JP3209552U - 多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスを提供する。【解決手段】多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスは本体１、第一光路モジュール２及び第二光路モジュール３を有する。第一光路モジュール２は運転者の目の前方の比較的近い位置に画像を投射し、第二光路モジュール３は外来の画像光源を受け取り、比較的長い光路を獲得し、比較的遠い距離に画像を投射する。これにより運転者の視覚的な眩しさを低下させ、最適な視覚効果を獲得し、こうして自動車走行の安全を向上させられる。【選択図】図２

Description

本考案は多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスに関し、特に運転者の視覚的な眩しさを低下させられ、第一光路モジュールを利用し、運転者の目の前方の比較的近い位置に画像を投射し、及び第二光路モジュールを利用し外来の画像光源を受け取り、比較的長い光路を獲得し、比較的遠い距離に画像を投射し、これにより運転者の視覚的な眩しさを低下させ、最適な視覚効果を獲得し、こうして自動車走行の安全を向上させられる多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスに関する。

現在自動車に使用されているヘッドアップディスプレイ技術は、航空機上のヘッドアップディスプレイほど複雑ではない。
それは、一種の光学システムで、一般にはプロジェクター、コンバイナーにより組成する。
プロジェクターは、シグナル光源、映写レンズ、他の光学パーツにより組成される。
プロジェクターのシグナル光源は、ＬＣＤ液晶ディスプレイ或いはＣＲＴ陰極線管等装置により構成される。
シグナル光源により光線を発し、プロジェクターを通してガラス上のコンバイナー（或いは特製の透明スクリーン上）に投射し、コンバイナーにより文字或いは画像を表示する。

特許文献１に開示するヘッドアップディスプレイの代表図である図１に示す通り、ヘッドアップディスプレイは、赤外線発射ユニット５Ａ、レンズパーツ３Ａ、複数のイメージングユニット６Ａ、７Ａ、画像処理ユニット８Ａを有する。
赤外線発射ユニット５Ａは、使用者ＤＡに対して赤外線を発射する。
レンズパーツ３Ａは、凹面鏡４Ａに向かい、ディスプレイ２Ａから射出された可視光ＬＡを反射し、しかも使用者ＤＡと凹面鏡４Ａが反射する赤外線を伝送する。
複数のイメージングユニット６Ａ、７Ａは、凹面鏡４Ａに対面し、赤外線に反応し、しかも各画像は異なる方向から来る。
凹面鏡４Ａは、可視光ＬＡを、フロントガラス板ＷＡ上に投射し、バーチャルイメージングＶＡを使用者ＤＡの目に反射する。

凹面鏡前の物体距離光路に、凹面鏡拡大倍率を掛ければ、虚像イメージングの距離となる。
虚像イメージング距離を遠くするには、以下の通りの必要がある。
（１）凹面鏡の拡大倍率を上げる。しかし、凹面鏡の加工技術には限界があるため、理想的な鏡面とすることはできず、これにより両目が受け取る虚像は完全に同じとなる。そのため、拡大倍率が高くなれば、イメージングの誤差も大きくなり、これにより両目が受け取る画像が生じる誤差は、見ている人にめまいの現象を引き起こすため、観賞の快適性のため、拡大倍率は通常は七倍以内に制限される。
（２）物体距離光路を長くする。しかし、ヘッドアップディスプレイは通常は、運転者前方のダッシュボード内部に設置されるため、スペースが限られる。物体距離光路を引き延ばすため、ライトマシンと凹面鏡との間には反射鏡を設計し、光路を往復反射させることで物体距離を引き延ばすことはできるが、長さに制限があり、一般のヘッドアップディスプレイの虚画像距離離は、運転者の目から２．５ｍの距離としかできない。

自動車用ナビゲーションの機能は、主に運転者に正しい車道に切り替えるよう指示したり、車間距離を警告したりするものである。
ナビゲーションの機能を発揮するためには、運転者はしばしば注意力を道路上からヘッドアップディスプレイ上に移さなければならない。
これは、良い操作方式とはいえず、これなら、ナビゲーションのガイド符号を、道路上や警告表示しようとする前方車両の後方に貼った方が手っ取り早い。
こうすれば、運転者は注意力を移転する必要がなく、運転者にインフォメーションを与えるには最も理想的な方式だと言える。
しかし、問題は、ヘッドアップディスプレイの表示距離をいかにして引き延ばし、路面上或いは警告表示しようとする前方車両の後方に貼るかであり、これは解決が待たれる重要な課題である。

以上の技術的な課題を解決するため、業界ではさまざまな取り組みがなされ、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９が開示されている。

以上の各特許文献は、ヘッドアップディスプレイの運用技術を開示しているが、使用において欠点が存在する。
１.単一のプロジェクションデバイスを利用し、縦方向のカット画面を投射するものがあるが、その欠点は、投射される標準距離画像があまりにも短く、運転者が見る時には、視覚的な眩しさを感じやすく、自動車走行の安全性に悪影響を及ぼす。
２.２個或いはさらに多くのプロジェクションデバイスを通して、或いはさらに多くのカット画面により、標準距離画像と比較的長い距離画像を投射するものがあるが、多数のプロジェクションデバイスを設置する位置の多くは、同一の位置であるため、それが提供する画像も、多くは同一の水平面上の横カット画面であり、縦方向カット画面がないため、正確にナビゲーションガイド符号を、道路上或いは警告表示しようとする前方車両の後方上に直接貼ることはできず、これによりナビゲーションガイド効果は大きく割り引かれる。

米国特許第ＵＳ７９３６５１８号明細書 台湾特許第ＴＷＩ４４３３７７号明細書 台湾特許第ＴＷＩ５０６２９９号明細書 台湾特許第ＴＷ２０１６２４１０１号明細書 中国特許第ＣＮ２０１６１０１３４３２１号明細書 台湾特許第ＴＷ２０１４１０８２９０６６号明細書 中国特許第ＣＮ２０１５１０６４９７５９号明細書 中国特許第ＣＮ２０１５２０４１８１４５号明細書 台湾特許第ＴＷＩ４４６００１号明細書

本考案は運転者の視覚的な眩しさを低下させられるヘッドアップディスプレイデバイスで、第一光路モジュールを利用し、運転者の目の前方の比較的近い位置に画像を投射し、及び第二光路モジュールを利用し外来の画像光源を受け取り、比較的長い光路を獲得し、比較的遠い距離に画像を投射し、これにより運転者の視覚的な眩しさを低下させ、最適な視覚効果を獲得し、こうして自動車走行の安全を向上させられる多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスに関する。

本考案による多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスは、本体、第一光路モジュール、第二光路モジュールを有する。
該本体内部には、収容設置空間と開口を設置する。
該第一光路モジュールは、該収容設置空間に設置する。
該第一光路モジュールは、第一ライトマシンと第一凹面鏡を有する。
該第一凹面鏡は、該第一ライトマシンの画面を反射並びに拡大し、該開口を経て上方へとフロントガラス上に投射する。
該第二光路モジュールは、該収容設置空間に設置する。
該第二光路モジュールは、第二凹面鏡を有する。
該第二凹面鏡は、外部からの画像光源を反射並びに拡大し、該開口を経て上方へと該フロントガラス上に投射する。

該構造組成により、該第一光路モジュールは、運転者の目の前方の比較的近い位置に画像を投射し、該第二光路モジュールは、外部画像光源を受け取り、該外部画像光源の光路長は、該第二凹面鏡と外部の画像光源との距離により決まる。
該本体サイズの制限を受けないため、比較的長い光路が得られ、画像を比較的遠い距離に投射することができる。

本考案による該第一光路モジュールは、第一反射鏡をさらに有する。
該第一反射鏡は、該収容設置空間に設置し、これにより該第一ライトマシンが投射する画像を反射する。

本考案による該第一光路モジュールは、第一回転軸をさらに有する。
該第一凹面鏡は、該第一回転軸に固定される。
該第一回転軸の回転を通して、該フロントガラス上に投射される画像の位置を調整する。

本考案による該第二光路モジュールは、第二回転軸をさらに有する。
該第二凹面鏡は、該第二回転軸に固定される。
該第二回転軸の回転を通して、該フロントガラス上に投射される画像の位置を調整する。

本考案による該第二光路モジュールは、第二ライトマシンをさらに有する。
該第二ライトマシンは、外来の画像光源である。

本考案による該第二ライトマシンは、第二反射鏡をさらに有する。
該第二反射鏡は、該第二ライトマシン前方に設置され、該第二ライトマシンが投射する画像を反射する。

本考案による該第二ライトマシンは、車両の天井棚と該フロントガラスの境界位置に設置される。

本考案による該第二ライトマシンは、車両の天井棚に設置される。

本考案の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスは、反射膜をさらに有する。
該反射膜は、該フロントガラスに設置される。

該本体は、車両のダッシュボードに設置される。

本考案の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスは、該第一光路モジュールが形成する第一光路を利用し、運転者の目の前方の比較的近い位置に画像を投射し、第一虚像を形成する。
該第二光路モジュールは、外来の画像光源を受け取り、第二光路を形成し、これにより該本体のサイズの制限を受けず、比較的長い光路を獲得し、画像を比較的遠い距離の第二虚像に投射できる。

該第一虚像と該第二虚像は、異なるインフォメーションをそれぞれ表示する。
該第一虚像は、必要な文字、画像を長時間表示し、該第二虚像は、水平な表示角度により、短期的に（フラッシュ）右左折或いは危険警告符号を表示し、現実の状況と重ね合わせる。
該第二虚像のイメージングは、フラッシュ方式により表示されるため、イメージングの時間を短縮でき、これにより運転者の視覚的な眩しさを低下させ、最適な視覚環境を実現でき、こうして自動車走行の安全を向上させられる。

従来のヘッドアップディスプレイデバイスの模式図である。 本考案第一実施形態の模式図である。 本考案の第二実施の模式図である。 本考案のフロントガラスに反射膜を設置するもう一つの実施模式図である。

（一実施形態）
図２に示す通り、本考案の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスの第一実施形態は、本体１、第一光路モジュール２、第二光路モジュール３を有する。

本体１の内部には、収容設置空間１１と開口１２を設置する。

第一光路モジュール２は、収容設置空間１１に設置する。
第一光路モジュール２は、第一ライトマシン２１と第一凹面鏡２２を有する。
第一ライトマシン２１は、画面を第一光路Ｌ１に投射し、第一凹面鏡２２は、第一光路Ｌ１を反射して、第一ライトマシン２１の画面を拡大する。
第一光路Ｌ１は、開口１２を経由して、上方へとフロントガラスＷ上に投射される。

第二光路モジュール３は、収容設置空間１１に設置する。
第二光路モジュール３は、第二凹面鏡３１を有する。
第二凹面鏡３１は、外部画像光源の第二光路Ｌ２を反射並びに拡大し、第二光路Ｌ２は、開口１２を経て、上方へとフロントガラスＷ上に投射される。

上記構造の組成により、虚像イメージングの原理は、凹面鏡のイメージングを通すため、凹面鏡イメージング公式は１／ｐ＋１／ｑ＝１／ｆ、ｆ：焦点距離、ｑ：物体距離、ｐ：画像距離である。
一般に、拡大倍率は虚像を拡大でき、また同比率で、虚像距離を遠くすることができる。
第一凹面鏡２２の拡大原理を利用し、適当な拡大倍率Ｎにより、第一光路Ｌ１上のイメージング距離は、第一ライトマシン２１から第一凹面鏡２２までの距離をＮ倍に拡大し、画像のサイズもＮ倍に拡大する。
過大な拡大倍率は、運転者に視覚的な眩しさを感じさせるため、拡大倍率は通常は七倍以下に設定し、五倍が最も適当である。
イメージング距離は約２．２ｍで、第一光路モジュール２は、画像を運転者の目Ｅの前方の距離が比較的近い位置に投射し、第一虚像Ｄ１を形成する。

第二光路モジュール３は、外部画像光源を受け取り、第二光路を形成する。
外部画像光源の光路長は、第二凹面鏡３１と外部画像光源の距離により決まる。
よって、本体１のサイズの制限を受けず、比較的長い光路が得られ、第二凹面鏡３１の比較的高い拡大倍率（１２〜１５倍）を合わせ、必要な距離（７ｍ以上）を達成できる。
さらに、イメージングフラッシュの設定を利用し、イメージングの時間を短縮でき、運転者の視覚的な眩しさを低下させ、画像を比較的遠い距離の第二虚像Ｄ２に投射できる。

第一虚像Ｄ１と第二虚像Ｄ２とは、異なるインフォメーションをそれぞれ表示する。
第一虚像Ｄ１は、必要な文字、画像を長時間表示し、第二虚像Ｄ２は、水平な表示角度により、短期的に（フラッシュ）右左折或いは危険警告符号を表示し、現実の状況と重ね合わせる。
第二虚像Ｄ２のイメージングは、フラッシュ方式により表示するため、イメージングの時間を短縮でき、これにより運転者の視覚的な眩しさを低下させられる。

第一光路モジュール２は、第一反射鏡２３をさらに有する。
第一反射鏡２３は、収容設置空間１１に設置され、これにより第一光路Ｌ１の距離を長くし、第一ライトマシン２１が投射する画像を反射する。

第一光路モジュール２は、第一回転軸２４をさらに有する。
第一凹面鏡２２は、第一回転軸２４に固定される。
第一回転軸２４の回転を通して、フロントガラスＷ上に投射する画像の位置を調整できる。

第二光路モジュール３は、第二回転軸３２をさらに有する。
第二凹面鏡３１は、第二回転軸３２に固定される。
第二回転軸３２の回転を通して、フロントガラスＷ上に投射する画像の位置を調整できる。

第二光路モジュール３は、第二ライトマシン３３をさらに有する。
第二ライトマシン３３は、車両の天井棚ＣとフロントガラスＷとの境界位置に設置される。
第二ライトマシン３３は、外来の画像光源である。

図３に示す通り、本考案の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスの第二実施形態では、第二ライトマシン３３を、車両の天井棚Ｃに設置する。
第二ライトマシン３３は、第二反射鏡３４をさらに有する。
第二反射鏡３４は、第二ライトマシン３３前方に設置され、第二ライトマシン３３が投射する画像を反射する。
こうして、第二ライトマシン３３取り付けの全体高度を縮小し、これにより、第二ライトマシン３３は、車両の天井棚Ｃに平坦に近く密着する。

本考案の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス１は、反射膜４をさらに有する（図２参照）。
反射膜４は、フロントガラスＷに設置される。
反射膜４は、フロントガラスＷ内側に設置（図２参照）でき、或いはフロントガラスＷ中（図４参照）に設置できる。
こうして、第一虚像Ｄ１と第二虚像Ｄ２の反射率を高めることができる。

本体１は、車両のダッシュボードＢに設置される。
本体１は、車両のダッシュボードＢ（図示なし）に設置され、或いは車両のダッシュボードＢ中に埋め込まれる。

本考案の第一光路モジュール２の機能及び効果と、従来のヘッドアップディスプレイの機能及び効果は相当で、運転者の目の前方の比較的近い位置に画像を投射する。
第二光路モジュール３は、外来の画像光源を受け取り、その光路長は、第二凹面鏡３１と外来画像光源の距離を決定するため、本体１のサイズの制限を受けず、比較的長い光路を獲得し、比較的遠い距離に画像を投射できる。

上記を総合すると、本考案の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスは、第一光路モジュール２により形成される第一光路を利用し、運転者の目の前方の比較的近い位置に画像を投射し、及び第二光路モジュールにより形成される第二光路は、外来の画像光源を受け取り、これにより本体のサイズの制限を受けず、比較的長い光路を獲得し、比較的遠い距離に画像を投射し、運転者の視覚的な眩しさを低下させ、最適な視覚環境を実現できる。
こうして、自動車走行の安全を向上させられ、これにより従来のヘッドアップディスプレイに存在する欠点を効果的に解決できる。

前述した本考案の実施形態は本考案を限定するものではなく、よって、本考案により保護される範囲は後述される実用新案登録請求の範囲を基準とする。

２Ａ ディスプレイ
３Ａ レンズパーツ
４Ａ 凹面鏡
５Ａ 赤外線発射ユニット
６Ａ、７Ａ イメージングユニット
８Ａ 画像処理ユニット
ＤＡ 使用者
ＬＡ 可視光
ＶＡ バーチャルイメージング
ＷＡ フロントガラス板
１ 本体
１１ 収容設置空間
１２ 開口
２ 第一光路モジュール
２１ 第一ライトマシン
２２ 第一凹面鏡
２３ 第一反射鏡
２４ 第一回転軸
３ 第二光路モジュール
３１ 第二凹面鏡
３２ 第二回転軸
３３ 第二ライトマシン
３４ 第二反射鏡
４ 反射膜
Ｂ ダッシュボード
Ｃ 天井棚
Ｄ１ 第一虚像
Ｄ２ 第二虚像
Ｅ 目
Ｌ１ 第一光路
Ｌ２ 第二光路
Ｗ フロントガラス

Claims (10)

1. 多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスであって、本体、第一光路モジュール、第二光路モジュールを有し、
   前記本体内部には、収容設置空間と開口を設置し、
   前記第一光路モジュールは、前記収容設置空間に設置し、前記第一光路モジュールは、第一ライトマシンと第一凹面鏡を有し、前記第一凹面鏡は、前記第一ライトマシンの画面を反射並びに拡大し、前記開口を経て上方へとフロントガラス上に投射し、
   前記第二光路モジュールは、前記収容設置空間に設置し、前記第二光路モジュールは、第二凹面鏡を有し、前記第二凹面鏡は、外部からの画像光源を反射並びに拡大し、前記開口を経て上方へと前記フロントガラス上に投射し、
   上記の構造組成により、前記第一光路モジュールは運転者の目の前方の比較的近い位置に画像を投射し、前記第二光路モジュールは、外部画像光源を受け取り、前記外部画像光源の光路長さは、前記第二凹面鏡と外部の画像光源との距離により決まり、前記本体サイズの制限を受けないため、比較的長い光路を獲得し、画像を比較的遠い距離に投射できることを特徴とする多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス。
2. 前記第一光路モジュールは、第一反射鏡をさらに有し、
   前記第一反射鏡は、前記収容設置空間に設置し、これにより前記第一ライトマシンが投射する画像を反射することを特徴とする請求項１に記載の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス。
3. 前記第一光路モジュールは、第一回転軸をさらに有し、
   前記第一凹面鏡は、前記第一回転軸に固定され、前記第一回転軸の回転を通して、前記フロントガラス上に投射される画像の位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス。
4. 前記第二光路モジュールは、第二回転軸をさらに有し、
   前記第二凹面鏡は、前記第二回転軸に固定され、
   前記第二回転軸の回転を通して、前記フロントガラス上に投射される画像の位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス。
5. 前記第二光路モジュールは、第二ライトマシンをさらに有し、
   前記第二ライトマシンは、外来の画像光源であることを特徴とする請求項１に記載の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス。
6. 前記第二ライトマシンは、第二反射鏡をさらに有し、
   前記第二反射鏡は、前記第二ライトマシン前方に設置され、前記第二ライトマシンが投射する画像を反射することを特徴とする請求項５に記載の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス。
7. 前記第二ライトマシンは、車両の天井棚と前記フロントガラスの境界位置に設置されることを特徴とする請求項５に記載の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス。
8. 前記第二ライトマシンは、車両の天井棚に設置されることを特徴とする請求項５に記載の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス。
9. 前記多重表示ヘッドアップディスプレイデバイスは、反射膜をさらに有し、
   前記反射膜は、前記フロントガラスに設置されることを特徴とする請求項１に記載の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス。
10. 前記本体は、車両のダッシュボードに設置されることを特徴とする請求項１に記載の多重表示ヘッドアップディスプレイデバイス。

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