JP3853526B2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車などの移動体に搭載するのに適したヘッドアップディスプレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は例えば特開平１０−４８５６４号公報に示された従来のヘッドアップディスプレイを示す断面図であり、図において、１は自動車などの移動体に搭乗したオペレータ（の瞳）、２は移動体に設けられ、凹面に成形されたコンバイナ、３はそのオペレータ１から見てコンバイナ２の後方に拡大表示された虚像である。
また、４はバックライト用光源、５はそのバックライト用光源４の光度に応じた明るさで画像を表示する画像表示装置、６はその画像表示装置５から出射された画像表示光、７はその画像表示光６をコンバイナ２に反射するミラー、８はハウジングである。
【０００３】
次に動作について説明する。
図６に示したヘッドアップディスプレイは、自動車などのオペレータ１に対向配置され、ナビゲーション情報などの画像をオペレータ１から見てコンバイナ２の後方に虚像３として拡大表示するものである。
画像表示装置５は、バックライト用光源４からの光線を透過し、そのバックライト用光源４の光度に応じた明るさでナビゲーション情報などの画像を表示し、その画像を画像表示光６として出射する。ミラー７は、その画像表示光６をコンバイナ２に向けて反射する。そして、コンバイナ２では、その画像表示光６の光路を変更することで、オペレータ１から見てそのコンバイナ２の後方に観察対象となる画像表示装置５の画像を虚像３として拡大表示する。
このようなヘッドアップディスプレイの虚像３の明るさは、バックライト用光源４の光度によって決まる。
【０００４】
【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は以上のように構成されているので、コンバイナ２の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合に、虚像３は見づらくなり、バックライト用光源４の光度を高めて虚像３をより明るくするなどの対策が必要になる。
しかしながら、バックライト用光源４の光度を高めることにより、電力消費量が増大し、その上、バックライト用光源４の発熱量が増すために、冷却ファンなどによる冷却が必要になり、さらに、電力消費量が増大するなどの課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、コンバイナの方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、電力消費量を増大させることなく、虚像をより明るく表示するヘッドアップディスプレイを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るヘッドアップディスプレイは、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光としてコンバイナに出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するようにコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを備えたものである。
【０００７】
この発明に係るヘッドアップディスプレイは、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光として出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光を反射式液晶ディスプレイに導くと共に、反射式液晶ディスプレイから出射された画像表示光を反射するハーフミラーと、ハーフミラーにより反射された画像表示光をコンバイナに向けて反射するミラーと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するように、ハーフミラー、ミラーまたはコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを備えたものである。
【００１０】
この発明に係るヘッドアップディスプレイは、コンバイナの方面からの入射光の照度を検出する照度検出手段と、反射式液晶ディスプレイを照明するディスプレイ照明手段と、照度検出手段により検出された照度に応じてディスプレイ照明手段の光度を調整する光度調整手段とを備えたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、１は自動車などの移動体に搭乗したオペレータ（の瞳）、２は移動体に設けられ、凹面に成形されたコンバイナ、３はそのオペレータ１から見てコンバイナ２の後方に拡大表示された虚像である。
また、１０は太陽、１１はコンバイナ２の方面からの入射光、１２は表示すべき画像を左右反転する画像反転装置（画像反転手段）、１３はコンバイナ２の方面に表示面を向けて配置され、そのコンバイナ２の方面からの入射光１１に応じた明るさで画像反転装置１２により左右反転された画像を表示し、その表示した画像を画像表示光１４としてコンバイナ２に出射する反射式液晶ディスプレイである。
【００１２】
次に動作について説明する。
図１に示したヘッドアップディスプレイは、自動車などのオペレータ１に対向配置され、ナビゲーション情報などの画像をオペレータ１から見てコンバイナ２の後方に虚像３として拡大表示するものである。
画像反転装置１２は、表示すべき画像を左右反転して、その左右反転された画像を反射式液晶ディスプレイ１３に出力する。
ここで、反射式液晶ディスプレイ１３とは、従来技術で画像表示装置５として示した通常の液晶ディスプレイとは異なり、バックライト用光源４が無く、液晶パネルの背面には反射板のみ設けられており、液晶パネルの前面から入射された光をその反射板で反射し、液晶パネルを透過する反射光により、液晶パネルの画像を表示するものである。従って、反射式液晶ディスプレイ１３は、液晶パネルの前面から入射される光の量が大きいほど、明るく表示することができ、一方、液晶パネルの前面から入射される光の量が無くなれば、表示することができなくなるものである。
そしてこの実施の形態１の反射式液晶ディスプレイ１３は、コンバイナ２の方面に表示面を向けて配置され、そのコンバイナ２の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、その入射光１１が反射式液晶ディスプレイ１３を照らすことにより画像を明るく表示することができ、その表示した画像を画像表示光１４としてコンバイナ２に出射する。そして、コンバイナ２では、その画像表示光１４の光路を変更することで、オペレータ１から見てそのコンバイナ２の後方に観察対象となる反射式液晶ディスプレイ１３の画像を虚像３として拡大表示する。
ここで、反射式液晶ディスプレイ１３の画像は、コンバイナ２による一回反射でオペレータ１に観察されるので、左右反転像になってしまうが、画像反転装置１２により、予め表示すべき画像を左右反転して反射式液晶ディスプレイ１３に出力しているので、オペレータ１には左右反転していない正しい画像として観察される。
【００１３】
以上のように、この実施の形態１によれば、コンバイナ２の方面からの入射光１１に応じた明るさで画像を表示する反射式液晶ディスプレイ１３を設けたので、コンバイナ２の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、その入射光１１が反射式液晶ディスプレイ１３を照らすことにより、反射式液晶ディスプレイ１３の画像を明るく表示することができ、電力消費量を増大させることなく、オペレータ１によるコンバイナ２の後方の虚像３の視認性を向上させることができる。
【００１４】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、２１は反射式液晶ディスプレイ１３から出射された画像表示光１４を反射するハーフミラー、２２はそのハーフミラー２１により反射された画像表示光１４をコンバイナ２に向けて反射するミラー、２３はコンバイナ２の方面からの入射光１１が反射式液晶ディスプレイ１３に入射可能になるように光透過部２３ａが設けられ、コンバイナ２、画像反転装置１２、反射式液晶ディスプレイ１３、ハーフミラー２１、およびミラー２２をユニット化するハウジングである。
その他の構成は、実施の形態１で示した図１と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００１５】
次に動作について説明する。
コンバイナ２、画像反転装置１２、反射式液晶ディスプレイ１３、ハーフミラー２１、およびミラー２２は、ハウジング２３により、ユニット化されている。また、反射式液晶ディスプレイ１３は、ハウジング２３内においてコンバイナ２の方面に表示面を向けて配置され、そのコンバイナ２の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、ハウジング２３の光透過部２３ａおよびハーフミラー２１を介した入射光１１が反射式液晶ディスプレイ１３を照らすことにより画像を明るく表示することができ、その表示した画像を画像表示光１４としてハーフミラー２１に出射する。ハーフミラー２１は、反射式液晶ディスプレイ１３から出射された画像表示光１４を反射し、さらに、ミラー２２はそのハーフミラー２１により反射された画像表示光１４をコンバイナ２に向けて反射する。そして、コンバイナ２では、その画像表示光１４の光路を変更することで、オペレータ１から見てそのコンバイナ２の後方に観察対象となる反射式液晶ディスプレイ１３の画像を虚像３として拡大表示する。
ここで、反射式液晶ディスプレイ１３の画像は、ハーフミラー２１、ミラー２２、およびコンバイナ２による三回反射でオペレータ１に観察されるので、左右反転像になってしまうが、画像反転装置１２により、予め表示すべき画像を左右反転して反射式液晶ディスプレイ１３に出力しているので、オペレータ１には左右反転していない正しい画像として観察される。
尚、上記実施の形態２では、ハーフミラー２１およびミラー２２を１枚ずつ設けたが、複数枚ずつ設けたり、反射式液晶ディスプレイ１３への入射光１１のじゃまにならなければ、ハーフミラー２１の代わりにミラー２２を代用させても良い。
【００１６】
以上のように、この実施の形態２によれば、コンバイナ２、画像反転装置１２、反射式液晶ディスプレイ１３、ハーフミラー２１、およびミラー２２をユニット化するハウジング２３を設けたので、ヘッドアップディスプレイの製造、据付け、および交換などを容易に行うことができる。
また、反射式液晶ディスプレイ１３とコンバイナ２との間に、画像表示光１４を反射するハーフミラー２１およびミラー２２を設けたので、一般的に、反射式液晶ディスプレイ１３とコンバイナ２との間の光路は、所定長必要となるが、その光路を折り畳むように形成でき、ヘッドアップディスプレイを小型化することができる。さらに、ハウジング２３内における反射式液晶ディスプレイ１３の位置を任意に配置することができる。
さらに、ハーフミラー２１および光透過部２３ａを設けたので、ハウジング２３内であっても、反射式液晶ディスプレイ１３にコンバイナ２の方面からの入射光１１を照らすことができる。
【００１７】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、３１はコンバイナ２の方面からの入射光１１に応じて、反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置（角度位置調整手段）である。
その他の構成は、実施の形態１で示した図１と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００１８】
次に動作について説明する。
図３（ａ）から図３（ｂ）に示すように、太陽１０の向きが変り、入射光１１の差し込む角度および位置が変化する場合に、角度位置調整装置３１により、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整し、反射式液晶ディスプレイ１３の画像を明るく表示させる。
また、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整することにより、オペレータ１から見たコンバイナ２の後方の虚像３に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置３１により、コンバイナ２の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正する。
尚、上記実施の形態３では、マニュアル操作による反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２の角度および位置の調整について示したが、反射式液晶ディスプレイ１３の前面に照度センサを設け、角度位置調整装置３１の機能として、反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２の角度および位置を移動させ、その照度センサにより検出された照度の最高点で反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２を停止する自動調整できるものであっても良い。
【００１９】
以上のように、この実施の形態３によれば、コンバイナ２の方面からの入射光１１に応じて、反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置３１を設けたので、コンバイナ２の方面からの入射光１１の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置をその変化した入射光１１の角度および位置に調整でき、反射式液晶ディスプレイ１３の画像を明るく表示させることができる。また、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整することにより、オペレータ１から見たコンバイナ２の後方の虚像３に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置３１により、コンバイナ２の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正することができる。
【００２０】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、４１はハウジング２３内に設けられ、コンバイナ２の方面からの入射光１１に応じて、反射式液晶ディスプレイ１３およびハーフミラー２１の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置（角度位置調整手段）である。
その他の構成は、実施の形態２で示した図２と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００２１】
次に動作について説明する。
図４（ａ）から図４（ｂ）に示すように、太陽１０の向きが変り、入射光１１の差し込む角度および位置が変化する場合に、角度位置調整装置４１により、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整し、反射式液晶ディスプレイ１３の画像を明るく表示させる。
また、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整することにより、オペレータ１から見たコンバイナ２の後方の虚像３に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置４１により、ハーフミラー２１の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正する。
尚、上記実施の形態４では、マニュアル操作による反射式液晶ディスプレイ１３およびハーフミラー２１の角度および位置の調整について示したが、反射式液晶ディスプレイ１３の前面に照度センサを設け、角度位置調整装置４１の機能として、反射式液晶ディスプレイ１３およびハーフミラー２１の角度および位置を移動させ、その照度センサにより検出された照度の最高点で反射式液晶ディスプレイ１３およびハーフミラー２１を停止する自動調整できるものであっても良い。
また、上記実施の形態４では、位置ずれを補正するために、角度位置調整装置４１により、ハーフミラー２１の角度および位置を調整したが、ハーフミラー２１の代わりにコンバイナ２またはミラー２２の角度および位置を調整するようにしても良く、さらに、コンバイナ２、ハーフミラー２１、およびミラー２２のうちの複数の構成要素の角度および位置を調整自在にするようにしても良い。
【００２２】
以上のように、この実施の形態４によれば、コンバイナ２の方面からの入射光１１に応じて、反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２、ハーフミラー２１、ミラー２２の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置４１を設けたので、コンバイナ２の方面からの入射光１１の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置をその変化した入射光１１の角度および位置に調整でき、反射式液晶ディスプレイ１３の画像を明るく表示させることができる。また、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整することにより、オペレータ１から見たコンバイナ２の後方の虚像３に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置４１により、コンバイナ２、ハーフミラー２１、ミラー２２の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正することができる。
【００２３】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、５１はコンバイナ２の方面からの入射光１１の照度を検出する照度センサ（照度検出手段）、５２は反射式液晶ディスプレイ１３を照明するランプ（ディスプレイ照明手段）、５３は照度センサ５１により検出された照度に応じてランプ５２の光度を調整する光度調整装置（光度調整手段）である。尚、照度センサ５１、ランプ５２および、光度調整装置５３は、ハウジング２３内に設けられるものである。
その他の構成は、実施の形態２で示した図２と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００２４】
次に動作について説明する。
夜間やトンネル内など、移動体の周囲が暗くなり、コンバイナ２の方面からの入射光１１が減少し、反射式液晶ディスプレイ１３による画像表示が暗くなった場合に、オペレータ１によるコンバイナ２の後方の虚像３の視認性も低下する。照度センサ５１では、そのコンバイナ２の方面からの入射光１１の照度を検出し、光度調整装置５３は、その照度センサ５１により検出された照度が一定値以下になった場合に、その照度に応じてランプ５２の光度を調整する。ランプ５２は、光度調整装置５３の調整による光度に応じて反射式液晶ディスプレイ１３を照明する。
従って、コンバイナ２の方面からの入射光１１が減少し、反射式液晶ディスプレイ１３による画像表示が暗くなった場合には、ランプ５２の光度を高めて反射式液晶ディスプレイ１３を照明することにより、オペレータ１によるコンバイナ２の後方の虚像３の視認性を向上させる。
尚、上記実施の形態５では、実施の形態２に示した構成に、照度センサ５１、ランプ５２および、光度調整装置５３を設けた構成を示したが、実施の形態１、３、４に示した構成に、照度センサ５１、ランプ５２および、光度調整装置５３を設けても良い。
【００２５】
以上のように、この実施の形態５によれば、コンバイナ２の方面からの入射光１１の照度を照度センサ５１で検出し、その検出された照度に応じて反射式液晶ディスプレイ１３を照明するランプ５２の光度を光度調整装置５３により調整するように構成したので、コンバイナ２の方面からの入射光１１が減少し、反射式液晶ディスプレイ１３による画像表示が暗くなった場合でも、ランプ５２の光度を高めて反射式液晶ディスプレイ１３を照明することにより、オペレータ１によるコンバイナ２の後方の虚像３の視認性を向上させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光としてコンバイナに出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するようにコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを設けるように構成したので、コンバイナの方面からの太陽光などの強い入射光が逆光として入射した場合でも、その入射光が反射式液晶ディスプレイを照らすことにより、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示することができ、電力消費量を増大させることなく、オペレータによるコンバイナの後方の虚像の視認性を向上させることができると共に、コンバイナの方面からの入射光の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示させることができ、オペレータから見たコンバイナの後方の虚像の位置ずれを補正することができる効果がある。
【００２７】
この発明によれば、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光として出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光を反射式液晶ディスプレイに導くと共に、反射式液晶ディスプレイから出射された画像表示光を反射するハーフミラーと、ハーフミラーにより反射された画像表示光をコンバイナに向けて反射するミラーと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するように、ハーフミラー、ミラーまたはコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを設けるように構成したので、ヘッドアップディスプレイを小型化することができると共に、コンバイナの方面からの入射光の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示させることができ、オペレータから見たコンバイナの後方の虚像の位置ずれを補正することができる効果がある。
【００３０】
この発明によれば、コンバイナの方面からの入射光の照度を検出する照度検出手段と、反射式液晶ディスプレイを照明するディスプレイ照明手段と、照度検出手段により検出された照度に応じてディスプレイ照明手段の光度を調整する光度調整手段とを設けるように構成したので、コンバイナの方面からの入射光が減少し、反射式液晶ディスプレイによる画像表示が暗くなった場合でも、ディスプレイ照明手段の光度を高めて反射式液晶ディスプレイを照明することにより、オペレータによるコンバイナの後方の虚像の視認性を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態２によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態３によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態４によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態５によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図６】 従来のヘッドアップディスプレイを示す断面図である。
【符号の説明】
１ オペレータ、２ コンバイナ、３ 虚像、１１ 入射光、１２ 画像反転装置（画像反転手段）、１３ 反射式液晶ディスプレイ、１４ 画像表示光、２１ ハーフミラー、２２ ミラー、２３ ハウジング、３１，４１ 角度位置調整装置（角度位置調整手段）、５１ 照度センサ（照度検出手段）、５２ ランプ（ディスプレイ照明手段）、５３ 光度調整装置（光度調整手段）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車などの移動体に搭載するのに適したヘッドアップディスプレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は例えば特開平１０−４８５６４号公報に示された従来のヘッドアップディスプレイを示す断面図であり、図において、１は自動車などの移動体に搭乗したオペレータ（の瞳）、２は移動体に設けられ、凹面に成形されたコンバイナ、３はそのオペレータ１から見てコンバイナ２の後方に拡大表示された虚像である。
また、４はバックライト用光源、５はそのバックライト用光源４の光度に応じた明るさで画像を表示する画像表示装置、６はその画像表示装置５から出射された画像表示光、７はその画像表示光６をコンバイナ２に反射するミラー、８はハウジングである。
【０００３】
次に動作について説明する。
図６に示したヘッドアップディスプレイは、自動車などのオペレータ１に対向配置され、ナビゲーション情報などの画像をオペレータ１から見てコンバイナ２の後方に虚像３として拡大表示するものである。
画像表示装置５は、バックライト用光源４からの光線を透過し、そのバックライト用光源４の光度に応じた明るさでナビゲーション情報などの画像を表示し、その画像を画像表示光６として出射する。ミラー７は、その画像表示光６をコンバイナ２に向けて反射する。そして、コンバイナ２では、その画像表示光６の光路を変更することで、オペレータ１から見てそのコンバイナ２の後方に観察対象となる画像表示装置５の画像を虚像３として拡大表示する。
このようなヘッドアップディスプレイの虚像３の明るさは、バックライト用光源４の光度によって決まる。
【０００４】
【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は以上のように構成されているので、コンバイナ２の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合に、虚像３は見づらくなり、バックライト用光源４の光度を高めて虚像３をより明るくするなどの対策が必要になる。
しかしながら、バックライト用光源４の光度を高めることにより、電力消費量が増大し、その上、バックライト用光源４の発熱量が増すために、冷却ファンなどによる冷却が必要になり、さらに、電力消費量が増大するなどの課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、コンバイナの方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、電力消費量を増大させることなく、虚像をより明るく表示するヘッドアップディスプレイを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るヘッドアップディスプレイは、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光としてコンバイナに出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するようにコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを備えたものである。
【０００７】
この発明に係るヘッドアップディスプレイは、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光として出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光を反射式液晶ディスプレイに導くと共に、反射式液晶ディスプレイから出射された画像表示光を反射するハーフミラーと、ハーフミラーにより反射された画像表示光をコンバイナに向けて反射するミラーと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するように、ハーフミラー、ミラーまたはコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを備えたものである。
【００１０】
この発明に係るヘッドアップディスプレイは、コンバイナの方面からの入射光の照度を検出する照度検出手段と、反射式液晶ディスプレイを照明するディスプレイ照明手段と、照度検出手段により検出された照度に応じてディスプレイ照明手段の光度を調整する光度調整手段とを備えたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、１は自動車などの移動体に搭乗したオペレータ（の瞳）、２は移動体に設けられ、凹面に成形されたコンバイナ、３はそのオペレータ１から見てコンバイナ２の後方に拡大表示された虚像である。
また、１０は太陽、１１はコンバイナ２の方面からの入射光、１２は表示すべき画像を左右反転する画像反転装置（画像反転手段）、１３はコンバイナ２の方面に表示面を向けて配置され、そのコンバイナ２の方面からの入射光１１に応じた明るさで画像反転装置１２により左右反転された画像を表示し、その表示した画像を画像表示光１４としてコンバイナ２に出射する反射式液晶ディスプレイである。
【００１２】
次に動作について説明する。
図１に示したヘッドアップディスプレイは、自動車などのオペレータ１に対向配置され、ナビゲーション情報などの画像をオペレータ１から見てコンバイナ２の後方に虚像３として拡大表示するものである。
画像反転装置１２は、表示すべき画像を左右反転して、その左右反転された画像を反射式液晶ディスプレイ１３に出力する。
ここで、反射式液晶ディスプレイ１３とは、従来技術で画像表示装置５として示した通常の液晶ディスプレイとは異なり、バックライト用光源４が無く、液晶パネルの背面には反射板のみ設けられており、液晶パネルの前面から入射された光をその反射板で反射し、液晶パネルを透過する反射光により、液晶パネルの画像を表示するものである。従って、反射式液晶ディスプレイ１３は、液晶パネルの前面から入射される光の量が大きいほど、明るく表示することができ、一方、液晶パネルの前面から入射される光の量が無くなれば、表示することができなくなるものである。
そしてこの実施の形態１の反射式液晶ディスプレイ１３は、コンバイナ２の方面に表示面を向けて配置され、そのコンバイナ２の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、その入射光１１が反射式液晶ディスプレイ１３を照らすことにより画像を明るく表示することができ、その表示した画像を画像表示光１４としてコンバイナ２に出射する。そして、コンバイナ２では、その画像表示光１４の光路を変更することで、オペレータ１から見てそのコンバイナ２の後方に観察対象となる反射式液晶ディスプレイ１３の画像を虚像３として拡大表示する。
ここで、反射式液晶ディスプレイ１３の画像は、コンバイナ２による一回反射でオペレータ１に観察されるので、左右反転像になってしまうが、画像反転装置１２により、予め表示すべき画像を左右反転して反射式液晶ディスプレイ１３に出力しているので、オペレータ１には左右反転していない正しい画像として観察される。
【００１３】
以上のように、この実施の形態１によれば、コンバイナ２の方面からの入射光１１に応じた明るさで画像を表示する反射式液晶ディスプレイ１３を設けたので、コンバイナ２の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、その入射光１１が反射式液晶ディスプレイ１３を照らすことにより、反射式液晶ディスプレイ１３の画像を明るく表示することができ、電力消費量を増大させることなく、オペレータ１によるコンバイナ２の後方の虚像３の視認性を向上させることができる。
【００１４】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、２１は反射式液晶ディスプレイ１３から出射された画像表示光１４を反射するハーフミラー、２２はそのハーフミラー２１により反射された画像表示光１４をコンバイナ２に向けて反射するミラー、２３はコンバイナ２の方面からの入射光１１が反射式液晶ディスプレイ１３に入射可能になるように光透過部２３ａが設けられ、コンバイナ２、画像反転装置１２、反射式液晶ディスプレイ１３、ハーフミラー２１、およびミラー２２をユニット化するハウジングである。
その他の構成は、実施の形態１で示した図１と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００１５】
次に動作について説明する。
コンバイナ２、画像反転装置１２、反射式液晶ディスプレイ１３、ハーフミラー２１、およびミラー２２は、ハウジング２３により、ユニット化されている。また、反射式液晶ディスプレイ１３は、ハウジング２３内においてコンバイナ２の方面に表示面を向けて配置され、そのコンバイナ２の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、ハウジング２３の光透過部２３ａおよびハーフミラー２１を介した入射光１１が反射式液晶ディスプレイ１３を照らすことにより画像を明るく表示することができ、その表示した画像を画像表示光１４としてハーフミラー２１に出射する。ハーフミラー２１は、反射式液晶ディスプレイ１３から出射された画像表示光１４を反射し、さらに、ミラー２２はそのハーフミラー２１により反射された画像表示光１４をコンバイナ２に向けて反射する。そして、コンバイナ２では、その画像表示光１４の光路を変更することで、オペレータ１から見てそのコンバイナ２の後方に観察対象となる反射式液晶ディスプレイ１３の画像を虚像３として拡大表示する。
ここで、反射式液晶ディスプレイ１３の画像は、ハーフミラー２１、ミラー２２、およびコンバイナ２による三回反射でオペレータ１に観察されるので、左右反転像になってしまうが、画像反転装置１２により、予め表示すべき画像を左右反転して反射式液晶ディスプレイ１３に出力しているので、オペレータ１には左右反転していない正しい画像として観察される。
尚、上記実施の形態２では、ハーフミラー２１およびミラー２２を１枚ずつ設けたが、複数枚ずつ設けたり、反射式液晶ディスプレイ１３への入射光１１のじゃまにならなければ、ハーフミラー２１の代わりにミラー２２を代用させても良い。
【００１６】
以上のように、この実施の形態２によれば、コンバイナ２、画像反転装置１２、反射式液晶ディスプレイ１３、ハーフミラー２１、およびミラー２２をユニット化するハウジング２３を設けたので、ヘッドアップディスプレイの製造、据付け、および交換などを容易に行うことができる。
また、反射式液晶ディスプレイ１３とコンバイナ２との間に、画像表示光１４を反射するハーフミラー２１およびミラー２２を設けたので、一般的に、反射式液晶ディスプレイ１３とコンバイナ２との間の光路は、所定長必要となるが、その光路を折り畳むように形成でき、ヘッドアップディスプレイを小型化することができる。さらに、ハウジング２３内における反射式液晶ディスプレイ１３の位置を任意に配置することができる。
さらに、ハーフミラー２１および光透過部２３ａを設けたので、ハウジング２３内であっても、反射式液晶ディスプレイ１３にコンバイナ２の方面からの入射光１１を照らすことができる。
【００１７】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、３１はコンバイナ２の方面からの入射光１１に応じて、反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置（角度位置調整手段）である。
その他の構成は、実施の形態１で示した図１と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００１８】
次に動作について説明する。
図３（ａ）から図３（ｂ）に示すように、太陽１０の向きが変り、入射光１１の差し込む角度および位置が変化する場合に、角度位置調整装置３１により、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整し、反射式液晶ディスプレイ１３の画像を明るく表示させる。
また、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整することにより、オペレータ１から見たコンバイナ２の後方の虚像３に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置３１により、コンバイナ２の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正する。
尚、上記実施の形態３では、マニュアル操作による反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２の角度および位置の調整について示したが、反射式液晶ディスプレイ１３の前面に照度センサを設け、角度位置調整装置３１の機能として、反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２の角度および位置を移動させ、その照度センサにより検出された照度の最高点で反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２を停止する自動調整できるものであっても良い。
【００１９】
以上のように、この実施の形態３によれば、コンバイナ２の方面からの入射光１１に応じて、反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置３１を設けたので、コンバイナ２の方面からの入射光１１の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置をその変化した入射光１１の角度および位置に調整でき、反射式液晶ディスプレイ１３の画像を明るく表示させることができる。また、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整することにより、オペレータ１から見たコンバイナ２の後方の虚像３に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置３１により、コンバイナ２の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正することができる。
【００２０】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、４１はハウジング２３内に設けられ、コンバイナ２の方面からの入射光１１に応じて、反射式液晶ディスプレイ１３およびハーフミラー２１の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置（角度位置調整手段）である。
その他の構成は、実施の形態２で示した図２と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００２１】
次に動作について説明する。
図４（ａ）から図４（ｂ）に示すように、太陽１０の向きが変り、入射光１１の差し込む角度および位置が変化する場合に、角度位置調整装置４１により、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整し、反射式液晶ディスプレイ１３の画像を明るく表示させる。
また、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整することにより、オペレータ１から見たコンバイナ２の後方の虚像３に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置４１により、ハーフミラー２１の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正する。
尚、上記実施の形態４では、マニュアル操作による反射式液晶ディスプレイ１３およびハーフミラー２１の角度および位置の調整について示したが、反射式液晶ディスプレイ１３の前面に照度センサを設け、角度位置調整装置４１の機能として、反射式液晶ディスプレイ１３およびハーフミラー２１の角度および位置を移動させ、その照度センサにより検出された照度の最高点で反射式液晶ディスプレイ１３およびハーフミラー２１を停止する自動調整できるものであっても良い。
また、上記実施の形態４では、位置ずれを補正するために、角度位置調整装置４１により、ハーフミラー２１の角度および位置を調整したが、ハーフミラー２１の代わりにコンバイナ２またはミラー２２の角度および位置を調整するようにしても良く、さらに、コンバイナ２、ハーフミラー２１、およびミラー２２のうちの複数の構成要素の角度および位置を調整自在にするようにしても良い。
【００２２】
以上のように、この実施の形態４によれば、コンバイナ２の方面からの入射光１１に応じて、反射式液晶ディスプレイ１３およびコンバイナ２、ハーフミラー２１、ミラー２２の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置４１を設けたので、コンバイナ２の方面からの入射光１１の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置をその変化した入射光１１の角度および位置に調整でき、反射式液晶ディスプレイ１３の画像を明るく表示させることができる。また、反射式液晶ディスプレイ１３の角度および位置を調整することにより、オペレータ１から見たコンバイナ２の後方の虚像３に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置４１により、コンバイナ２、ハーフミラー２１、ミラー２２の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正することができる。
【００２３】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、５１はコンバイナ２の方面からの入射光１１の照度を検出する照度センサ（照度検出手段）、５２は反射式液晶ディスプレイ１３を照明するランプ（ディスプレイ照明手段）、５３は照度センサ５１により検出された照度に応じてランプ５２の光度を調整する光度調整装置（光度調整手段）である。尚、照度センサ５１、ランプ５２および、光度調整装置５３は、ハウジング２３内に設けられるものである。
その他の構成は、実施の形態２で示した図２と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００２４】
次に動作について説明する。
夜間やトンネル内など、移動体の周囲が暗くなり、コンバイナ２の方面からの入射光１１が減少し、反射式液晶ディスプレイ１３による画像表示が暗くなった場合に、オペレータ１によるコンバイナ２の後方の虚像３の視認性も低下する。照度センサ５１では、そのコンバイナ２の方面からの入射光１１の照度を検出し、光度調整装置５３は、その照度センサ５１により検出された照度が一定値以下になった場合に、その照度に応じてランプ５２の光度を調整する。ランプ５２は、光度調整装置５３の調整による光度に応じて反射式液晶ディスプレイ１３を照明する。
従って、コンバイナ２の方面からの入射光１１が減少し、反射式液晶ディスプレイ１３による画像表示が暗くなった場合には、ランプ５２の光度を高めて反射式液晶ディスプレイ１３を照明することにより、オペレータ１によるコンバイナ２の後方の虚像３の視認性を向上させる。
尚、上記実施の形態５では、実施の形態２に示した構成に、照度センサ５１、ランプ５２および、光度調整装置５３を設けた構成を示したが、実施の形態１、３、４に示した構成に、照度センサ５１、ランプ５２および、光度調整装置５３を設けても良い。
【００２５】
以上のように、この実施の形態５によれば、コンバイナ２の方面からの入射光１１の照度を照度センサ５１で検出し、その検出された照度に応じて反射式液晶ディスプレイ１３を照明するランプ５２の光度を光度調整装置５３により調整するように構成したので、コンバイナ２の方面からの入射光１１が減少し、反射式液晶ディスプレイ１３による画像表示が暗くなった場合でも、ランプ５２の光度を高めて反射式液晶ディスプレイ１３を照明することにより、オペレータ１によるコンバイナ２の後方の虚像３の視認性を向上させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光としてコンバイナに出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するようにコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを設けるように構成したので、コンバイナの方面からの太陽光などの強い入射光が逆光として入射した場合でも、その入射光が反射式液晶ディスプレイを照らすことにより、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示することができ、電力消費量を増大させることなく、オペレータによるコンバイナの後方の虚像の視認性を向上させることができると共に、コンバイナの方面からの入射光の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示させることができ、オペレータから見たコンバイナの後方の虚像の位置ずれを補正することができる効果がある。
【００２７】
この発明によれば、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光として出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光を反射式液晶ディスプレイに導くと共に、反射式液晶ディスプレイから出射された画像表示光を反射するハーフミラーと、ハーフミラーにより反射された画像表示光をコンバイナに向けて反射するミラーと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するように、ハーフミラー、ミラーまたはコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを設けるように構成したので、ヘッドアップディスプレイを小型化することができると共に、コンバイナの方面からの入射光の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示させることができ、オペレータから見たコンバイナの後方の虚像の位置ずれを補正することができる効果がある。
【００３０】
この発明によれば、コンバイナの方面からの入射光の照度を検出する照度検出手段と、反射式液晶ディスプレイを照明するディスプレイ照明手段と、照度検出手段により検出された照度に応じてディスプレイ照明手段の光度を調整する光度調整手段とを設けるように構成したので、コンバイナの方面からの入射光が減少し、反射式液晶ディスプレイによる画像表示が暗くなった場合でも、ディスプレイ照明手段の光度を高めて反射式液晶ディスプレイを照明することにより、オペレータによるコンバイナの後方の虚像の視認性を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態２によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態３によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態４によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態５によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図６】 従来のヘッドアップディスプレイを示す断面図である。
【符号の説明】
１ オペレータ、２ コンバイナ、３ 虚像、１１ 入射光、１２ 画像反転装置（画像反転手段）、１３ 反射式液晶ディスプレイ、１４ 画像表示光、２１ ハーフミラー、２２ ミラー、２３ ハウジング、３１，４１ 角度位置調整装置（角度位置調整手段）、５１ 照度センサ（照度検出手段）、５２ ランプ（ディスプレイ照明手段）、５３ 光度調整装置（光度調整手段）。
Claims (3)
- 移動体に設けられたコンバイナにより、画像表示光の光路を変更し、上記移動体のオペレータから見て上記コンバイナの後方に上記画像表示光による虚像を拡大表示するヘッドアップディスプレイにおいて、
表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、
上記コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで上記画像反転手段により出力された画像を表示し、該表示した画像を上記画像表示光として上記コンバイナに出射する反射式液晶ディスプレイと、
上記コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、上記反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように上記反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、上記反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う上記虚像の位置ずれを補正するように上記コンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 移動体に設けられたコンバイナにより、画像表示光の光路を変更し、上記移動体のオペレータから見て上記コンバイナの後方に上記画像表示光による虚像を拡大表示するヘッドアップディスプレイにおいて、
表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、
上記コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで上記画像反転手段により出力された画像を表示し、該表示した画像を上記画像表示光として出射する反射式液晶ディスプレイと、
上記コンバイナの方面からの入射光を上記反射式液晶ディスプレイに導くと共に、上記反射式液晶ディスプレイから出射された画像表示光を反射するハーフミラーと、
該ハーフミラーにより反射された画像表示光を上記コンバイナに向けて反射するミラーと、
上記コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、上記反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように上記反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、上記反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う上記虚像の位置ずれを補正するように、上記ハーフミラー、上記ミラーまたは上記コンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - コンバイナの方面からの入射光の照度を検出する照度検出手段と、
反射式液晶ディスプレイを照明するディスプレイ照明手段と、
上記照度検出手段により検出された照度に応じて上記ディスプレイ照明手段の光度を調整する光度調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のヘッドアップディスプレイ。
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