JP3210996U - 調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステム - Google Patents

Abstract

【課題】調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムを提供する。【解決手段】調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムは画像表示デバイス１、回転デバイス２、フロントガラス３、第二ハーフウェーブプレート４を有する。回転デバイス２は第一ハーフウェーブプレート２１、動力モジュール２２を有し、動力モジュール２２をコントロールし、第一ハーフウェーブプレート２１を回転させ、Ｓ、Ｐ偏振光の往復互換を生じ、偏光サングラスを装着してディスプレイイメージを読み取れない問題、及び降雨時のイメージ歪みの問題を効果的に解決することができ、運転者にフルタイム全天候型の最適視覚効果を有するディスプレイイメージを提供することができる。【選択図】図５

Description

本考案は調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムに関し、特に全天候型無視覚障害を達成できる調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムで、これによりヘッドアップディスプレイで偏光サングラスを装着して画像を読めないという欠点を解決でき、及び雨天時に画像が歪むという問題を克服でき、こうして運転者にいつでも最適化された視覚効果の画像表示画面を提供し、自動車走行の安全を効果的に高めることができる調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムに関する。

車両のヘッドアップディスプレイは通常は、フロントガラス下側のダッシュボード下方に設置され、画像光は上向きにフロントガラスに投射され、さらにフロントガラスの反射を通して、運転者の目に到達する。
一般の車両、特に乗用車フロントガラスの角度の多くは、水平と２５〜３５度角を形成する。
さらに、安全に対する考慮から、ヘッドアップディスプレイの視角は通常は、運転者水平視線下約５度の角度に設計されている。
こうして、運転者は容易に読むことができ、また重要な視線を遮ることはない。
このような角度を換算したヘッドアップディスプレイの画像光の、フロントガラスに対する入射角は、約６０〜７０度の間である。

図１は、フレネル方程式（Ｆｒｅｓｎｅｌ Ｅｑｕａｔｉｏｎｓ）に基づき行うＳ偏振光（Ｓ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）、Ｐ偏振光（Ｐ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）及び反射率の曲線を示す。
図から分かるように、入射角度範囲において、Ｓ偏振光の反射率は、Ｐ偏振光の反射率よりはるかに大きい。
入射角が６０度に近くなると、Ｐ偏振光の反射率は、ゼロに近くなる。
よって、車両が強烈な陽光下にある時には、ヘッドアップディスプレイの画面は、極めてしっかりしていなければ、運転者ははっきりと読み取ることはできない。
ヘッドアップディスプレイの投射効率を高めるため、一般のヘッドアップディスプレイの画像表示スクリーンは、Ｓ偏振光を光源に選択し、或いはアウトプット時に適したウェーブプレート（ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ）を通して、画像表示スクリーンのアウトプット画像光を、Ｓ偏振光に転換し、さらにフロントガラスに投射し、比較的大きい反射光量を獲得する。

図２では、ハーフウェーブプレート（ｈａｌｆ-ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ）６にＳ偏振光（図中ではＳで表示）を組み合わせて、重複画像問題を解決する。
ブリュースター角（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ'ｓ ａｎｇｌｅ）の関係で、偏振光（図中ではＰで表示）は、フロントガラスＧにおいて、ゼロ反射率に近くなる。
しかし、Ｓ偏振光（図中ではＳで表示）を使用すると、偏光サングラスではイメージを見ることができない。

図３では、ハーフウェーブプレート（ｈａｌｆ-ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ）６にＰ偏振光を組み合わせて、ブリュースター角（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ'ｓ ａｎｇｌｅ）低反射と偏光サングラスでイメージが見られないと言う問題を解決する。

図４では、ハーフウェーブプレート（ｈａｌｆ-ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ）６にＰ偏振光を組み合わせる。
降雨時に雨滴がフロントガラスＧに付着している時、反射層はフロントガラスＧの最外層にあるため、雨滴の影響を受ける。
ヘッドアップディスプレイのイメージは、雨滴表面の反射を経て不規則に歪んで変形し、イメージが歪んでしまう。
この問題も、ヘッドアップディスプレイの効用を大幅に割り引いてしまう。

以上の問題を解決するため、業界では各種ソリューションを提出している。
関連技術は、特許文献１、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、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２等を参照されたい。

前記の特許文献においては、多くは現在のヘッドアップディスプレイデバイスの使用機能を高めることができている。
しかし、やはり克服が待たれる欠点が存在する。
例えば、特許文献の中には、ヘッドアップディスプレイの、フロントガラスにおける画像表示を解決したものはあるが、偏光サングラスを装着して読むことはできない。
しかも、雨天時に雨滴がフロントガラスＧに付着している時、画像が歪むという問題には、今になっても良好な解決方案が提出されていない。
これにより、ヘッドアップディスプレイは、フルタイム使用の要求を達成できず、運転時の大きな問題となっている。

米国特許第ＵＳ５５１０９１３号明細書 米国特許第ＵＳ６０４２９４７号明細書 中国特許第ＣＮ２０１５１０６３５１４７．２号明細書 中国特許第ＣＮ２０１６１０６０９８２８．６号明細書 中国特許第ＣＮ２０１６１０７１５７２３．９号明細書 日本特許第ＪＰ特開平２-１４１７２０号明細書 台湾特許第ＴＷ２０１６２１３９９号明細書 台湾特許第ＴＷ２０１６１０８６２８５６号明細書 台湾特許第ＴＷＩ４２２８６０号明細書 台湾特許第ＴＷＩ２９６７２０号明細書 台湾特許第ＴＷＩ４６４４９３号明細書 台湾特許第ＴＷＩ５４５３７５号明細書

前記先行技術には、偏光サングラスではイメージが見られず、また降雨時にイメージが歪んでしまうという欠点がある。

本考案は偏光サングラスを装着して画像を読めないという欠点、及び雨天時に画像が歪むという問題を克服でき、運転者はあらゆる天候で最適化された視覚効果の表示画像が得られ、自動車走行の安全を効果的に高めることができる全天候無視覚障害の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムに関する。

本考案による調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムは、画像表示デバイス、回転デバイス、フロントガラス、第二ハーフウェーブプレートを有する。
前記回転デバイスは、第一ハーフウェーブプレート及び動力モジュールを有する。
該第一ハーフウェーブプレートは、該画像表示デバイス前方に設置される。
該第一ハーフウェーブプレートは、該動力モジュールと連結する。
該フロントガラスは、第一ガラス及び第二ガラスを有する。
該画像表示デバイスが投射するイメージ光は、該フロントガラスで反射する。
該第二ハーフウェーブプレートは、該第一ガラスと該第二ガラスの間に設置される。

該第一ハーフウェーブプレートと該第二ハーフウェーブプレートは、透明プラスチック材質である。

該回転デバイスは、切換スイッチをさらに有し、該切換スイッチは該動力モジュールをコントロールし、該第一ハーフウェーブプレートを回転させる。

該回転デバイスは、信号スイッチをさらに有し、該信号スイッチは該動力モジュールをコントロールし、該第一ハーフウェーブプレートを回転させる。

該画像表示デバイスは、プロジェクションデバイスと画像表示スクリーンを有し、該画像表示スクリーンは、４５度線性偏振光を用いた画像表示スクリーンである。

該画像表示デバイスは、プロジェクションデバイスと画像表示スクリーンを有し、該画像表示スクリーンは、Ｐ偏振光の画像表示スクリーンである。

該画像表示デバイスは、プロジェクションデバイスと画像表示スクリーンを有し、該画像表示スクリーンは、Ｓ偏振光の画像表示スクリーンである。

該動力モジュールは、電動モーターである。

該第一ハーフウェーブプレートは、扇型のプレート体である。

該画像表示デバイスは、プロジェクションデバイスと画像表示スクリーンを有する。

本考案の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムは、あらゆる天候で視覚障害のない調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムで、これにより従来のヘッドアップディスプレイデバイス及びシステムにおいて、偏光サングラスをかけてイメージを読み取れないという欠点と、降雨時にイメージが歪む問題を解決し、こうして運転者は天候の状況に応じて、手動方式或いは自動方式でコントロールし、Ｓ偏振光或いはＰ偏振光の出力を選択でき、運転者はあらゆる天候で最適化された視覚効果を有するディスプレイイメージを得ることができ、走行安全の向上を達成することができる。

本考案による調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムは、運転者はあらゆる天候で最適化された視覚効果の表示画像が得られ、自動車走行の安全を効果的に高めることができる。

従来の異なる入射角と反射率の曲線模式図である。 従来のハーフウェーブプレートにＳ偏振光を組み合わせた光路の模式図である。 従来のハーフウェーブプレートにＰ偏振光を組み合わせた光路の模式図である。 従来の構造で雨滴がフロントガラスに付着した光路の模式図である。 本考案の光路の模式図である。 本考案の第一実施形態の模式図である。 本考案の第二実施形態の模式図である。 本考案の第二実施形態の別種の模式図である。 本考案において第一ハーフウェーブプレートの回転を手動でコントロールする実施形態の模式図である。 本考案において第一ハーフウェーブプレートの回転を自動でコントロールする実施形態の模式図である。

（一実施形態）
図５に示す通り、本考案による調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムは、画像表示デバイス１、回転デバイス２、フロントガラス３、第二ハーフウェーブプレート４を有する。
画像表示デバイス１は、プロジェクションデバイス１１及び画像表示スクリーン１２を有する。

回転デバイス２は、第一ハーフウェーブプレート２１及び動力モジュール２２を有する。
第一ハーフウェーブプレート２１は、画像表示デバイス１前方に設置される。
第一ハーフウェーブプレート２１と動力モジュール２２とは、連結する。
第一ハーフウェーブプレート２１は、透明プラスチック材質である。

フロントガラス３は、第一ガラス３１及び第二ガラス３２を有する。
画像表示デバイス１が投射するイメージ光Ｌは、フロントガラス３で反射する。

第二ハーフウェーブプレート４は、第一ガラス３１と第二ガラス３２の間に設置される。
第二ハーフウェーブプレート４底面は、第一ガラス３１のディスプレイエリア位置に密着し、第二ガラス３２でさらに蓋をし、脱気接着を行う。
第二ハーフウェーブプレート４は、透明プラスチック材質である。

本考案の第一実施形態の模式図である図６に示す通り、画像表示スクリーン１２は、４５度線性偏振光を用いた画像表示スクリーンである。
第一ハーフウェーブプレート２１は、扇型で、動力モジュール２２は、電動モーターである。

第一ハーフウェーブプレート２１の光軸が下方へと２２．５度まで回転すると、画像表示スクリーン１２の４５度偏振光は、時計回りに４５度回転し（即ち２２．５度×２）、水平方向にＳ偏振光となる（図中ではＳで表示）。

第一ハーフウェーブプレート２１が上方へと６７．５度まで回転すると、画像表示スクリーン１２の４５度偏振光は、逆時計回りに４５度回転し、垂直方向にＰ偏振光となる（図中ではＰで表示）。

本考案の第二実施形態の模式図である図７に示す通り、画像表示スクリーン１２は、Ｐ偏振光の画像表示スクリーンである。
第一ハーフウェーブプレート２１は、扇型のプレート体で、動力モジュール２２は、電動モーターである。
第一ハーフウェーブプレート２１の光軸と画像表示スクリーン１２の偏振光方向は相同で、角度はゼロに等しいため、偏振方向は変化しない。

図８に示す通り、第一ハーフウェーブプレート２１を回転させた後、第一ハーフウェーブプレート２１の光軸と画像表示スクリーン１２の偏振光方向は４５度を形成し、偏振方向を９０度回転させてＳ偏振光とする。
同様の原理で、画像表示デバイス１は、プロジェクションデバイス１１と画像表示スクリーン１２を有する。
画像表示スクリーン１２は、Ｓ偏振光の画像表示スクリーンで、画像表示スクリーン１２もこのように対応し、Ｓ偏振光とＰ偏振光を変化させる。

第一ハーフウェーブプレート２１の、偏振光に対する転換コントロール方式は、手動方式とできる。
回転デバイス２は、切換スイッチ２３をさらに有し（図９参照）、動力モジュール２２をコントロールし、第一ハーフウェーブプレート２１を回転させる。
車両起動時にはＳ偏振光に設定し、運転者が偏光サングラスを装着し、調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムのイメージディスプレイが見られないことに気づいたなら、切換スイッチ２３を押せば、第一ハーフウェーブプレート２１を回転させ、Ｐ偏振光に切り替えて出力し、こうして偏光サングラスではイメージが見えないという問題を解決する。

第一ハーフウェーブプレート２１の、偏振光に対する転換コントロール方式は、自動方式である。
回転デバイス２は、信号スイッチ２４をさらに有する（図１０参照）。
信号スイッチ２４は、ワイパー信号などを受信し、ワイパー５の作動に応じて、動力モジュール２２をコントロールし、第一ハーフウェーブプレート２１を回転させる。
ワイパー５の不動は、雨滴がないことを示しているので、Ｐ偏振光を使用する。
ワイパー５の起動は、雨滴があることを示しているので、Ｓ偏振光を使用する。
これにより、車外のさまざまな天候に応じて、Ｓ偏振光を出力するか、Ｐ偏振光を出力するかを選択してコントロールする。
普段はスイッチオン時にＳ偏振光に設定されていると、降雨雨滴の影響を受けることはない。
偏光サングラスを装着し、Ｐ偏振光に切り替えると、ディスプレイのイメージは偏光サングラスにろ過されることはない。

本考案の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムは、画像表示デバイス、回転デバイス、フロントガラス、第二ハーフウェーブプレートを有する。
回転デバイスは、第一ハーフウェーブプレート及び動力モジュールを有し、手動方式或いは自動方式を経て、動力モジュール２２をコントロールし、第一ハーフウェーブプレート２１を回転させ、Ｓ、Ｐ偏振光の往復互換を生じ、Ｓ偏振光或いはＰ偏振光を選択して出力する。
これにより、偏光サングラスを装着してディスプレイイメージを読み取れない問題、及び降雨時のイメージ歪みの問題を効果的に解決することができる。
よって、本考案は天候の状況に応じて、運転者はあらゆる天候で最適化された視覚効果を有するディスプレイイメージを得ることができ、こうして走行安全の向上を達成することができる。

上記を総合すると、本考案の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムは、従来のディスプレイイメージの視覚問題を解決することができる。

６ ハーフウェーブプレート
Ｇ フロントガラス
Ｐ Ｐ偏振光
Ｓ Ｓ偏振光
１ 画像表示デバイス
１１ プロジェクションデバイス
１２ 画像表示スクリーン
２ 回転デバイス
２１ 第一ハーフウェーブプレート
２２ 動力モジュール
２３ 切換スイッチ
２４ 信号スイッチ
３ フロントガラス
３１ 第一ガラス
３２ 第二ガラス
４ 第二ハーフウェーブプレート
５ ワイパー
Ｓ Ｓ偏振光
Ｐ Ｐ偏振光
Ｌ イメージ光

Claims (10)

1. 調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステムであって、画像表示デバイス、回転デバイス、フロントガラス、第二ハーフウェーブプレートを有し、
   前記回転デバイスは、第一ハーフウェーブプレート及び動力モジュールを有し、前記第一ハーフウェーブプレートは、前記画像表示デバイス前方に設置され、前記第一ハーフウェーブプレートは、前記動力モジュールと連結し、
   前記フロントガラスは、第一ガラス及び第二ガラスを有し、前記画像表示デバイスが投射するイメージ光は、前記フロントガラスで反射し、
   前記第二ハーフウェーブプレートは、前記第一ガラスと前記第二ガラスの間に設置されることを特徴とする調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステム。
2. 前記第一ハーフウェーブプレートと前記第二ハーフウェーブプレートは、透明プラスチック材質であることを特徴とする請求項１に記載の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステム。
3. 前記回転デバイスは、切換スイッチをさらに有し、
   前記切換スイッチは前記動力モジュールをコントロールし、前記第一ハーフウェーブプレートを回転させることを特徴とする請求項１に記載の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステム。
4. 前記回転デバイスは、信号スイッチをさらに有し、前記信号スイッチは前記動力モジュール２２をコントロールし、前記第一ハーフウェーブプレートを回転させることを特徴とする請求項１に記載の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステム。
5. 前記画像表示デバイスは、プロジェクションデバイスと画像表示スクリーンを有し、
   前記画像表示スクリーンは、４５度線性偏振光を用いた画像表示スクリーンであることを特徴とする請求項１に記載の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステム。
6. 前記画像表示デバイスは、プロジェクションデバイスと画像表示スクリーンを有し、
   前記画像表示スクリーンは、Ｐ偏振光の画像表示スクリーンであることを特徴とする請求項１に記載の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステム。
7. 前記画像表示デバイスは、プロジェクションデバイスと画像表示スクリーンを有し、
   前記画像表示スクリーンは、Ｓ偏振光の画像表示スクリーンであることを特徴とする請求項１に記載の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステム。
8. 前記動力モジュールは、電動モーターであることを特徴とする請求項１に記載の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステム。
9. 前記第一ハーフウェーブプレートは、扇型のプレート体であることを特徴とする請求項１に記載の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステム。
10. 前記画像表示デバイスは、プロジェクションデバイスと画像表示スクリーンを有することを特徴とする請求項１に記載の調整可能式フルタイムヘッドアップディスプレイシステム。

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