整回路を追加
してあるものや，コリメーションレンズを有しない簡易
タイプにしたものなど，本発明の要旨を逸脱しない範囲
でさまざまな変形例があることは言うまでもない。
以上に示す例の他，さまざまなものが考えられる。ま
た，液晶の駆動回路についても図示したものに限らず，
たとえばすべてをアナログ的に処理する回路など，さま
ざまなものを使うことができる。さらに，ヘッドアップ
ディスプレイ全体を含めた構成については，実像表示器
にも従来品よりは，はるかに簡便な輝度調整回路を追加
してあるものや，コリメーションレンズを有しない簡易
タイプにしたものなど，本発明の要旨を逸脱しない範囲
でさまざまな変形例があることは言うまでもない。
（ト） 発明の効果 本発明に基づくヘッドアップディスプレイでは，表示
光の輝度が大きく変化しない上，コンバイナガラスを透
過した前方情景からの光の輝度もあまり変化しない。こ
のため，ヘッドアップディスプレイの実像表示器の輝度
を極端に変化させる必要がなく，表示器の構成を簡単に
することができ，また，光源の発熱や表示器の寿命等の
問題も解決することができる。さらに操縦者にとって
は，目に入る輝度の変化が少なくなるため，輝度変化に
より一瞬見えない状態が発生するといった不都合はなく
なる。
光の輝度が大きく変化しない上，コンバイナガラスを透
過した前方情景からの光の輝度もあまり変化しない。こ
のため，ヘッドアップディスプレイの実像表示器の輝度
を極端に変化させる必要がなく，表示器の構成を簡単に
することができ，また，光源の発熱や表示器の寿命等の
問題も解決することができる。さらに操縦者にとって
は，目に入る輝度の変化が少なくなるため，輝度変化に
より一瞬見えない状態が発生するといった不都合はなく
なる。
第１図は本発明を用いたヘッドアップディスプレイのク
レーム対応図である。また，第２図は本発明にSMD方式
ネマティック液晶を用いた場合のコンバイナガラス断面
の祥細図である。 さらに第３図は従来のヘッドアップディスプレイの例を
示す。 Ｄ……実像表示器、L1,L2……コリメーションレンズ、
Ｃ……コンバイナガラス、C1……コンバイナガラスの反
射コーティング面、Ｓ……前方の外情景、Ｅ……操縦者
の目、A1……外輝度センサ、AV……液晶ON−OFFの駆動
回路
レーム対応図である。また，第２図は本発明にSMD方式
ネマティック液晶を用いた場合のコンバイナガラス断面
の祥細図である。 さらに第３図は従来のヘッドアップディスプレイの例を
示す。 Ｄ……実像表示器、L1,L2……コリメーションレンズ、
Ｃ……コンバイナガラス、C1……コンバイナガラスの反
射コーティング面、Ｓ……前方の外情景、Ｅ……操縦者
の目、A1……外輝度センサ、AV……液晶ON−OFFの駆動
回路
Claims (1)
- 【請求項１】実像表示装置から出射した表示光を、操縦
者の前方に配したコンバイナガラスで反射させた後、操
縦者の目に入射させるとともに、前方の外界の情景から
の光を、前記コンバイナガラスを透過させた後、操縦者
の目に入射させ、操縦者の目には表示と外界の情景が重
なって見えるようにしたヘッドアップディスプレイであ
って、コンバイナガラスにはSMD方式ネマティック液晶
がはさみこまれており、このコンバイナガラスが光を透
過する状態と遮断する状態を切り換える手段と、外界の
輝度を検出する輝度検出手段と、この輝度検出手段から
の信号に応じてデューティ比を変化させる手段とを具備
したことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02278690A JP3178473B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | ヘッドアップディスプレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02278690A JP3178473B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | ヘッドアップディスプレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03227738A JPH03227738A (ja) | 1991-10-08 |
| JP3178473B2 true JP3178473B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=12092361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02278690A Expired - Fee Related JP3178473B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | ヘッドアップディスプレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3178473B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5661788B2 (ja) * | 2010-10-04 | 2015-01-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 透過型表示装置、移動体及び制御装置 |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP02278690A patent/JP3178473B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03227738A (ja) | 1991-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080413 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090413 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |